Servicios ecosistémicos del suelo asociados a usos...

Servicios ecosistémicos del suelo asociados a usos agropecuarios en cuencas hidrográficas

andinas

Víctor Galindo´Biólogo Msc.

www.cipav.org.co

El siglo XX

Transformación de los ecosistemas naturalesModelos agrícolas y ganaderos de baja diversidad.

>50% de la diversidad biótica se perderá en el próximo siglo (Soulé 1991)

Millenium EcosystemAssessment –MEA-2005

Introducción

Wilson A. Ramirez H. Ph.D.Instituto Alexander von Humboldt(Miembro de la REDCRE)

¿Cómo la biodiversidad existenteinfluye en el funcionamiento de losecosistemas?

¿Es posible predecir lasconsecuencias de la pérdida de labiodiversidad?

¿Cuántas especies se requierenpara mantener el funcionamiento enlos ecosistemas?

¿Servicios ecosistémicos?

¿versión empobrecida de productores primarios, consumidores ydescomponedores? (Naeem et al 1995)

Productores primarios

Consumidores

Descomponedores

Cobertura suelo

funcionales

Enfoque experimental

Enfoque de grupos funcionales

Gitay & Noble 1997, Díaz & Cabido 1997, Díaz et al. 1999

Suelo

Formas de vida (Lavorel & Cramer 1999)

Potencial de regeneración (Tachkway & Lesslie 2008)

Características foliares (Lavorel & Grigulis 2012)

Composición hojas-lignina (Eviner & Chapin 2003)

Carbono : nitrógeno (Eviner & Chapin 2003)

Fenología (Couto et al. 2015)

Descomponedores (Milcu et al. 2006)(Haitao et al. 2009)

“Ingenieros ecosistemas” (Zaller & Arnone III 1999)(Lavelle 2002)

InfiltraciónEstabilidad del suelo,

agregación

Actividad microorganismos (Niklaus et al 2007)

Plantas

Características funcionales

Antecedentes

Tasa de descomposición (Fernández 2007)

Funciones:

Escala local

Función ecológica Escala parcela (centímetros-metros)

Escala de cuenca

Servicios ecosistémicosEscala local – microcuenca(hectáreas – kilómetros2)

Objetivos

Evaluar los procesos implicados en los servicios de regulación (estabilidad a procesos erosivos e infiltración) en suelos ganaderos, agrícolas, áreas de rastrojo y bosques

Variables:

Cobertura de plantas, características foliares, macroinvertebrados del suelo (ingenieros del ecosistema)

Retención de sedimentos (aporte de sedimentos), escorrentía

Métodos

Zona de estudio: Zona de reserva forestal del municipio de Cali

Selección de sitios para los usos de suelo predominantes

(7.481 hectáreas )

1000 y 2300 msnm

Zona de vida

Bosque Húmedo premontano bh-PM.

Bosque muy Húmedo Premontano (bmh-PM)

Diseño del experimento Métodos

Usos de suelo predominantes en la cuenca

10 predios por uso de suelo predominante

Nombre Finca Propietario CorregimientoLa Esperanza Francia Sánchez FelidiaDon William William Sánchez FelidiaLa Esperanza 2 José Sánchez FelidiaDon Pedro Pedro Lazo FelidiaLucas Adriana Bolaños FelidiaLa Luisa Pedro Muños FelidiaLa Estrella Arnulfo Perdomo FelidiaLos Lagos Sebastián Orejuela La LeoneraSr. William William Ordoñez FelidiaSr. Yonmaro Jhon Maro Rojas La Leonera

1. Cultivos transitorios

MétodosSelección sitios estudio

Bosque

Finca Propietario CorregimientoBosque Quebrada Andes PNN AndesLa Esmeralda 3 Lee Calvert PichindéMiravalle Gustavo Polanía PichindéGuayabales Francisco La LeoneraLos Yarumos Julio Mesa La LeoneraLa Palmita Jaime Lugo Certuche La LeoneraBellavista Carlos Buitrón FelidiaLa María Pedro Álvarez FelidiaLos Alpes Daniel Madriñán FelidiaLa Teresita CVC La Leonera


Rastrojo

Finca Propietario CorregimientoLuna Nueva Beatríz Guerra AndesPiedragrande R1 Dagma AndesPiedragrande R2 Dagma AndesLa Cajita Emcali PichindéSan Isidro Hermes Cuellar PichindéLa Montaña 1 José Omar Cortez AndesLa Montaña 2 José Omar Cortez AndesLa Montaña 3 José Omar Cortez AndesEl Castillito Jose Inedel Ordoñez PichindéMesón de Baviera Mirlady Ruiz AndesLa Estancia Wilmer Cruz La Leonera


Cultivo permanente

Finca Propietario CorregimientoBuenos Aires (Canto de Amor) Héctor Chica AndesDon Ovidio Ovidio Mosquera AndesLos Pinos José Luis Osorio González PichindéLa Floresta Tomas Herrera Lozano PichindéLa Cajita Rodrigo Higuera PichindéEl Jardín Humberto Hidalgo La LeoneraVilla Fátima Humberto Hidalgo La LeoneraLa Esperanza Azael Mosquera La LeoneraSanta Helena Jairo Pérez Ñañez FelidiaAltamira Juan Arango Felidia


Potreros activos

Finca Propietario CorregimientoLa Elsa Alonso Quiñones AndesVilla Sharom Alonso Quiñones AndesArcadia Francisco Buenaventura PichindéLa Esmeralda 1 Francisco Vallecilla PichindéLa Esmeralda 2 Diego Molano PichindéGuayabales Francisco La LeoneraLa Esperanza Olga Marina Jovel FelidiaBellavista Carlos Buitrón FelidiaLa María Pedro Álvarez FelidiaLos Alpes Daniel Madriñán Felidia

1. Muestreo de la vegetación

• Cobertura

Transecto lineal (Point intercept method)

(% cobertura x especie x uso suelo, No. especies, No. individuos)

1m

>1.7 m<

Densitómetro vertical

1m

Inventarios

Árboles, (≥ 1.3 m de alto y ≥ 2.5 cm DAP)Arbustos, hierbas • DAP• Altura

Características funcionales

• área foliar específica (AFE) (mm2/g)• contenido de materia seca (CFMS) (mg/g)• concentración de N (CFN) (N, mg/g)• Concentración de C (CFC) (C, mg/g)

Hojas maduras expuestas, abundancia > 80%

Métodos

(Stumpf 1993)

Uso suelo Individuos Especies FamiliasBosque secundario (BS) 1095 127 43Cultivo perenne-Cafetal (CP) 1531 17 13Ganadería (GA) 72 10 9

Para 5 cafetales, 4 Bosques y 8 Potreros

Uso sueloIndividuos

(Total)Especies (Total)

Familias (Total)

Bosque secundario (BS) 112 46 31Cultivo perenne-Cafetal (CP) 268 48 31Ganadería (GA) 298 67 26

Para 5 cafetales, 4 Bosques y 8 Potreros

2. Morfología general de agregados del suelo

Transecto - 5 puntos

Velásquez et al. (2007)

10 cm

10

cm

Métodos

Macroagregados

• Origen biogénico• De raíces• Físicos• Otros materiales• Tamaño (pequeños <1 cm,

intermedios 1 ≤ 3 cm, grandes > 3 cm

• Raíces (peso, longitud)• Rocas• Biomasa general

macroinvertebrados

Categorías registradas en los muestreos

• Hojarasca (peso seco)

• Raíces (peso seco)

• Agregados de raíces < 3cm(peso húmero y peso seco)

• Tamiz de 1 cm

• Agregados de raíz (<3cm-1cm>)

• Agregados biogénicos (<3cm-1cm>)

• Agregados de raíz (<1cm-3mm>)

• Agregados biogénicos (<1cm-3mm>)

• Tamiz de 1 mm• Agregados biogénicos (<3mm- 1mm)

• Suelo sin agregar• Colecta de macroinvertebrados del suelo

0

10

20

Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios

(Gr)

Peso promedio del contenido de hojarasca y raíces en una muestra de suelo de 10x10x10 cm (1kg aprox.)

0

20

40


(Gr)

Hojarasca

Raíces

Peso promedio del contenido de agregados según tamaño en una muestra de suelo de 10x10x10 cm (1kg aprox.)

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100

200

300


(gr)

0

200

400


(gr)

0

50

100

150


(gr)Agregados raíz

3mm

Agregados biogénicos 3mm

Suelo sin agregar

0

100

200


(Gr)

0

200

400

Bosque Cultivo P. Potrero Rastrojo Transitorios(G

r)

0

200

400


(Gr)

0

20

40


(Gr)Agregados raíz

3cm

Agregados biogénicos 3cm

Agregados biogénicos 1cm

Agregados raíz 1cm

Bosque: Proporción similar de diferentes clases de agregados lo cual aporta estabilidad

3. Biodiversidad de macroinvertebrados del suelo

Transecto – 5 puntos

25 cm

20

cm

Tropical Soil Biology and Fertility (Anderson & Ingram 1993)

Blattaria, Diptera, Isopoda, Dermaptera, Hemiptera, Homoptera, Coleoptera(adultos y larvas), Orthoptera, Lepidóptera (larvas), Diptera (larvas), Araneae, Opiliones, Chilopoda, Diplopoda, Gastropoda y

Métodos

Formicidae, Oligochaeta,Isoptera,

0

10

20

30

40

50

60

70

80

q0 q1 q2

Nú

mer

o d

e es

pec

ies

efec

tiva

s

Bosque Cultivo permanente Cultivo transitorio

Potrero Rastrojo

Número efectivo de especies en los diferentes usos del suelo. q0: riqueza; q1: especies comunes; q2: especies abundantes.

0

10

20

30

40

50

60

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80

90

100

Form

icid

ae

Olig

och

aeta

Co

leo

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Form

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Form

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Form

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Olig

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Form

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Olig

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aeta

Co

leo

pte

ra

Bosque Cultivos P. Rastrojos Potreros Cultivos T.

Abundancia de “ingenieros del ecosistema” encontrados en los usos de suelo evaluados

4. Medición de funciones de infiltración, retención de agua y estabilidad del suelo

Cobo & Amezquita 1999Otero et al. 2011

Intensidad=Velocidad/Área

Velocidad: 4.0 ms-1

Energía cinética 17.9 Jmm-1h-1

goteros de 2.75 mm, 24 agujas, en un área de 0.14 m2

Variables -Suelo

Escorrentía (ml)Infiltración (ml/h)Erodabilidad suelo (g/m2)

(Cobo & Amezquita 1999)

Métodos

Simulador de lluvia

Co-variables

Características físicasPendienteSuelo - físicasArena, limo, arcilla, textura, PorosidadDensidad (real-aparente)PermeabilidadHumedad

Suelo – químicas (fertilidad)MO, C/N, pH, Al3

intercambiable, N total, P disponible, Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, P extraíble

(índice de calidad de suelo –Velasquez et al. 2007)

Nivelado

Ajuste del marco de muestreo

Ajuste altura de la columna

Verificación de goteros

Montaje completo

Inicio del muestreo escorrentía

(5-10-15-20-25-30 min)

Espacio para recipientes colectores

Muestras para procesar

Secado de muestras (105oC /24 horas)

Medición de sedimentos

Escorrentía promedio para los usos de suelo (30 min)

(CC)

Aunque los valores de diversidad de macroinvertebrados llega a ser similar entre bosques, cultivos permanentes, rastrojos y potreros, la mayor escorrentía en potreros puede explicarse por compactación del ganado y por la menor cantidad de hojarasca

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Bosque Permanente Potrero Rastrojo Transitorio

Sed

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)

Uso del suelo

Aporte de sedimentos promedio para los usos de suelo evaluados (30 min)

(simulador calibrado para la precipitación promedio durante el periodo de lluvias en la región durante un periodo de 30 minutos)

Conclusiones

Las características de las hojarasca en los usos de suelo con mayor cobertura de vegetación influye notablemente en las funciones de infiltración y retención de sedimentos.

En los potreros activos con manejo extensivo y baja cobertura de árboles los valores elevados de escorrentía y el mayor aporte de sedimentos también pueden estar influenciados por la compactación del suelo.

La mayor proporción de raíces en los primeros centímetros del suelo en los ambientes con mayor vegetación arbórea (bosques y rastrojos) se relacionan con un mayor amarre del suelo sobre los diferentes tipos de agregados, lo cual confiere mayor estabilidad a procesos erosivos y al aumento de la infiltración.

GRACIAS

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