Bloque VI: Indice MODELIZACION DE LA M.O.S.: RECICLAJE DE NUTRIENTES MODELIZACION Y RECICLAJE DE LA MATERIA ORGANICA EDAFICA. - Modelización. - Reciclado. - Agricultura orgánica. Juan F. GALLARDO LANCHO Modelización en Compartimentos y Flujos (Neoformación Húmica) Perfil de humus Suelo Mantillo Materiales orgánicos primarios aéreos (hojas y otros residuos) Ol Of/Oh Materiales orgánicos primarios subterráneos edáficos, exudados y residuos de raíces Ah Descomposición Percolación Sustancias lixiviadas Residuos descompuestos CO2 Materiales orgánicos secundarios, residuos de animales y microorganismos Heces diversas CO2 Compuestos húmicos CO2 Hipótesis en las Transformaciones Orgánicas Edáficas - La M.O.S está implicada en cadenas tróficas (energéticas) - La mineralización produce CO2. - El 90 % del CO2 desprendido es de origen microbiano - La actividad microbiana es discontinua en tiempo y espacio - La materia orgánica del suelo está regulada por el factor productivo (producción áerea y subterránea) y por el factor descomposición (temperatura, humedad, textura, composición minerológica, microbiología, flora, etc.), en un supuesto equilibrio. • Las actividades humanas (v. g.: actividad agrícola) modifican el equilibrio original, produciendo un nuevo equilibrio (dinámico). Distribución de la M.O.S. Zonalmente TROPICAL CLIMA BOREAL FRIO BOREAL TEMPLADO SUBDESERTICO CONTINENTAL VEGETACION PROFUNDIDAD (cm) TIPO DE SUELO BOSQUE DE CONIFERAS BOSQUE DE CADUCIFOLIOS PODSOL 2 4 %C GREYZEM 2 4 %C ESTEPA DE GRAMINEAS MATORRAL, CHAPARRAL CHERNOZEM 2 4 %C XEROSOL 2 4 %C BOSQUE PLUVIAL FERRASOL 2 4 %C 25 50 75 100 A TIPOS DE HUMUS MOR B MULL FORESTAL C MULL CHERNOZEMICO D MULL CARBONATADO E MULL ACIDO o MODER Ciclo Anual (Kg/ha, año) de Bioelementos en un Robledal-Avellanar (Querceto-Coryletum, en Férage (Alta Bélgica). Según Duvigneaud et al. ( 1971) (Según Duvigneaud y col., 1971) Ciclo Anual (kg/ha, año) de Bioelementos en un Robledal-Avellanar (Querceto-Coryletum, en Férage (Alta Bélgica). Según Duvigneaud et al. ( 1971) • Edad del Bosque: 117 años; edad del talar: 20 años • Retenidos: En la producción anual de madera y la corteza; en las ramificaciones de un año; en el crecimiento de las ramas, troncos y raíces de los árboles; y en los órganos perennes del estrato herbáceo (en rayado) • Restituidos: Por los órganos aéreos caducos de la vegetación herbácea (punteado claro), por el desbroce de los árboles y arbustos (hojas muertas) y otros residuos (madera muerta, inflorescencias, escamas, frutos, cúpulas; en gris claro), por las precipitaciones (goteo y escurrido; en gris oscuro) • Absorbidos: Suma de los retenidos y de los restituidos • Importados: Por las precipitaciones incidentes • Exportados: Por el agua de drenaje (cifras tomadas de Likens 1971) - A la derecha, en el follaje: Bioelementos contenidos en las hojas de los árboles en el periodo de exuberancia vegetativa (Julio) - Bajo el suelo y en recuadro: Cantidades totales y cantidades intercambiables de los elementos en el suelo. (Según Duvigneaud y col., 1971) Curvas de Mineralización de la Materia Orgánica Edáfica (M.O.S.) y de la Materia Orgánica Añadida (M.O.F.) Pérdida (g) M.O. Suelo (MOS) 1.0 (MOS)t = 1 - km*t 0.75 0.50 M.O. Fresca (MOF) 0.25 (MOF)t = 1 - R*e-kt R 1 2 3 4 5 6 7 8 Tiempo (años) Modelización de la Respuesta del Suelo a la Adicción de Residuos Orgánicos R Rt Compuestos orgánicos frescos E C.O.S C añadido Número de organismos CO2 y H2O Rt= E + R•e-kt Nivel de C en el equilibrio ados Componentes sintetiz por microorganismos (COS) Humus del suelo Humus suelo Substancias húmicas estables Tiempo (t) (E: Nivel de C en situación de equilibrio; R: compuestos orgánicos añadidos) Modelización de la Descomposición de la MOS a) MODELOS DE UN COMPARTIMENTO - Modelo de Salter & Green (1993): MOL CO2 k R R = (MOL).e-kt R R = Residuo orgánico en el tiempo t MOL = Materia orgánica inicial t = Tiempo t k = Constante de descomposición orgánica (reacción de primer orden) Ajuste empírico de la ecuación O Modelización de la Descomposición de la MOS a) MODELOS DE UN COMPARTIMENTO R Xt/ Xo = e-kt ; Xt = Xo*e-kt t Xo = Residuo orgánico inicial Tiempo cuando Xt = Xo/2 (50 % descompuesto) t0.50 = 0.693/k Xt = Residuo orgánico tras un tiempo t k = Constante de descomposición exponencial t = Tiempo Según Paul & Clark (1996) Tiempo cuando Xt = 0.01*Xo (99 % descompuesto) t0.99 = 4. 605/k Modelización de la Descomposición de la MOS - Modelo de Olson (1963): En un equilibrio: d(M.O.) / dt → 0 o sea: Humificado = Descompuesto (anualmente) A . Kh = H . Kd A = Aportes anuales al suelo (orgánicos) Kh = Constante humificación (anual) H = Materia humificada (suelo) Kd = Constante de mineralización del humus Ko = Constante de Olson A H = Kd Kh = Ko (Aportes) Ko = (Humus) A = H A = H . Ko Según Olson (1963) Tiempo Medio de Residencia de Residuos (o Substancias Húmicas) • Ko tiene el sentido de constante de resistencia a la mineralización (año-1). • Su inversa es el tiempo medio de residencia (en años) de los residuos orgánicos (o substancias húmicas). Ko = Aportes orgánicos A Km = = Ko H Kh Reservas húmicas La ecuación de dimensiones es: Luego: 1 = Ko año Ko = A H = (constante de Olson) Mg . ha-1. año-1 Mg . ha-1 = año-1 = TMR Por tanto, TMR es el: TMR = Tiempo medio de residencia de residuos orgánicos Tiempo Medio de Residencia (TMR) para Diferentes Fracciones Húmicas de un Chernozem (Mollisol) (*TRM es tiempo medio de residencia; la edad suele ser precisa para más de 60 años) Mollisol (Serie Melfort, francolimoso) Componente TMR* (años) Suelo (no fraccionado) Extractos de suelo ácidos Acidos fúlvicos 870 Acidos húmicos Total muestra: • Fracción hidrolizados • Fracción no hidrolizable Humus Total muestra: • Acidos hidrolizados • No hidrolizable 325 495 1425 25 1400 1140 465 1230 (Según Campbell et al.) Modelos de Dos Compartimentos M.O.F. Aporte de M.O.F. CO2 Kd Kh Rt Residuo CO2 Km 1- Km Rh HUMUS t = tiempo (M.O.F. es lábil; Rh es bioestable; en sistemas semiáridos MOF > Rh) Kd Constante de mineralización primaria (siendo: 1-Kh > Km) Constante de humificación Constante de mineralización secundaria Siendo: Kd>>>Km Modelos de Dos Compartimentos (RUSELL) I CO2 Ro Aporte M.O. Kd Kh CO2 Rt Residuos temporales t Quedará: Kd = Constante de mineralización primaria 1- Km HUMUS Estable Kh = Constante de humificación Km = Constante de mineralización secundaria tiempo Kd >>> Km dRt = Ro•Kh - Rt•Km dt Si: Rh•Km = Ro•Kh (en el equilibrio) Rh Km • Modelo de Russell (1988): Rt = Ro•Kh + Rt - Ro•Kh Km Km Siendo: Ro >>> Rh Ro = Aportes orgánicos Rl = Materia lábil. Rh = M. resistente • e-Km•t Si C lábil: Rl = Ro - Rh Sustituyendo: Ro = Rh •Km , Kh Rt = Rh + Ro - Rh -kmt *e Ro = Rl+ Rh Si: d Rt dt Y resultará 0 Modelo de Dos Compartimentos (RUSSEL) II Rb = Reserva bioestable Según Russell (1988) Rl = Fracción lábil t = tiempo Km = Constante de mineralización M.O.S. ( %) Rt = Reserva en el tiempo t Rl Rt Rt = Rb + Rl . e-Km.t Rb Tiempo (t) Otros Modelos de Descomposición Otro modelo supone una parte orgánica lábil (L) y otra resistente (B): Rt = L*(e-kl*t ) + B*(e-kb*t) Rt: N edáfico en la fecha t Siendo: L+B = residuo orgánico inicial (Ro) L: Fracción lábil B: Fracción resistente k = Constantes de descomposición Según Songwe et al. (1995) y Alhmd et al. (2004). Otros Modelos de Descomposición Otro modelo supone una parte orgánica lábil (L) y otra resistente (B): SOCt = SOC*(e-k*t ) + K*C*Rt SOCt: SOC en un tiempo t SOC: C edáfico en el equilibrio C: Fracción resistente K = Constantes de descomposición Según IRRAUZALDE, S. S. S. A. J. (2001). Modelo de Rusell (para N) Concluyendo: Rt = Rh + Rl•e-Kmt Rt: Reserva orgánica en el tiempo t A - Rh = Rl Siendo Rl: Materia orgánica lábil de fácil descomposición (lábil) Rh: Materia orgánica resistente (recalcitrante) Km: Constante de mineralización (Según Russel, 1988) t: tiempo (referido a año, mes, etc.) En realidad correspondente a la clásica curva exponencial Igualmente esta ecuación puede aplicarse al N orgánico: Nt = Nr – Naportado * e-k.t Nt (%) Nt Nap Nr Tiempo (t) Otros Modelos para N Otro modelo supone una parte más lábil (Nl) y otra más resistente (Nr): Nt: N edáfico en la fecha t Nl: Fracción lábil Nt = Nl (1- e-kl*t ) + Nr (1 – e-kr*t) Nr: Fracción resistente k = Constantes de descomposición Este modelo introduce también la humedad edáfica: Pradera T: temperatura media h: factor humedad Nt: Nitrógeno edáfico (%) Nt (%) = 0.55*e-0.08T (1 – e-0.05h) Estepa Modelo de Jenny (Dos compartimentos, simplificado) A*dt = Kj*(H + A)*dt H*dt = A* ((1 - Kj)/ Kj)*dt A : Aportes km : constante de mineralización primaria H : Reserva húmica kd : constante de mineralización secundaria Resulta: A (1-kd) = H* kh = A *kh Kj = A A+H A – (A . km) = H . kd Si existe equilibrio, entonces kd >>> km. (siendo kh: constante de humificación) Llamemos a Kj: constante de Jenny también: d H = A* km + H*kd dt A = Kj * (H + A) (Jenny et al., 1949) Modelo de Olsen Comparado con el de Jenny (Dos compartimentos) Ejemplos: Referido a M.O.S. (pero no a residuos) • Clima templado (cultivo inglés): Ko = 0.06 tm = 12 años. • Clima semiárido (pastizal australiano): Ko = 0.03 tm = 12 años. Si Ko ≈ Kj ≈ 0, entonces: kd•H = A-Akm; y Ko ≈ km ≈ Kj Esta Kj sólo sería recomendable para comparar en climas fríos o templados El modelo equivalente la fórmula anterior es del tipo: Rt = Ro - Ro*e-kr*t La relación entre constantes (Ko y Kj) sería: Ko = Kj/(1-Kj) Modelos de Gosz et al. (1978) y Gourbière y Corman (1987) Rt = A + B . e-kt Siendo: M.O.S. (Ro ~ A+B) Ro • Ro : Materia orgánica en el tiempo 0. • Rt : Materia orgánica en el tiempo t. B • A : Materia orgánica resistente. • B : Materia orgánica lábil. A Tiempo (años) • t : Tiempo (año, meses, etc.). • k : Constante de descomposición Modelo de Tiurin (1951) En un equilibrio (regiones cálidas y semiáridas): Humus = M.O. humificado – humus mineralizado H = A • Kh – H • Km A = M.O. humificada A . Kh = H + H . Km = (1 + Km) • H H = Reserva húmica del suelo entonces: Kh = K humificación Kh . H = A. = A Kt 1 + Km Kt = Km = K mineralización Kt = K Tiurin (Kt < 1 año, puesto que H < A) H A en regiones semiáridas y cálidas Modelo de Tate (1987) d(MOS) dt = d(MOS) Si dt dL = dL dt dt MOS = Materia orgánica del suelo. 0 (equilibrio), entonces: dt dH dH dt H = M. O. Humificada. L = M. O. Mineralizada. Ecuación de difícil resolución puesto que, tanto la humificación como la mineralización (como la producción) dependen de varios factores. Por ejemplo, la producción es dependiente de los factores climáticos, por lo que las ecuaciones resultantes pueden ser climáticas, como: Comparación entre la Mineralización del Residuo Orgánico Añadido (MOF) y la del Humus Edáfico (MOS) M.O.S. (inicial) 1.0 Km (M.O.S.)t = 1 - (Km . t) M.O.S. (lineal) M.O.F. (exponencial) 0.5 (M.O.F.)t = R + (1 - R) • e-k•t 0 R Tiempo (Años) Comparación entre Constantes (k) en Modelos de Dos Compartimentos Kd es constante de descomposición primaria Km es constante de descomposición secundaria Kh es constante isohúmica (de humificación) Suelos minerales: Suelos semiáridos: Kd = 1- Kh >>> Km ≈ 0.05 Acumulación orgánica: Suelos orgánicos: Kd = 1- Kh ≈ Km ≈ 0 Suelos húmicos: Suelos isohúmicos: Kd = 1 – Kh > Km ≈ 0.1 Confusión entre Constantes (k) - No se pueden igualar las constantes obtenidas por diversos métodos, las constantes de humificación (Kh) y las constantes de descomposición (Km, Ko, Kj, Kd). - No se pueden aproximar las constantes de Olson y Jenny (Ko y Kj) en los suelos áridos y semiáridos (A ≈ H; Ko >> Kj) Ko > 1. - Se cometen errores al igualar Ko y Kj , aunque pequeños, en suelos orgánicos (H >> A; Ko ≈ Kj 0) y/o humus mor. - Se cometen errores considerables al igualarse Ko y Kj en suelos isohúmicos ( H > A; Ko > Kj) y/o humus mull. Constantes (k) Diversas Determinadas en Francia Suelo y cultivo Producto Valores Kh Valores Km Turba 0.0005 Suelo turboso 0.0015 Alfalfa 0.25 Estiércol 0.40 Suelo arcilloso cultivado. 0.01 Paja 0.17 Suelo arenoso cultivado. 0.02 Suelo hortícola 0.03 Invernaderos 0.04 Producto Valores Kd Alfalfa 0.75 Estiércol 0.60 Paja 0.93 Según Demolon Suelo arcilloso no cultivado 0.0006 Suelo limoso no cultivado 0.001 Suelo arenoso no cultivado 0.005 Constantes (k) Primarias (k1) y Secundarias (k2) en Francia Autores (año) Monnier (1965) Henin y Dupuis (1945) Barbier y G. (1951) Delphin y Conesa (1979) Juste y Lubet (1979) Hofman y col. (1980) Delas y Molot (1983) Guerif (1986) N. d.: No determinado. Lugar Valores k1 Valores k2 === 0.08 N. d. Versalles N. d. 0.02 Oise 0.017 Alsalcia N. d. N. d. Flandes N. d. 0.02 ==== 0.2 0.02 Burdeos N. d. 0.025 Boigneville 0.2 0.015 0.025 Modelos Multicompartimentales Kd CO2 Biomasa muerta K’ CO2 Humus lábil K’’ CO2 K’’’ CO2 M.O.L A Humus Kh M.O.R. Kd>>Km K’’’<K’’<K’ Km Humus resistente CO2 Ejemplo: Aportes (1 Mg/ha, año) 280 kg/ha tm = 2.9 años K’ = 0.91 10 kg/ha tm = 0.2 años Kd = 0.99 470 kg/ha tm = 3.3 años Kh = 0.30 M.O.L.: Materia orgánica lábil M.O.R.: Materia orgánica recalcitrante Humus 11.3 Mg/ha tm = 7 años K’’ = 0.09 El responsable de las transformaciones son microorganismos. Biomasa microbiana: ~1 % de la materia orgánica total. 24 Mg/ha 12.2 Mg/ha K’’’ = 0.0003 tm = 2.900 años K : Constantes de descomposción El Papel de la Materia Orgánica Edáfica y los Procesos Biológicos en la Fertilidad del Suelo Compartimiento orgánico Residuos orgánicos Procesos y propiedades Limitantes Biota Microbios Fauna Translocación Descomposición Lábíl Intercambio de iones Lenta Pasiva Disponibilidad de nutrientes Materia orgánica del suelo Estructura del suelo Disponibilidad del agua Quelación Erodabilidad Destoxificación Toxicidad El Papel de la MOS y los Procesos Biológicos en la Fertilidad Edáfica Hojarasca CO2 Plantas Activa: 1 a 2 años Lenta: 2 a 20 años Pasiva: >100 años Plantas Biota Microorganismos Pedofauna Biotranslocación Descomposición Capacidad catiónica M.O.S Activa Nutrientes asimilables Lenta Lavado Pasiva Destoxificación Estructura edáfica Agua útil Acomplejación Toxicidad Erosión Modelo de Interacción de la M.O.S. en un Ecosistema Modelo económico Modelos climáticos Dinámica regional de la MOS Manejo de búsquedas Proyecciones climáticas Proyecciones Responsables del manejo Estudios de procesos Interpretación Integración Modelo EcosistemaMOS Datos evaluación Introducción de variables Requiremento de datos Modelo de validación Red de trabajo por sitio Base de datos regional Modelo CENTURY de Evolución del C.O.S. Se trata de un modelo de flujo donde se tienen en cuenta los flujos que influyen en el contenido del C orgánico del suelo (COS) a través de los compartimentos considerados activos y pasivos. Modelización de la M.O.S. Manejo/uso del suelo o escenario cambio climático Clima Uso suelo Suelo SIGLO Roth-C Bases de datos SIG Sistema IGATE. SIGLO Validación con experimentos a largo plazo Cambios en la MOS Ejemplo de Modelo Multicompartimental en un Semidesierto Norteamericano Atmósfera ? Animales ? ? 4 12 14 Costras de la superficie del suelo Compartimiento de nutrientes inorgánicos 2 13 Agua del suelo 7 9 Detritos 6 Materia orgánica del suelo 10 11 Flora y Fauna del suelo Plantas 3 1 2 Límite del Sistema Salidas del sistema Modelo conceptual: Cuadros = Compartimientos (variables). Flechas = Procesos (flujos). 1. erosión del agua ; 2. lixiviación; 3. producción de polvo; 4. producción de hoja rasca; 5. defecación; 6. percipitaciones; 7. erosión de la superficie; 8. descomposición de la hojarasca; 9. consumo por detritivoros ; 10. descomposición/inmovilización; 11. mineralización; 12. infiltración y percolación; 13. toma por la planta de agua del suelo; 14. toma por la de la planta de nutrientes; 15. volatilización de NH3, desnitrificación. Ritmos y Constantes de Mineralización (descomposición/humificación) Materia remanente (%) Representación Esquemática de la Descomposición de los Componentes Orgánicos de Acículas de Pino Escocés 100 Fase regulada por riqueza de la planta en nutrientes Fase regulada por concentración de lignina Material hidrosoluble (incluyendo proteínas y acidos nucléicos) 75 Carbohidratos no hidrosoluble (celulosas y hemicelulosas) Carbohidratos lignificados 50 Lignina y derivados polifenólicos 25 0 Tiempo (tras la caída de acículas) La fase inicial está regulada por la energía y nutrientes fácilmente disponibles, mientras que la a largo plazo por la concentración de lignina (Según BERG y STAAF, 1980) COEFICIENTE POSIBLES A UTILIZAR EN MODELIZACION COEFICIENTE DE DESCOMPOSICIÓN DE JENNY: P Kj = P+H PERDIDAS: L = P . Kd L=P-R COEFICIENTE DE DESCOMPOSICION DE OLSON: P Ko = H COEFICIENTE DE ACUMULACION DE HOJARASCA: P-L Ka = P • “P” es la producción anual total de la hojarasca Donde: • “H” es la reserva húmica edáfica • “T” es la hojarasca total acumulada • “R” es el residuo recalcitrante • “L” es el residuo lábil Velocidad de Descomposición de Residuos en Tres Ecosistemas Forestales Ecosistemas (Oeste España) Castanea sativa Producción de residuos A (g/m2, a) Acumulación Total: de residuos F+A F (g/m2) Kj = A/F+A ko= A/F P* ≅ k*d = Ak (A-P)/A (año-1) (g/m2) R* = A-P (g/m2) 590 2051 2641 0.22 0.29 130 0.78 460 860 3779 4634 0.19 0.23 163 0.81 697 880 5982 6862 0.13 0.15 114 0.87 766 (Castaño) Quercus pyrenaica (Rebollo) Pinus silvestris (Pino escocés) Cálculo de la Constante de Jenny (Kj) y Tiempo Medio de Residencia (TMR) A Aporte anual Hojarasca H Hojarasca o mantillo Total: A+H Coeficiente TMR descomposición (años) (K) (kg/ha) H/A (kg/ha, a) Rebollar Castañar Pinar 860 3.779 4.639 0.18 4.4 590 2.051 2.641 0.22 3.5 880 5.982 6.862 0.13 6.8 Cálculo de la Constante de Jenny (kj) y Tiempo Medio de Residencia (TMR) Horizonte O Horizonte Ah Kj (mg/g) Precipitación Producción (mm/año) (Mg/ha, año) 1.580 2.6 N.e 94 0.33 2.0 1.245 3.5 73 0.45 1.2 825 2.8 N.e N.e 66 0.33 2.0 720 4.1 N.e 48 0.47 1.1 Q. rotundifolia 400 2.4 N.e. 24 0.55 0.8 P. pinea P. pinaster 400 2.4 6.4 12 0.27 2.7 400 1.7 5.3 18 0.25 3.1 1600 8.8 60.0 98 0.13 7.0 Ecosistemas Quercus pyrenaica: (Sierra de Gata, Oeste español) (Mg/ha) TMR (años) Villalpando (ZA): Sª. de Béjar (SA) P. sylvestris (N.e.: No existe continuamente) (Según Gallardo y col.) Producción Aérea, Acumulación y Descomposición de Diversos Sistemas Forestales Españoles Especie Unidades Altitud Pluviom. Produc. Acumul. C.org. C/N (m s.n.m.) (L m-2año-1) (Mg ha-1año-1) (Mg ha-1) ( mg g-1) K desc. TMR (k hojas) (año-1) (años) (año-1) P. silvestris 1550 1500 8.8 60 98 16.8 0.13 7 0.23 Q. pyrenaica 1350 1600 8.6 38 73 16.1 0.19 4 0.23 Q. pyrenaica 960 1500 2.6 5.3 94 20.4 0.33 2 0.38 Q. pyrenaica 940 1250 3.5 4.3 73 16.4 0.45 1.2 0.32 Q. pyrenaica 900 850 2.8 5.7 66 15.3 0.33 2 0.32 Q. pyrenaica 870 750 4.1 4.6 48 12.7 0.47 1.1 0.32 C. sativa 1150 1600 5.9 21 35 15.5 0.22 4 0.36 C. sativa 940 1150 5.3 7.2 32 19.0 0.42 1.4 0.21 P. pinaster 770 400 1.7 5.3 18 17.3 0.25 3 0.37 P. pinea 760 400 2.4 6.1 12 16.7 0.27 3 0.42 Q. ilex 730 400 2.4 1.9 24 15.7 0.55 0.8 0.46 (Centro Oeste de España; según Gallardo y col.) Biomasa vegetal, Producción de Hojarasca, Materia Orgánica del Suelo, Biomasa Microbiana de los más Importantes Tipos de Ecosistemas Terrestres Bosque templado Bosque boreal Sabana 24.5 12.5 12.0 15 9 8 18.000 14.000 9.000 1.800 1.440 250 Aporte hojarasca (g C m-2 a-1 ) 710 368 250 360 667 75 Suelo C (g C m-2) 13.000? 9.000 15.000 5.400 23.000 22.000 Suelo N (g N m-2) 816 640 1.100 333 2.100 1.125 Biomasa microbiana (g C m-2) 50 110 35 60 215 20 Biomasa microbiana (g N m-2) 2 14 2.5 8.7 51 1 Recambio microbiano (años) 0.07 0.30 0.14 0.17 0.32 0.27 Constante descomposición (Kj) 0.05? 0.03 0.02 0.06 0.03 0.001 17? 24.5 60 15 34.5 293 Ecosistemas Area (106 km2) Biomasa de planta (g C m-2 ) TMR (años) Bosque tropical Según Wittaker y Likens (1973), Ajtay et al. (1979), Zinke et al. (1984) y Paul (c. m.) Pradera templada Tundra Dinámica de Descomposición de Hojas Mediante Bolsitas de Descomposición R = 8.86+15.48exp.(-0,10 t) 25.0 25.0 Encina Pino piñonero 22.5 22.5 Materia seca (g) R = 10.67+11.65 exp.(-0.08t) 24 R = 10.78+ 13.26 exp.(-0.15 t) 20 20.0 20.0 17.5 17.5 15.0 15.0 Pino marítimo 22 18 16 14 12.5 12.5 12 10.0 10.0 O E A J 1984 O E A J S 1985 1986 O 1984 E A J 1985 O E A J 1986 Evolución de la pérdida de peso en materia seca de hojas (corto plazo) (M.S.= A + Be-kt) S O E A 1984 J 1985 A: B: O E A J S 1986 Fracción resistente (recalcitrante) Fracción lábil (liviana) Relación entre Dinámica de Descomposición y Humedad Edáfica (A) A) Descomposición Hojarasca 1.00 Materia seca (g/g) A 0.80 0.60 0.40 0.20 Feb Jun 1990 Oct Feb Jun Oct Feb 1991 1992 Tiempo (meses, años) Jun Oct Feb 1993 Relación entre Dinámica de Descomposición y Humedad Edáfica (B) 1.00 Humedad del suelo (g/g) B 0.80 0.60 0.40 0.20 Feb Jun 1990 B) Humedad edáfica Oct Feb Jun Oct Feb 1991 Tiempo (meses, años) Jun 1992 Oct Feb 1993 Comparación de Dinámica de Descomposición en España y Francia (%) 90 Materia seca residual 100 80 Navasfrías/Q.pyrenaica El Payo/Q.pyrenaica Villasrubias/Q.pyrenaica Fuenteguinaldo/Q.pyrenaica La Vialle/Q.lanuginosa 70 60 50 40 30 0 F 90 M 180 270 A 360 N 450 F M 540 A 630 N 720 F 810 M 900 990 A Tiempo (días) (Cuatro sitios en España y uno en Francia; 0 es 1 de Febrero, 1990) N 1080 F Comparación de Dinámica de Descomposición en España y Francia Evolución de la materia seca (in situ) de hojas 1.0 Materia seca (%) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 Q. pyrenaica (Oeste español) 0.4 Q. lanuginosa (Sur de Francia) 0.3 F M A N 1990 F M A 1991 N F M 1992 Tiempo (meses, años) A N F Comparación de Dinámica de Descomposición entre España y Francia Evolución de la Materia seca ajustadas linealmente (ecuación exponencial) 90 Materia seca (%) F = Febrero M = Mayo A = Agosto N = Noviembre % M.S. = 93.1 e-0.0006 t % M.S. = 90.8 e-0.000 8 t % M.S. = 97.7 e-0.0001 t 100 80 Parcela Navasfrías (NF) 70 60 Parcela Fuenteguinaldo (FG) 50 Q. pyrenaica (Oeste español) • FG • NF 40 Q. pyrenaica (Sur de Francia): F M A 1990 N F LV M Parcela La Vialle (LV) A 1991 N F M A 1992 Tiempo (meses, años) N F PARCELA DE FUENTEGUINALDO: AJUSTE DE LA DESCOMPOSICIÓN Hojas en ”litter bags” (3 años experimentación); T = días; M.S.R.: Materia seca residual Relación directa: Materia seca vs Celulosa: M.S.R. = -28.0 + 4.7 Celulosa r = 0.92 (n = 19) r = -0.89 (n = 19) Relación inversa: Materia seca vs Lignina: M.S.R. = 159.1 – 3.8 Lignina Modelo doble exponencial: Descomposición: M.S.R. = 1.42e0.0025T + 97.95e-0.0013T R2= 0.95 (n = 57) (Existen 2 tipos de sustancias; la primera es de neoformación) Modelo exponencial: Descomposición: M.S.R. = 90.83e-0.00079T r = -0.94 (n = 57) (Prácticamente no existe fracción resistente) Tiempo total de descomposición: 3.5 años; tiempo medio residencia: ~2 años (*Estos tiempos, calculados para hojas, son en realidad más bajos, dado el efecto de la malla de la experimentación; se puede suponer aquellos del mismo orden que los de la hojarasca total) Observaciones En clima subhúmedo existe una mayor producción y una menor descomposición de hojarasca; sin embargo, cuanto menor es la descomposición la acumulación de hojarasca (horizonte O) es mayor y el contenido de C del horizonte Ah es menor (humificado). En clima semiárido existe escasa producción y una más alta descomposición; obviamente, cuanto mayor es la aportación de residuos el contenido en C del horizonte Ah es mayor. Obervaciones Es difícil dinamizar los modelos, dado que: - A corto plazo influye el material (calidad, C/N) a descomponer, más la actividad biológica (clima). - A medio plazo se impone el clima, que modela la actividad y composición microbiana. - La composición del suelo (textura, estructura, pH, etc.) tiene igualmente su impronta en la evolución. Se ha encontado la siguiente relación (para Africa Occidental): C (mg/g) = 0.47 (Lf + A) + 0.02 . Pmm – 1.74 (r2 = 0.805) que indica que el contenido de COS depende de la pluviometría y textura edáfica. Descomposición de Hojarasca en un Alisal Preandino de la Provincia de Tucumán (R. Argentina) según Edad del Bosque Alnus acuminata: Tucumán (R. Argentina) R = 68.2+31.3 e-0.04t R = 45.0+49.1 e-0.01t 1.0 Materia seca (%) R = 67.0+27.4 e-0.02t Alisal joven 0.7 Alisal senil 0.5 Alisal maduro 0.3 0 0 100 200 300 400 500 Días 600 700 Descomposición de Residuos de Leguminosas en Suelos en Región Semiárida Tropical (India) Suelos: Alfisol (arenoso y poco profundo) y Vertisol (arcilloso y profundo) Carbono residual- 14C (%) 100 90 80 Alfisol arenoso Vertisol arcilloso -18% 70 Curva logarítmica: y = 55.750 x t -0.25288 (R2 = 0.939) 60 50 40 Vertisol -70% -46% 30 20 Curva logarítmica:) y= 55.750 x t-0,25288 (R2 = 0.994) 10 Alfisol -82% 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Semanas (desde el 20/VI/1989 a 2/XII/1990) Se aplicó el residuo al inicio de las lluvias monzónicas (ICRISMT, 1991) Según SINGER (1990) DINAMICA DE PRODUCCIÓN EN ECOSISTEMAS FORESTALES CADUCIFOLIOS 2000 Producción (Kg/ha) El Payo 1500 Navasfrías Fuenteguinaldo Villasrrubias 1000 500 0 (0 es Febrero de 1990) 0 60 120 180 240 300 Tiempo (días) (Según Gallardo y col.) 360 Evolución del C y N Edáfico en el Horizonte Ah de un Cambisol Húmico (Navasfrías España; bosque de Quercus pyrenaica) Carbono 0.8 9 0.7 8 0.6 7 0.5 Nitrógeno 6 0.4 O I P V 1990 O I P V 1991 O I Tiempo (meses, años) P V 1992 (%) 0.9 10 N C ( %) 1.0 Cálculos de los Ciclos de Bioelementos en Ecosistemas Retorno potencial, Retorno real, Balance global. CICLO BIOGEOQUIMICO DE C Y BIOELEMENTOS Energía solar y CO2 APORTES MINERALES BIOMASA PERENNE Cadena alimenticia de los consumidores Atmósfera, lluvia Muerte de los árboles Desfronde Biomasa herbácea Pluviolavado Acumulación Absorción Descomposición Exudados radiculares Mineralización Exportaciones: - Cosecha - Actividad biológica - Escorrentía Humificación ELEMENTOS DISPONIBLES Mineralización Reserva de la fracción fina Reserva de la roca madre Humus Percolado y lixiviado RETORNO POTENCIAL MEDIO ANUAL DE BIOELEMENTOS (kg/ha, año ó g/ha, año) Especie Ca Mg K Na* Mn* Fe* Cu* Zn* TOTAL TOTAL (excepto C) 1.196 26.5 1.65 16.2 2.94 4.9 840 650 360 28 26 1.250 54 Pino piñonero 1.236 14.4 2.20 14.6 4.70 3.3 530 1.500 270 10 70 1277 41 Pino marítimo. 927 3.30 0.8 410 1220 420 7 50 953 26 Encina C N 8.4 P 0.81 11.0 (Encina: Quercus rotundifolia; Pino piñonero: Pinus pinea; Pino marítimo: P. pinaster) Porcentaje de Bioelementos que Retornan al Suelo a través de Hojarasca (kg/ha, año ó g/ha, año) E. C N P Ca Mg K Na Mn Fe Cu Zn Hojas 81 83 72 74 82 77 76 88 81 74 81 Ramas 10 7 10 20 9 12 15 6 11 16 11 Flores y frutos 8 10 18 5 8 11 4 5 7 10 8 91 94 96 92 96 97 89 98 89 80 88 8 5 3 7 3 2 8 2 11 20 12 1 1 1 1 1 1 3 N. d. N. d. N. d. 97 97 98 98 99 91 97 99 99 1 1 1 1 0.5 8 2 0.5 N. d. 2 2 1 1 0.5 1 1 0.5 N. d. Hojas Pp. Corteza Ramas y flores Hojas Pm. Corteza Ramas y flores 100 N. d. N. d. N. d. 100 N. d. N. d. ( E = encina, Q. rotundifolia; Pp = Pino piñonero, P. pinea; Pm = Pino marítimo, P. pinaster (en %.; N. d. = Sin datos) Retorno Potencial de Bioelementos (kg/ha, año) de la Hojarasca Aportados al Suelo en Rebollares Españoles Ca Mg K Na Mn Fe Cu Zn C/N Navasfrías (NF) 1213 34.1 1.6 18.1 5.0 6.0 0.45 1.3 0.24 0.03 0.06 35.6 El Payo (EP) 1656 48.9 3.0 19.8 5.8 9.4 0.73 1.6 0.49 0.05 0.09 33.9 Villasrubias (VR) 1353 28.9 1.9 14.5 6.1 6.4 0.62 2.3 0.37 0.04 0.06 46.8 Fuenteguinaldo (FG) 32.9 8.0 11.9 0.97 1.4 0.41 0.04 0.09 37.2 Sitios C N P 1912 51.3 4.6 Adaptado de Gallardo et al. (1999) Retorno Potencial de Nutrientes (en kg ha-1 año-1) Aportados al Suelo en dos Ecosistemas Forestales Españoles Ca Mg P K Na Mn Fe Cu Zn 18.1 5.00 1.61 6.0 0.45 1.31 0.24 0.03 0.06 3.0 12.8 4.71 0.70 8.4 4.94 0.44 0.27 0.25 1.70 Aporte total 1309 37.1 30.8 9.71 2.30 14.4 5.39 1.75 0.51 0.28 1.76 Hojarasca 1912 51.3 32.9 8.00 4.55 11.9 0.97 1.40 0.41 0.04 0.09 Pluviolavado 132 11.0 6.26 2.45 17.7 3.54 0.55 0.27 0.15 1.63 Aporte total 2044 54.7 43.9 14.26 7.00 29.5 4.51 1.96 0.68 0.19 1.72 C Sitios Hojarasca Navasfrías Fuenteguinaldo Pluviolavado N 1213 34.1 96 3.4 Datos pertenecientes al pluviolavado fueron tomados de Moreno (1994) y de Gallardo et al. (1994) . Distribución Geográfica de Concentración de Sulfatos en Aguas de Lluvia en U.S.A. (Valores de S042- según Barkie y Hales, 1984) (Valores de Na+ y Ca2+ segú según Junge y Werdy, Werdy, 1958). Retorno Efectivo al Suelo Calculado en tres Ecosistemas Forestales Españoles (sólo Hojas; en kg/ha, año ó g/ha, año) N Ca Mg P K Na Retorno potencial en Castañar 31 20 6.7 7.8 38.0 2.9 400 150 32 850 Retorno efectivo (x 0.30) 9 6 2.0 2.0 11.0 0.9 120 45 10 260 34 20 5.5 3.4 22.0 12.0 320 280 13 440 Retorno efectivo (x 0.25) 9 5 1.4 0.9 6.0 3.0 80 70 3 110 Retorno potencial en Pinar silvestre 29 18 2.2 5.0 6.5 1.1 250 140 17 380 Retorno efectivo (x 0.22) 6 4 0.5 1.1 1.4 0.2 60 30 4 80 Bioelementos (kg/ha, año) Retorno potencial en Rebollar (No se tienen en cuenta entradas por aguas de lluvia) Mn Fe -3 (x 10 ) (x 10-3) Cu Zn -3 (x 10 ) (x 10-3) Retorno Efectivo al Suelo Calculado en tres Ecosistemas Forestales Españoles (por Hojarasca) más las Entradas por Lluvias. Biolementos (kg/ha, año) N Ca Mg P K Na Mn (x 10-3) Fe Cu Zn -3 -3 (x 10 ) (x 10 ) (x 10-3) R. potencial 63 36 11 11 54 9.1 458 232 129 1192 por hojarasca (x 0.22) 14 8 2.3 2.5 12 2.0 100 51 28 260 por lluvia 7.4 1.8 1.0 0.12 1.0 0.51 100 100 6.1 1000 Retorno en castañar 21 10 3.3 2.6 13 2.5 200 151 34 1260 R. potencial 43 27 13 5.6 27 13 430 380 30 66 por hojarasca (x 0.19) 8 5 2.5 1.1 5 2.5 80 70 6 13 por lluvia 7.4 1.8 1.0 0.12 1.0 0.51 100 100 6.1 1000 Retorno en rebollar 15 7 3.5 1.2 6 3.0 180 170 12 1013 R. potencial 44 26 3.5 6.2 12 1.5 350 310 46 735 por hojarasca (x 0.13) 6 3.4 0.5 0.8 2 0.2 46 40 6 95 por transcolación 14.2 2.9 1.1 0.31 6.6 0.87 960 490 13 1700 Retorno en pinar 20 6 1.6 1.1 9 1.1 1006 530 19 1795 Evolución Temporal de la Materia Seca de Hojas en tres Ecosistemas (Referido a 100 y a largo plazo; según Gallardo et al.) Peso residual (%) 100 90 80 70 60 50 Pinar marítimo A S O N D E F M A M 100 90 80 70 60 50 J J A S O N D E F M A M J J A S N D E F M A M J J A S F M A M J J A S Pinar piñonero A S O N D E F M A M J J A S O 100 90 80 70 60 50 Encinar A S O N D 1984 Encina E F M A M J J A 1985 Pino piñonero S O N D E 1986 Pino marítimo Evolución Temporal del C de Hojas en tres Ecosistemas (Referido a 100 y a largo plazo; según Gallardo et al.) 100 80 Ecosistema Pino marítimo Cantidad residual (%) 60 40 A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S 100 80 Ecosistema Pino piñonero 60 40 100 A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S F M A M J J A S 80 Ecosistema Encina 60 40 A S O N D E Encina F M A M J J A S Pino piñonero O N D E Pino marítimo Evolución Temporal del N de Hojas en tres Ecosistemas (Referido a 100 y largo plazo; según Gallardo et al.) 140 (%) 120 100 Ecosistema Pino marítimo Cantidad residual A S O N D E F M A M J J A S O N D 140 E F M A M J J A S J A S J A S Ecosistema Pino piñonero 120 100 A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J 140 120 Ecosistema Encina 100 A S O N D E 1984 F M A M J J A S O 1985 Encina N D E F M A M J 1986 Pino Piñonero Pino marítimo Evolución Temporal del P de Hojas en tres Ecosistemas Cantidad residual (%) (Referido a 100 y largo plazo; según Gallardo et al.) 130 110 90 70 50 30 Ecosistema Pino marítimo 130 110 90 70 50 30 A 130 110 90 70 50 30 A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S Ecosistema Pino piñonero S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S D E F M A M J J A S Ecosistema Encina A S O N D 1984 E F M A M J J A S O N 1985 Encina 1986 Pino piñonero Pino maritimo Evolución Temporal del K de Hojas en tres Ecosistemas (Referido a 100 y largo plazo; según Gallardo et al.) Cantidad residual (%) 100 80 60 40 Ecosistema Pino marítimo 20 100 A S O N D E F M A 80 60 40 M J J A S O N D E F M A M J J A S N D E F M A M J J A S N D E F M A M J J A S Ecosistema Pino piñonero 20 % 100 A S O N D E F M A M 80 60 40 J J A S O Ecosistema Encina 20 A S O N D E F 1984 M A M J J A S O 1985 Encina 1986 Pino piñonero Pino marítimo (g/100g) 100 Carbono Pérdida de materia seca (g/g) Dinámica de la Descomposición de Hojas de Rebollo en Bosques (España) 0.8 Año (Según Gallardo) 30 Año 1991 0 0.6 250 Días 500 125 Fósforo (g/100g) 125 Nitrógeno (g/100g) 60 1.0 0.5 Año 250 250 Días Año 500 500 0.25 0 125 Días 0.5 1991 0 1991 125 250 1991 Días 500 Dinámica de la Descomposición de Hojas de Rebollo en Bosques (España) 0.5 (Según Gallardo) (g/100g) Magnesio Calcio (g/100g) 1.0 0.5 Año 0.25 Año 1991 0 125 250 500 125 Sodio (g/100) 0.5 Potasio (g/100g) 1991 0 0.25 Año 0.1 Año 0 125 250 Días 500 500 0.2 1991 0 Días 250 125 250 1991 Días 500 Dinámica de la Descomposición de Hojas de Rebollo en Bosques (España) (mg/g) Manganeso Hierro (mg/g) 0.8 0.4 Año 0 250 Días (Según Gallardo) 0.4 Año 1991 1991 0 500 125 250 Días 0.08 0.1 Cobre (mg/g) Zinc (mg/g) 125 0.8 0.05 500 0.06 0.04 0.02 Año 1991 Año 0 0 125 250 Días 500 125 250 1991 Días 500 Contenidos de nutrientes ( v.. g .: N mg) Tres Modelos Diferentes para Bioelementos Liberados por Mineralización Inmovilizacion biológica (acumulación) (Incremento relativo de N). N 350 Ritmo de descomposición de la materia seca (Ca con constante similar) Ca ~ C 220 Movilización química (pérdida) (escaso K residual) K 210 3 6 9 12 Tiempo (meses) (Encinar, Quercus ilex, según Hernández y col.) Producciones de Hojarasca y Hojas, Acumulaciones, Constantes de Jenny (Kj) y Tiempos Medios de Residencia (TRM) de cuatro Ecosistemas Forestales (Oeste español) Navasfrías El Payo Villasrubias Fuenteguinaldo Producción (Mg ha-1 a-1) 2.60 3.49 2.83 4.09 ± D. e. Acumulación (Mg ha-1) ± D. e. Kj TRM(años) ± 0.08 5.25 ± 0.45 0.33 2.0 ± 0.14 4.34 ± 0.25 0.45 1.2 ± 0.12 5.66 ± 0.62 0.33 2.0 ± 0.14 4.61 ± 0.28 0.47 1.1 2.09 2.35 2.21 2.83 ± 0.06 ± 0.05 ± 0.09 ± 0.07 2.81 2.22 2.62 2.60 ± 0.28 ± 0.08 ± 0.16 ± 0.12 Kd 0.38 0.32 0.32 0.36 kj TRM (años) 0.43 1.3 0.51 0.9 0.46 1.2 0.52 0.9 Sitios Hojarasca Hojas Producción (Mg ha-1 a-1) ± D. e. Acumulación (Mg ha-1) ± D. e. (± D. e.: Desviación estándar; Kj: Constante de descomposición de Jenny; Kd: Otra constante de descomposición) Tiempos Medios de la Residencia de Nutrientes (TMR, años) (y Constantes de Descomposición de Olson, entre paréntesis) Ecosistemas y bioelementos Navasfrías El Payo Villasrubias Fuenteguinaldo C 1.9 (0.53) 1.2 (0.83) 1.9 (0.53) 1.1 (0.91) N 1.7 (0.59) 1.1 (0.91) 2.5 (0.40) 1.3 (0.77) P 1.8 (0.56) 1.1 (0.91) 1.9 (0.53) 0.9 (1.1) Ca 2.0 (0.50) 1.3 (0.77) 1.9 (0.53) 1.1 (0.91) Mg 1.4 (0.71) 1.1 (0.91) 1.3 (0.77) 1.0 (0.99) K 0.8 (1.24) 0.7 (1.4) 0.8 (1.24) 0.7 (1.4) Retorno Real y Retorno Mínimo Real (en un Año) de Bioelementos en Bosques de Robles (España) Sitios Retorno potencial o mínimo Retorno potencial N P Ca K Mg Na Precipitación Producción C (mm/año) (kg/ha) residual (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha) (kg/ha) 2.799 1320 32.7 1.7 17.6 6.8 5.7 0.5 Navasfrías 1580 Retorno real mínimo 2.799 646 2.1 0.3 5.7 2.1 2.4 0.2 Retorno potencial 4.457 2092 53.4 5.1 31.6 12.2 8.5 0.7 Fuenteguinaldo 720 Retorno real mínimo 4.457 869 4.5 0.8 3.0 2.1 -0.7 0.2 Balance de Nutrientes en dos Rebollares del Oeste Español (Flujos de elementos disueltos) (kg ha-1 a-1) Navasfrías Fuenteguinaldo COD N Ca Mg P K Na Precipitación 68 32 0.42 6.8 1.5 2.2 5.1 Deposición seca 2 4.7 0.32 4.3 0.7 1.7 1.4 Transcolación 90 3.0 0.69 12 4.5 7.7 4.8 Escorrentía cortical 6 t 0.01 0.5 0.2 0.7 0.1 Lixiviación forestal 27 -4.9 -0.04 1.7 2.5 4.5 -1.6 Precipitación 44 3.3 0.27 5.8 1.4 1.5 3.4 Deposición seca 17 5.1 0.86 4.3 2.9 6.8 1.0 Transcolación 124 3.4 2.4 11 6.0 17 3.4 Escorrentía cortical 8 t 0.02 0.5 0.3 0.9 0.1 Lixiviación forestal 71 -5.1 1.3 0.9 2.0 9.4 -0.9 (COD : C orgánico disuelto; un signo menos significa absorción) Aportes Mínimos Anuales de Nutrientes (kg ha-1 a-1) al Suelo en tres Bosques del Oeste Español Sitios Navasfrías, rebollar Fuenteguinaldo, rebollar San Martín, castañar Parámetros N Ca Mg P K Na Hojas* 5.5 7.3 2.1 0.7 2.6 0.00 Pluviolavado 3.0 12.8 4.7 0.7 8.4 Aporte total 8.5 20.1 6.8 1.4 Hojas* Pluviolavado Aporte total 4.3 3.4 7.7 10.9 11.0 21.8 1.6 6.3 7.9 Hojas* 19.7 12.3 Pluviolavado 1.1 Aporte total 20.7 Mn Fe Cu Zn 0.68 0.01 0.00 0.00 4.94 0.44 0.27 0.25 1.70 11.0 4.94 1.12 0.28 0.26 1.70 1.6 2.5 4.1 4.5 17.7 22.1 -0.38 3.54 3.16 0.00 0.55 0.55 -0.59 -0.01 027 0.15 -0.32 0.14 0.00 1.63 1.63 6.8 4.3 12.2 -0.03 1.58 -0.30 0.03 0.05 8.5 5.1 1.0 1.0 10.7 4.50 0.15 0.02 1.51 20.8 11.9 5.3 22.9 4.47 2.35 -0.15 0.05 1.56 *Retorno mínimo real de bioelementos a través de las hojas sometidas a descomposición en bolsitas durantes tres años (un signo negativo significa que no existe ninguna cesión en esos tres años). Balance de Nutrientes (kg ha-1 a-1) Aportados al Suelo de Bosques Considerando la Absorción Radicular (pérdidas) habidas y las Ganancias por Pluviolavados y Hojarasca Foliar Sitio Parámetro Navasfrías Absorción (A) Aporte total (At) A - At (rebollo) Fuenteguinaldo (rebollo) San Martín (castaño) N Ca Mg P K Na 3.4 20.2 -0.67 1.4 11.0 4.94 2.1 9.1 -4.94 Mn Fe Cu 1.97 0.51 0.25 1.12 0.28 0.26 0.85 0.23 -0.01 Zn 46.2 67.5 8.5 20.1 37.6 47.4 9.6 6.8 2.8 Absorción (A) 71.7 138.9 12.9 8.2 33.0 0.86 2.54 0.77 0.18 0.35 Aporte total (At) 7.7 21.8 7.9 4.1 22.1 3.16 0.55 -0.32 0.14 1.63 A - At 64.0 117.1 5.0 4.2 10.8 -2.30 1.98 1.09 Absorción (A) 64.5 37.0 19.4 11.0 30.3 5.31 5.86 0.56 Aporte total (At) 20.7 20.8 11.9 53 22.9 4.47 A - At 43.7 16.2 7.4 5.7 7.4 0.84 -0.12 1.7 -1.70 0.04 -1.28 0.09 0.22 2.35 -0.15 0.05 1.56 3.51 0.71 0.03 -1.35 Un signo - (menos) significa que se excreta (Na y Zn) A = Necesidades d e árbol At = Aporte atmosférico e hídrico A – At = Cesión del suelo a árbol Flujos en bosque de Q. pyrenaica (rebollar; Navasfrías) COD 9.4 6.0 Precipitación: NOD 1.5 3.7 Con polvos :1520 Sin polvos : 1675 POD 0.008 0.03 COD 9.4 Unidades de flujos Aguas en L m-2 año-1 Solutos en g m-2 año-1 NOD 1.1 POD 0.009 Transcolación: 1043 L m-2 año-1 Por encima del suelo Ciclo: 1996-97 Producción de Hojarasca: 260 g m-2 (COD: Carbono orgánico disuelto; NOD: N orgánico disuelto; POD: P orgánico disuelto) Flujos en un Bosque de Q. pyrenaica (rebollar, Navasfrías) Profundidad (cm) Horizontes de suelo 0 Ah Por debajo del suelo COD 7.1 NOD 0.29 POD 0.008 20 Drenaje de agua (mm) 245 Bw 40 COD 0.94 NOD N-D POD 0.001 46 60 CR COD 0.77 NOD 0.06 POD 7.1 95 (59 mm) Arroyo Pérdidas COD 0.10 NOD 0.03 POD 0.0001 (COD: C orgánico disuelto; NOD: N orgánico disuelto; POD : P orgánico disuelto) Ciclo de P en un Bosque de Quercus pyrenaica (Rebollar) Retranslocación: 1.1 0.42 0.48 Absorción de la hoja: P en compartimentos de ecosistema (kg/ha) 0.2 Deposición por lluvia: Flujos de P (kg/ha, año) Biomasa sobre el suelo: ramas hojas troncos 5.9 2.6 18.2 Transcolación Flujos de troncos 0.69 0.01 Pt P total en el suelo Pet P estable en el suelo Pl P lábil en el suelo Pas P disponible en el suelo Caída de hojarasca: 0.2 ramas hojas 1.5 otros 0.2 Prf. (cm) 0.4 10 16.9 20 9.4 30 7.1 40 4.6 Escorrentía Superficial: Detritos: Absorción Hojarasca: 0.3 2.0 +20 0.17 359 183 177 4.4 394 266 128 1.3 403 278 126 0.9 Pt Pet Pl Pas Drenaje profundo 0.1 P en raíces finas (kg P/ha) P en el suelo Ciclo de P en un Bosque de Castanea sativa (Castañar) Trascolación y flujos de troncos: Retranslocacción: Lavado de hojas: 1.5 0.1 Depósición por lluvias y polvos 0.34 Ramas 9.0 9.2 0.1 0.52 0.8 0.2 Tronco : 29.3 1.3 Hojarasca: Hojas Caída de hojarasca: 0.2 ramas hojas 1.5 otros 0.2 6.8 2.6 Lavado: prf cm 10 20 717 20.2 708 9.5 576 11.3 320 397 293 415 6.1 198 378 P disponible P lábil P estable Ganancia 40 P total Balances Netos en tres Rebollares del Oeste Español Referido a C (Todos los datos están en Mg C ha- 1 a-1) 0.07 0.06 2.3 0.06 1.8 3.8 0.86 Balance neto: +1.5 Mg ha-1 a-1 0.93 Balance neto: 0.04 NAVASFRIAS Precipitaciones: 1580 mm a-1 Temperatura media: 10.4 ºC +0.9 Mg ha-1 a-1 1.9 Balance neto: 0.05 VILLASRUBIAS Precipitaciones: 872 mm a-1 Temperatura media: 9.0 ºC +2.0 Mg ha-1 a-1 0.02 FUENTEGUINALDO Precipitaciones: 720 mm a-1 Temperatura media: 12.9 ºC Estudios Biogeoquímicos en Cuencas Entradas = Salidas Microcuenca P = ETR + D + R ± D Impermeable La Agricultura Orgánica LIMITACIONES DE LA AGRICULTURA ORGANICA: ORGANICA Demanda Anual (por ha) a Satisfacer con Fertilizantes Inorgánicos, Adicciones Orgánicas y/o Suelos Fertilizante inorgánico Abonos orgánicos Kd = 0.10 + 1 Mg M.S. C/N~30 50 kgN 48kgN 40 kgN 2 kg N Suelo fértil 40 mg C/g suelo 120 Mg C/ha 20 kg N (C/N = 12) + 5 Mg M.S. C/N~30 100 kg N Demanda Kd = 0.10 10 kg N 50 kg N 10 kg N Kd = 0.001 de la planta 50 kg N 10 Mg N/ha (~7% M.O.S.) Kd = 0.01 Kd = 0.10 + 20 Mg M.S. C/N~30 50 kg N 40 kg N 10 kg N 400 kg N kg N 40 kg N (Aguas subterráneas) Otras aportaciones (No se considera la sintonía entre la mineralización nitrógenada y la demanda de la planta) Suelo fértil PODER MEJORANTE DE LA MATERIA ORGANICA Máximo rendimiento RENDIMIENTO a v r u C con Hum u s Suelo Mineral DEFICIT DOSIS OPTIMAS EXCESO RENDIMIENTO