Sediment composition for the assessment of water erosion and nonpoint source pollution in natural and fire-affected landscapes
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Date
2014
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Abstract
La erosión hídrica es una de las principales causas de la degradación del suelo y es un gran agente causante de la contaminación de fuente difusa o no puntual. Se han realizado numerosos esfuerzos para mejorar las estimaciones de despegue, transporte y sedimentación de suelo en laderas agrícolas, así como para estimar la cantidad y distribución de tamaño del sedimento que abandona un terreno. Los modelos de erosión multi-class, como WEPP y RUSLE2, subdividen el suelo erodado en diferentes tamaños y estiman la composición de los agregados del suelo basados en ecuaciones empíricas. Estas ecuaciones fueron derivadas a partir de suelos agrícolas, y hasta ahora no han sido probadas en condiciones diferentes. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar estas ecuaciones en muestras de suelo obtenidas de paisajes naturales (suelos no cultivados) y afectados por incendios y, de ser necesario, desarrollar un nuevo set de ecuaciones que se ajusten mejor a estas condiciones. Se realizaron análisis químicos, físicos, y de composición del sedimento y sus agregados en una serie de muestras de suelo obtenidas de la Patagonia Chilena, y luego se compararon con las estimaciones obtenidas de las ecuaciones. Los resultados mostraron que las fracciones del sedimento no fueron determinadas con precisión por las ecuaciones empíricas.
Las partículas finas, incluyendo la arcilla primaria, limo primario, y agregados pequeños (< 53 \03BCm) fueron sobreestimadas, y los agregados grandes (> 53 \03BCm) y arena primaria fueron subestimadas. Los suelos no cultivados y afectados por incendios mostraron una reducida fracción de partículas finas en el sedimento, ya que la arcilla y el limo se encontraban mayormente formando agregados grandes. Por consiguiente, se ajustó un nuevo set de ecuaciones para estos suelos, donde los agregados pequeños se definieron como partículas con tamaños entre 53 \03BCm y 250 \03BCm, y los agregados grandes como partículas con diámetros > 250 \03BCm. Las nuevas ecuaciones mostraron una mejor estimación para la arena primaria y para los agregados grandes con valores de r2 entre 0.47 y 0.98. Sin embargo, para las otras fracciones (arcilla primaria, limo primario y agregados pequeños), el ajuste no fue adecuado, pero estas partículas representan menos del 20% de la composición total del sedimento. Además, las ecuaciones para describir la composición de los agregados también mostraron buenas estimaciones, especialmente las fracciones de limo y arcilla en los agregados grandes en suelos no cultivados (r2 = 0,63 y 0,83, respectivamente) y las fracciones de limo en agregados pequeños (r2 = 0,84) y arcilla en agregados grandes (r2 = 0,78) en los suelos afectados por incendio. Globalmente, el nuevo set de ecuaciones probó ser un mejor predictor para la composición del sedimento y de agregados en suelos no cultivados y afectados por incendio, y su uso en modelos de erosión reducirá el error al estimar las pérdidas de suelo en paisajes naturales.
Las partículas finas, incluyendo la arcilla primaria, limo primario, y agregados pequeños (< 53 \03BCm) fueron sobreestimadas, y los agregados grandes (> 53 \03BCm) y arena primaria fueron subestimadas. Los suelos no cultivados y afectados por incendios mostraron una reducida fracción de partículas finas en el sedimento, ya que la arcilla y el limo se encontraban mayormente formando agregados grandes. Por consiguiente, se ajustó un nuevo set de ecuaciones para estos suelos, donde los agregados pequeños se definieron como partículas con tamaños entre 53 \03BCm y 250 \03BCm, y los agregados grandes como partículas con diámetros > 250 \03BCm. Las nuevas ecuaciones mostraron una mejor estimación para la arena primaria y para los agregados grandes con valores de r2 entre 0.47 y 0.98. Sin embargo, para las otras fracciones (arcilla primaria, limo primario y agregados pequeños), el ajuste no fue adecuado, pero estas partículas representan menos del 20% de la composición total del sedimento. Además, las ecuaciones para describir la composición de los agregados también mostraron buenas estimaciones, especialmente las fracciones de limo y arcilla en los agregados grandes en suelos no cultivados (r2 = 0,63 y 0,83, respectivamente) y las fracciones de limo en agregados pequeños (r2 = 0,84) y arcilla en agregados grandes (r2 = 0,78) en los suelos afectados por incendio. Globalmente, el nuevo set de ecuaciones probó ser un mejor predictor para la composición del sedimento y de agregados en suelos no cultivados y afectados por incendio, y su uso en modelos de erosión reducirá el error al estimar las pérdidas de suelo en paisajes naturales.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2014