ATMOSFERA - Universidad Nacional del Litoral

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ECUACIÓN UNIVERSAL DE PÉRDIDA DE SUELO
Introducción
En muchas áreas dentro de la región de clima húmedo y subhúmedo del país, los
procesos de erosión hídrica tienen manifestaciones verdaderamente impactantes. Se
observan en potreros o en sectores dentro de ellos, cuando se presentan las condiciones
desencadenantes, después de ciertas lluvias con altas intensidades.
Investigaciones efectuadas en la EEA Paraná del INTA, referidas a las propiedades
físicas de los suelos de Entre Ríos y su relación con la erosión, determinaron que su alta
erosionabilidad se debe a su baja velocidad de infiltración, como consecuencia de la escasa
capacidad de los horizontes inferiores para transmitir agua.
En la superficie los suelos pueden tener buena agregación, por lo que ésta no es la
razón de su erosionabilidad. Esta propiedad disminuye el escurrimiento, pero no controla la
erosión cuando aquel comienza bajo tormentas intensas.
El cálculo de las pérdidas de suelo en una tierra de cultivo mediante ecuaciones
empíricas se ha convertido en un instrumento valioso para los estudios de conservación del
suelo. Dichas ecuaciones se vienen usando desde hace varios años en los Estados centroseptentrionales y nordorientales de este país, y sirven para calcular las pérdidas medias
anuales de suelo en condiciones específicas de suelo, pendiente, sistema de cultivo y otros
factores.
El especialista competente en conservación de suelos que trabaja en el campo
utiliza estas ecuaciones como guía para trazar planes de aprovechamiento de la tierra y
determinar las prácticas de conservación del suelo más apropiadas para el terreno y las
necesidades del agricultor de que se trate.
Aplicaciones de la ecuación
Tiene dos empleos principales:
1. Predecir las pérdidas debidas a la erosión.
En una determinada situación, se cuenta con un campo de suelo determinado,
longitud y pendiente concretas y prácticas de cultivo establecidas. Se elige el valor
numérico adecuado para cada una de estas variables y cuando estos valores se multiplican,
el resultado es la cantidad de erosión que puede predecirse en la situación considerada.
También se puede predecir como se modificará la pérdida de suelo si se altera el valor de
cualquiera de las variables.
1
2. Elegir las prácticas agrícolas.
En el segundo miembro de la ecuación algunos factores representan variables que
no pueden controlarse, como la erosividad R, la erosionailidad K, de manera que dichos
valores se hallan prefijados. Las restantes variables representan factores en los que existe
alguna posibilidad de elegir algún cambio, como los métodos de cultivo o las labores que
deben aplicarse, de manera que el valor límite indicado para A (máxima pérdida de suelo
aceptable) no se supere.
Factores de la ecuación
La ecuación universal de pérdida de suelos refleja la influencia de todos los factores
principales que se sabe influyen en la erosión por la lluvia. La ecuación es la siguiente:
A=R*K*L*S*C*P
A = pérdida media anual de suelo en toneladas por unidad de superficie, predicha mediante
la ecuación;
R = índice de ersosividad de la lluvia,
K = factor erosionabilidad del suelo, número que refleja la propensión del suelo a sufrir
cierto tipo de erosión;
L = factor de longitud, relación que compara las pérdidas de suelo con la de un campo
experimental de longitud especificada;
S = factor de pendiente, relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo
experimental de pendiente especificada;
C = factor de cultivo, relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo
experimental cultivado en condiciones prefijadas;
P = factor de conservación, relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo
en el que no se realiza práctica alguna de conservación.
2
ÍNDICE DE EROSIVIDAD DE LA LLUVIA (R)
Es un índice numérico que expresa la capacidad de la lluvia que se supone ha de
caer en una localidad para erosionar el suelo de un terreno sin proteger (en barbecho). Su
definición resultó posible cuando se ideó un método para calcular el potencial de erosión
de un aguacero, en un modo que la relacionaba con la erosión ocasionada en un suelo en
barbecho.
Técnicos del Agricultural Research Service, de la Secretaría de Agricultura de los
Estados Unidos, analizaron gran cantidad de datos de pérdidas de suelo y datos
pluviométricos pertinentes. De este análisis dedujeron que cuando todos los factores menos
la lluvia permanecen constantes, las pérdidas de suelo ocasionadas por los aguaceros en los
terrenos cultivados son directamente proporcionales al valor del producto de dos
características del aguacero: (a) su energía cinética total, y (b) su intensidad máxima en 30
minutos. Este producto es un término recíproco que mide el efecto de la manera particular
en que la erosión por salpicadura y la turbulencia se combinan con el escurrimiento para
llevarse del terreno las partículas de suelo separadas de éste.
Este producto energía por intensidad, o valor EI, se considera el indicador más
exacto hallado hasta ahora para medir el potencial de aguacero que causa erosión en un
suelo en barbecho. Mas específicamente, el valor EI es el producto de la energía cinética
de un aguacero, expresada en kilográmetros por milímetro de lluvia sobre una hectárea, y
su intensidad máxima en 30 minutos se expresa en milímetros por hora.
3
G
4
Tabla Nº 1 - Valores de «R»
Provincia
Buenos Aires
Localidad
INTA EEA Pergamino
Junín
Pehuajó
Las Flores
Dolores
Azul
Coronel Suárez
La Planta
Punta Indio
Pigüe
El Palomar
Balcarce
Barrow
Bordenave
Bahía Blanca
Entre Ríos
INTA EEA Paraná
INTA EEA Concordia
Gualeguaychú
Villaguay
Concepción del Uruguay
Federal
Corrientes
Mercedes
Corrientes
Bella Vista
Monte Caseros
886
1054
794
820
Misiones
Iguazú
Cerro Azul
Posadas
987
1214
1067
Formosa
Las Lomitas
Formosa
599
950
Chaco
Resistencia
Castelli
Villa Angela
Las Breñas
Colonia Benítez
P. R. Sáenz Peña
888
673
657
618
884
672
5
R tn/ha/año
503
506
402
365
377
382
353
552
485
419
577
446
385
407
367
590
728
553
684
693
700
Tabla Nº 1 - Valores de «R»
Provincia
Córdoba
Localidad
Marco Juárez
Laboulaye
Córdoba
Río Cuarto
R tn/ha/año
519
370
327
445
Santa Fe
INTA EEA Reconquista
Ceres
INTA EEA Rafaela
Rosario
Casilda
Venado Tuerto
Sauce Viejo
781
616
582
584
589
570
581
La Pampa
General Pico
449
Santiago del Estero
Campo Gallo
La Banda
380
342
Jujuy
San Salvador de Jujuy
401
Salta
Tartagal
Orán
Rivadavia
Salta
565
501
340
326
Tucumán
San Miguel de Tucumán
619
6
FACTOR EROSIONABILIDAD DEL SUELO (K)
Este factor refleja el hecho de que los suelos de tipos diferentes se erosionan con
velocidad distinta mientras que los demás factores que intervienen en la erosión son
constantes. Las propiedades físicas del suelo influyen grandemente en la velocidad con que
se erosionan los distintos suelos. Entre estas propiedades del suelo algunas de las más
importantes son: la textura, la magnitud y la estabilidad de la estructura, el tipo de la
arcilla, la permeabilidad y la infiltración, el contenido de materia orgánica y espesor.
Algunas fases de suelos gravemente erosionadas son más erosionables que las fases del
mismo suelo poco o medianamente erosionadas. En otros suelos ocurre exactamente lo
contrario. Por consiguiente, a veces se atribuyen a las fases erosionadas factores diferentes
de los que se atribuyen a las relativamente sin erosionar.
Investigaciones efectuadas por Wischmeier y colaboradores, analizando muchas
propiedades del suelo, concluyeron que aproximadamente el 98 % de su erosionabilidad
está condicionada por la textura, la estructura y el tenor de materia orgánica del horizonte
expuesto, y la permeabilidad del perfil.
El factor K en la ecuación de predicción de la pérdida de suelo representa las
toneladas de pérdida de suelo por hectárea por unidad de índice de erosión pluvial para una
pendiente de 9 por ciento y una longitud de 22,1 metros. Este factor expresa la pérdida en
barbecho continuo sin la influencia de cubierta vegetal o de ordenación alguna.
El factor K se puede determinar mediante el nomograma de Wischmeier o por
resolución de la siguiente ecuación, para suelos en los que la fracción limo más arena muy
fina (2 a 100 micrones) no supera el 70 %.
100 K = 1,292 [2,1 x M1,14 x 10-4 x (12 - a) + 3,25 x (b - 2) + 2,5 x (c - 5)]
en donde:
M = Porcentaje fracción de 2 a 100 micrones por 100 menos porcentaje de arcilla.
a = Porcentaje de materia orgánica.
b = Código (curva) de estructura.
c = Código (curva) de permeabilidad.
7
ESTRUCTURA (para nomograma y ecuación)
CURVA Nº
1
2
3
4
Tipo y clase
Granular muy fina
Granular fina
Granular media a gruesa
Bloques, laminar o masiva.
PERMEABILIDAD (para nomograma y ecuación)
CURVA Nº
Grado
1
6 y 7 permeabilidad rápida y muy rápida. Suelos de alta
permeabilidad y porosidad no capilar. Velocidad de percolación
mayor de 125 mm/hora.
2
5 permeabilidad moderadamente rápida. No hay moteados.
Velocidad de percolación entre 62,5 y 125 mm/ha.
3
4 permeabilidad moderada. Condiciones óptimas para las plantas.
Solum casi siempre libre de moteados. Velocidad de percolación
entre 20 y 62,5 mm/hora.
4
3 permeabilidad moderadamente lenta. Suelos saturados que
presentan moteados en el solum. Velocidad de percolación entre 5 y
20 mm/hora.
5
2 permeabilidad lenta. Hay moteados en casi todo el perfil.
Velocidad de percolación entre 1,25 y 5 mm/hora.
6
1 permeabilidad muy lenta a nula. Suelo impermeable. Velocidad de
percolación menor de 1,25 mm/hora.
8
9
FACTOR DE LONGITUD Y PENDIENTE DEL DECLIVE (LS)
La resolución de la ecuación de la pérdida de suelo se facilita combinando las
ecuaciones de la longitud y la pendiente del declive. Los valores empleados en la ecuación
son relacionados entre la pérdida para una pendiente y una longitud del declive
determinadas y los valores, arbitrariamente elegidos, de 9 % para la pendiente y 22,1 m
para la longitud del declive.
Investigaciones realizadas en EEUU señalan que la erosión está relacionada con el
largo expresado en metros por un exponente fraccionario que varía según su intensidad y
que el subefecto intensidad se relaciona con la erosión a través del seno de ángulo de dicha
pendiente.
Investigaciones locales efectuadas en parcelas acondicionadas para medir el efecto
LS permitieron corroborar el procedimiento original, con algunas modificaciones de las
constantes que integran las ecuaciones.
El factor se puede obtener mediante gráfico o con las ecuaciones siguientes:
L0,2 (35,209 sen2  + 2,4546 sen  + 0,035)
Para pendientes hasta 1 %
L0,3 (25,832 sen2  + 1,8009 sen  + 0,0257)
Para pendientes entre 1 y 3 %
L0,4 (18,953 sen2  + 1,3212 sen  + 0,0188)
Para pendientes entre 3 y 4,5 %
L0,5 (13,905 sen2  + 0,9694 sen  + 0,0138)
Para pendientes mayores de 4,5 %
L: longitud de la pendiente en metros
: ángulo de la pendiente
El seno del ángulo es el valor de la pendiente expresado en metros por metros.
10
11
FACTOR DE CULTIVO Y CONSERVACIÓN (CP)
El valor fundamental para la ecuación de la pérdida de suelo es la pérdida media
anual de suelo en un barbecho continuo. Este valor fundamental se expresa
cuantitativamente para condiciones reales determinadas mediante el producto de los
términos R, K, L y S. Pero, cuando un campo se cultiva, la pérdida de suelo en él se
reduce, porque con el cultivo se le proporciona una cierta protección contra la erosión. El
barbecho, en cambio, ofrece poca o ninguna protección al suelo.
Por consiguiente, para su empleo en la ecuación de la pérdida de suelo, el factor
cultivo y ordenación es la relación esperada entre la pérdida de suelo en un terreno
cultivado en condiciones específicas entre la pérdida de suelo en un terreno cultivado en
condiciones específicas y la pérdida correspondiente de suelo en barbecho continuo. Esta
comparación se hace suponiendo que son semejantes las condiciones de suelo, pendiente y
lluvia.
La influencia del cultivo y de las prácticas de cultivo sobre la erosión depende de
muchos factores. Entre éstos figuran el tipo de cultivo, la calidad de la cubierta vegetal y el
desarrollo radical, la absorción de agua por las plantas en crecimiento, la cantidad de restos
de cultivos precedentes enterrados, etc. Es también importante el que estas condiciones
difieren en el período que va desde la siembra hasta la recolección. Análogamente, también
difiere la distribución de las lluvias erosivas a lo largo del año. Por ello, la eficacia del
poder antierosivo de cada cultivo y de cada práctica de cultivo se valora con arreglo a
cinco períodos correspondientes a otras tantas fases del cultivo. De esta manera, la eficacia
de cada fase del desarrollo del cultivo se relaciona con la intensidad de las lluvias posibles
en el periodo correspondiente a la fase en una localidad determinada.
Los cincos periodos correspondientes a cinco fases del cultivo, basados en la
uniformidad relativa del efecto de la cubierta vegetal y de los restos dentro de cada
período, son los siguientes:
0.
1.
2.
3.
4.
Barbecho preparativo. Desde la arada hasta la siembra.
Sementera. Desde la siembra hasta un mes después de ésta.
Fijación. Desde un mes a dos después de la siembra.
Periodo vegetativo. Desde el período 2 hasta la recolección de la cosecha.
Restos o rastrojos. Desde la recolección de la cosecha hasta la aradura o la nueva
sementera.
Se han calculado, para cada uno de los cinco períodos de las fases del cultivo y para
cada cultivo particular en diversas combinaciones de sucesiones de cultivos y de nivel de
productividad, relaciones de las pérdidas de suelo, es decir, relaciones entre las pérdidas en
parcelas cultivadas y las correspondientes en parcelas en barbecho continuo.
Investigaciones efectuadas han proporcionado la mayoría de los datos que se
emplean para evaluar el efecto de las prácticas de conservación sobre la erosión del suelo
por el agua. Las prácticas que se estudiaron fueron principalmente el cultivo siguiendo las
12
líneas de nivel, el cultivo en terrazas y el cultivo en fajas. Estas investigaciones, junto con
la experiencia adquirida durante muchos años en el trabajo en el campo, se han
aprovechado para establecer los valores del factor prácticas de conservación que se usan en
la ecuación de pérdida de suelo.
En la determinación del valor del factor longitud del declive, para la ecuación de
predicción de la pérdida por erosión, interviene la longitud del declive del terreno, tanto en
caso del cultivo a nivel como en el del cultivo en fajas siguiendo las curvas de nivel. Pero,
en el caso del cultivo en terrenos con terrazas, se usa la distancia recomendada entre
terrazas (separación horizontal) en vez de la longitud del declive del terreno.
Parece ser que el cultivo siguiendo las curvas de nivel produce su máximo efecto
medio en los terrenos con pendiente mediana (2 a 7 %). En este caso, las pérdidas de suelo
en el cultivo siguiendo las curvas de nivel son aproximadamente la mitad de las que
ocurren en el cultivo hecho perpendicularmente a estas curvas. A medida que la pendiente
del terreno disminuye desde los valores medios hasta cero, la eficacia del cultivo a nivel
para reducir las pérdidas de suelo, en comparación con el cultivo hecho en otras
direcciones, se hace cada vez menor, hasta que, cuando la pendiente vale cero, el cultivo
tiene la misma eficacia, cualquiera que sea la dirección en que se haga. Cuando la
pendiente crece desde los valores medios hasta los grandes, la capacidad de los surcos
tienen muy poca capacidad de retención de agua o del suelo. Además, el cultivo siguiendo
las líneas de nivel proporciona una protección casi completa contra los aguaceros aislados
poco intensos, pero es poca o ninguna la que proporciona contra los aguaceros fuertes, que
causan gran destrozo en los surcos.
En el cultivo en fajas, se alternan fajas de praderas con fajas de cereales. Las
primeras han más lento el flujo del agua de escurrimiento y retienen el suelo arrancado por
la erosión de las fajas de cereales o labradas. El sistema de cultivo que se sigue usualmente
es la sucesión maíz - cereales pequeños – dos años de pradera, con fajas de una anchura
aproximadamente igual a la recomendada en el caso de las terrazas. La erosión que ocurre
en los terrenos cultivados en fajas oscila, por término medio, entre 45 y 25 % del valor
probable de la erosión en el cultivo perpendicularmente a las curvas de nivel, y depende
también de la inclinación del declive. Estos valores son la mitad de los que corresponden al
cultivo en surcos siguiendo las curvas de nivel. Cuando se usan sucesiones de cultivo
menos eficaces, por ejemplo: maíz – maíz – avena – pradera, se recomienda aumentar el
factor cultivo en fajas hasta 75 % del correspondiente al cultivo siguiendo las líneas de
nivel.
Las terrazas interceptan el flujo de agua que desciende por los declives del terreno
antes de que este flujo adquiere velocidad bastante para dañar el suelo. El suelo que se
salve se debe a la menor longitud del declive y al depósito de suelo en el cauce de la
terraza. Por consiguiente, cuando se emplea el factor cultivo en fajas en vez del factor
cultivo en terrenos con terrazas en la ecuación de predicción de la pérdida de suelo, parte
del suelo que se deposita en el cauce de las terrazas no se considera suelo perdido. Esto
está de acuerdo con el cultivo en fajas siguiendo las líneas de nivel, caso en que el suelo
que se deposita en las fajas de césped no se considera perdido.
13
Cuando se desee un mínimo de sedimentación de limo en el cauce de una terraza,
podrá usarse el factor cultivo siguiendo las curvas de nivel en vez del factor cultivo en
fajas para calcular la pérdida de suelo, suma de las debidas al cultivo a nivel y al cultivo en
terrazas. Esto requerirá el empleo de rotaciones de cultivo que produzcan pérdidas menores
de suelo y se traducirá prácticamente en un desplazamiento menor de suelo hacia los
cauces de las terrazas y en un mayor grado de conservación del terreno con terrazas.
Además, se recomienda que cuando la ecuación de predicción de la pérdida de suelo se
utilice para calcular la pérdida global de suelo en los estudios de sedimentación, se use un
factor práctica de cultivo en terreno con terrazas equivalente a 20 % del factor cultivo
siguiendo las curvas de nivel.
Tabla Nº 2 - FACTORES CULTIVO Y PRÁCTICAS (CP) PARCIALES Y ANUALES
PARA DISTINTOS CULTIVOS
Periodo
1
2
3
4
5
6
7
8
0,0004467
0,000271
0,0001778
0,001038
0,000865
0,0012
0,00074
0,02647
Cs
0,00013999 0,00022 0,0001177 0,0009473 0,0001625 0,00215 0,0005866
0,03858
E1
0,001049
0,000959
0,0000209
0,008946
0,00802
0,0229
0,00
0,012
E2
0,00877
0,00427 0,0000287 0,0001177 0,0002126 0,0197
0,00
0,06823
E3
0,00587
0,00965
0,0156
0,04699
0,03257
0,0332
0,0126
0,00007565
E4
0,0000
0,00248
0,00241
0,0108
0,0119
0,00182 0,000651
0,03748
B
0,0163
0,0178
0,01835
0,688
0,0537
0,0809
0,0146
0,1828
Anual
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Trigo favor pendiente, en una rotación de pradera, maíz, lino, trigo. Labranza convencional, residuos en
superficie.
Trigo en contorno, en igual rotación y manejo que (1).
Trigo continuo en contorno, con labranza convencional.
Lino continuo favor o contorno, labranza convencional.
Lino en contorno o favor pendiente, en igual rotación y manejo que (1).
Girasol favor pendiente, con labranza convencional, en una rotación de pradera, sorgo, girasol, lino.
Soja de 2da, siembra directa sobre rastrojo de trigo, favor pendiente o contorno.
Soja continua, en contorno, con labranza convencional.
14
Tabla Nº 2 - FACTORES CULTIVO Y PRÁCTICAS (CP) PARCIALES Y ANUALES
PARA DISTINTOS CULTIVOS
Periodo
Cs
E1
E2
E3
E4
B
Anual
9
10
11
12
13
14
15
0,0644
0,0755
0,0388
0,1274
0,01677
0,030
0,355
0,0208
0,00667
0,000331
0,0000121
0,00001645
0,0000211
0,02785
0,0205
0,01634
0,00196
0,0012
0,000024
0,0000412
0,0401
0,01693
0,10176
0,0184
0,02778
0,04987
0,000858
0,2156
0,0399
0,0651
0,01689
0,04138
0,0363
0,0167
0,216
0,03469
0,0983
0,09396
0,00
0,00555
0,00472
0,237
0,00122
0,0015
0,00056
0,00778
0,00712
0,007
0,0252
9. Soja continua, a favor pendiente, con labranza convencional.
10. Maíz en contorno, en una rotación de pradera, maíz, trigo, lino. Labranza convencional, residuos en
superficie.
11. Maíz continuo, en contorno. Labranza convencional, residuos dejados en superficie.
12. Maíz continuo, favor pendiente. Labranza convencional, residuos dejados en superficie.
13. Maíz favor pendiente, en igual rotación y manejo que (10).
14. Sorgo granífero favor pendiente, en igual manejo y rotación que (6).
15. Pradera permanente, año cero. Comienza corte en setiembre.
15
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Páginas web
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Mapas y cartas de suelos
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CARTA DE SUELO DE LA REPÚBLICA ARGENTINA. DEPARTAMENTO
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CARTA DE SUELO DE LA REPÚBLICA ARGENTINA. DEPARTAMENTO
FELICIANO. PROVINCIA DE ENTRE RÍOS. INTA, 1986. 96 pags.
CARTA DE SUELO DE LA REPÚBLICA ARGENTINA. DEPARTAMENTO LA
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CARTA DE SUELO DE LA REPÚBLICA ARGENTINA. Hoja 3563-6- VILLA
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