Los suelos y calidad del Agua

Foto: Jing en Pixabay 

El suelo proporciona importantes servicios ecosistémicos que respaldan diferentes procesos en la naturaleza, incluido el ciclo de nutrientes y el intercambio de gases. En estos ciclos, los flujos de agua son importantes en el ciclo de los nutrientes a través de la vía suelo-planta-atmósfera y son importantes en la transferencia de nutrientes y otras partículas del suelo a los cuerpos de agua cercanos. El suelo tiene la capacidad de absorber agua de lluvia, almacenarla temporalmente y liberarla a las plantas y a organismos del suelo. El suelo también filtra los materiales disueltos en agua y libera agua en las aguas superficiales y subterráneas.

Erosión, Sedimentación y Escorrentía.

Cuando un suelo está bien manejado, puede ser una eficiente esponja de agua de lluvia. Sin embargo, si el suelo no se maneja adecuadamente, la infiltración en el suelo puede reducirse en gran medida y el agua puede escurrirse por la superficie, arrastrando consigo partículas de suelo. Este proceso, llamado erosión del suelo, ha sido una de las principales causas de la degradación del suelo en Carolina del Norte durante muchos años. Además, el daño a la calidad del agua ocurre cuando este suelo erosionado ingresa a las aguas superficiales.

El agua de escorrentía puede transportar productos químicos y eliminar cantidades uniformes de suelo de un área amplia.

La sedimentación ocurre cuando el agua que transporta partículas de suelo erosionadas se ralentiza lo suficiente como para permitir que las partículas de suelo se asienten. Cuanto más pequeña es la partícula, más tiempo permanece en suspensión. Las partículas más grandes y pesadas, como la grava y la arena, se asientan antes que las partículas más pequeñas y livianas, como la arcilla. La arcilla puede permanecer en suspensión durante períodos muy prolongados, lo que contribuye significativamente a la turbidez del agua .

Los sedimentos provienen de muchas fuentes, incluidos campos agrícolas, operaciones forestales, riberas de ríos en erosión, sitios de construcción y operaciones mineras. El sedimento es el mayor contaminante del agua por volumen en Carolina del Norte. Afecta la calidad del agua física, química y biológicamente. El daño causado por los sedimentos es costoso, tanto económica como ambientalmente. La sedimentación destruye los lechos de desove de los peces, reduce el volumen de almacenamiento útil en los embalses, obstruye los arroyos y hace necesaria la costosa filtración para los suministros de agua municipales. Los sedimentos suspendidos pueden matar la vida vegetal acuática y alterar la ecología de un arroyo. Debido a que el daño ambiental causado por los sedimentos a menudo es acumulativo, los efectos y costos finales pueden no ser evidentes durante años. Las consecuencias de la sedimentación fuera del sitio pueden ser graves.


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Los sedimentos a menudo transportan materia orgánica, desechos animales o industriales, nutrientes y productos químicos. El elemento nutritivo más problemático es el fósforo. En los ecosistemas de agua dulce con condiciones típicamente muy bajas de fósforo, las grandes adiciones de fósforo pueden estimular la producción de floraciones de algas. A medida que las algas mueren,los microorganismos en el sistema acuático descomponen las algas, usándolas como fuente de alimento. En el proceso, los microbios también usan cantidades significativas de oxígeno. Si el nivel de oxígeno es inicialmente bajo, el proceso de descomposición puede reducirlo lo suficiente como para que se produzca la muerte de peces. El fósforo puede provenir de fuentes tales como fertilizantes, materia orgánica y estiércol animal. El fósforo es inmóvil en la mayoría de los suelos y se concentra en las primeras pulgadas del perfil del suelo, que es susceptible a la erosión. Por lo tanto, es probable que el fósforo esté presente en los sedimentos de escorrentía.

Los sedimentos también pueden transportar pesticidas, como herbicidas e insecticidas, que pueden ser tóxicos para las plantas y los animales acuáticos. Las diferentes propiedades químicas de los pesticidas, por ejemplo, su solubilidad, toxicidad y tasa de descomposición química, determinan el daño potencial a la calidad del agua.


Descargue: Manual Protección, Restauración y Conservación de Suelos Forestales.


Lixiviación

Ciertos nutrientes y pesticidas disueltos son muy móviles y pueden llegar a las aguas subterráneas moviéndose a través del suelo (lixiviación). El nitrógeno, en forma de nitrato (NO  ), es muy móvil y puede causar problemas de salud humana y animal cuando las concentraciones superan los 10 miligramos de nitrógeno por litro (44 mg de NO  ). En aguas donde la deficiencia de nitrógeno limita el crecimiento dentro del ecosistema, el nitrógeno agregado estimula el crecimiento de algas de la misma manera que el fósforo. A pesar de los problemas relacionados con la lixiviación de nitrógeno, no es probable que otros nutrientes presentes en los fertilizantes causen problemas ambientales. Por ejemplo, el cloro, en forma de cloruro de iones (Cl ), está presente en algunos fertilizantes y se lixivia fácilmente del suelo, aunque sin ningún efecto adverso sobre el medio ambiente. Asimismo, los iones sulfato (SO 2- ) y potasio (K + ) también están presentes en algunos fertilizantes; parte de estos nutrientes pueden ser lixiviados dependiendo de la textura del suelo y las precipitaciones, pero no causan impactos adversos en el medio ambiente.


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Eliminación de aguas residuales domésticas

Los suelos se pueden utilizar para filtrar y absorber los componentes de desecho de las aguas residuales de los sistemas sépticos. Aproximadamente la mitad de los residentes de Carolina del Norte dependen de los sistemas sépticos (y, por lo tanto, de la absorción del suelo) para el tratamiento y la eliminación de las aguas residuales de sus hogares. Más de 1 millón de unidades de vivienda en el estado utilizan sistemas sépticos in situ para eliminar sus aguas residuales. Cada año se instalan al menos 30.000 sistemas de tanques sépticos adicionales. Cada día, los sistemas sépticos de Carolina del Norte descargan más de 100 millones de galones de aguas residuales en el suelo.

Los sistemas sépticos deben usarse solo en suelos que puedan filtrar, absorber y tratar los constituyentes de desechos. Las propiedades clave del suelo a considerar incluyen profundidad, textura, estructura, drenaje, color y la presencia de capas que restringen el flujo de agua. Para descubrir cualquier limitación, estas propiedades deben ser evaluadas por un profesional a una profundidad de al menos 183 cms..

Cada región de Carolina del Norte tiene sus propios obstáculos potenciales para la instalación de tanques sépticos. En el piedemonte, la instalación es difícil en suelos delgados y poco profundos sobre lecho rocoso y en suelos arcillosos cuyo contenido mineral hace que se hinchen mucho cuando están húmedos. En la planicie costera, los problemas con la contaminación del agua pueden resultar de un nivel freático estacionalmente alto que está cerca de la superficie del suelo. En las montañas, la instalación es difícil en pendientes pronunciadas, en suelos poco profundos y en la base de pendientes largas donde se puede acumular agua subterránea. Es necesario considerar alternativas a los sistemas sépticos convencionales en estas áreas problemáticas.

Aplicación al suelo de materiales orgánicos que contienen nutrientes

Los municipios y las industrias a menudo aplican los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales a las tierras agrícolas (consulte la publicación AG-439-3 de NC State Extension, Land Application of Municipal Sludge: Advantages and Concerns ). Las aplicaciones de estiércol de ganado y aves son populares debido a un aumento en su disponibilidad y nuevas regulaciones que rigen el manejo del estiércol. La aplicación a la tierra es un uso apropiado de estos productos, siempre que se conozcan sus características nutricionales y se combinen con un sistema de cultivo adecuado que utilice estos nutrientes.

Las características de los desechos determinan las tasas permisibles de aplicación al suelo. Cada tipo de desecho contendrá un constituyente que limita la cantidad que se puede aplicar de manera segura a la tierra. Este constituyente limitante puede ser uno de los nutrientes de las plantas, como el nitrógeno o el fósforo, uno de los metales pesados, como el zinc, el cobre, el cadmio o el plomo, u otros constituyentes, como el carbonato de sodio o de calcio. Las regulaciones de residuos administradas por el estado y las recomendaciones desarrolladas por la Universidad Estatal de Carolina del Norte brindan información sobre las tasas de carga correctas. La información actualizada está disponible en el sitio web de Nutrient Management en Carolina del Norte. Dado que la mayoría de los desechos se generan en Carolina del Norte y se aplican para satisfacer las necesidades de nitrógeno y fósforo de un cultivo, seguir las recomendaciones basadas en un análisis de los desechos y el suelo evitará riesgos para la salud y toxicidades para los cultivos. La capacidad del suelo para utilizar, retener o reducir los efectos indeseables de los desechos varía significativamente según las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo y las características de los desechos. Por lo tanto, el desarrollo de un sistema de tratamiento de tierras debe adaptarse a las características del sitio específico y de los residuos específicos. Entre las características que pueden descalificar un sitio se encuentran las siguientes: fuertes pendientes; suelos muy arcillosos o arenosos; arroyos, pozos y límites de propiedad cercanos; una probabilidad de inundación; y poca profundidad hasta el lecho rocoso o el nivel freático.


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Importancia del Buen Manejo del Suelo

La comprensión de las propiedades del suelo y cómo determinan las mejores prácticas de manejo es esencial para reducir el movimiento de nutrientes y contaminantes de la tierra a nuestras aguas.

Reducir la erosión del suelo es la clave para reducir los efectos dañinos de la sedimentación. Afortunadamente, las tecnologías modernas y las prácticas de manejo pueden reducir la erosión a niveles aceptables. El desafío es encontrar la tecnología apropiada para cada situación.

El Servicio de Conservación de Recursos Naturales ha desarrollado una variedad de prácticas para mejorar la calidad del agua superficial. Los cultivos, los residuos de cultivos y las estructuras se usan solos o en combinación para mantener el suelo en su lugar y permitir que el agua entre en él en lugar de escurrirse por la superficie. Las prácticas agrícolas como el cultivo en franjas, el cultivo en contorno y las franjas de filtración son beneficiosas y económicas. A veces, se requieren estructuras más costosas, como cursos de agua con césped y terrazas, para proporcionar el control necesario. La labranza de conservación, que reduce la perturbación del suelo y preserva la cubierta del suelo con residuos vegetales, es otra forma eficaz de reducir la erosión.

El cultivo en franjas proporciona un medio eficiente para controlar los problemas de escorrentía.
Departamento de Agricultura de EE. UU., Servicio de Conservación de Recursos Naturales 
CC BY – 2.0
 

Varias prácticas de conservación mejoran la calidad del agua superficial al controlar la erosión. Algunas de estas prácticas, como las zonas de amortiguamiento ribereñas, tienen poco efecto sobre las aguas subterráneas, mientras que otras prácticas tienen efectos antagónicos, como la labranza de conservación, que disminuye las pérdidas de fósforo al prevenir la erosión, pero puede aumentar la lixiviación de nitrógeno. El uso cuidadoso de fertilizantes, desechos animales y pesticidas es importante para proteger la calidad de las aguas subterráneas y superficiales.

Las propiedades del suelo y las necesidades de los cultivos determinan las cantidades adecuadas de fertilizantes y pesticidas que se deben aplicar y el momento y el método de aplicación. Por ejemplo, los suelos arenosos pueden filtrar más nutrientes y otros materiales aplicados que los suelos más pesados ​​con más arcilla. Por lo tanto, la cantidad, la frecuencia y el momento de las aplicaciones de nutrientes deben ajustarse para cada situación. Además, los insumos deben basarse en expectativas realistas de rendimiento de cultivos que varían con las propiedades del suelo. La adopción de las mejores prácticas de gestión ayuda a evitar niveles excesivos de elementos como el nitrógeno y el fósforo que pueden volverse dañinos cuando se pierden en el medio ambiente.

Se puede prevenir la contaminación de los sistemas de eliminación de desechos domésticos. Un sanitarista profesional debe examinar cuidadosamente las viviendas para asegurarse de que las características del suelo sean adecuadas para la instalación de sistemas sépticos. Para obtener más información, consulte la publicación AG-439-13 de NC State Extension Sistemas sépticos y su mantenimiento .

La aplicación de desechos a la tierra es ahora una parte esencial de los programas de manejo de nutrientes. Es necesario conocer la composición y las propiedades del desecho antes de aplicarlo. Cuando aplique lodo municipal, compost o cualquier otra forma de desechos orgánicos a un campo, haga coincidir las necesidades de nitrógeno del suelo y del sistema de cultivo con el contenido de nitrógeno de la fuente orgánica. La mezcla de materiales orgánicos en el suelo reduce las pérdidas debidas a las emisiones de gas nitrógeno amoniacal.

Las tasas de aplicación de estiércol deben basarse en la porción disponible de los nutrientes y no deben exceder los requisitos de nutrientes del cultivo. La carga excesiva puede resultar en la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas. Para obtener más información sobre el estiércol de ganado y de aves de corral, consulte las publicaciones de Extensión del Estado de Carolina del Norte AG-439-4, Estiércol porcino como fuente de fertilizantes , AG-439-5, Estiércol de aves de corral como fuente de fertilizantes , AG-439-28 y Estiércol de lácteos como una fuente de fertilizantes , y también el Manual de productos químicos agrícolas de Carolina del Norte . También se deben realizar pruebas de suelo para determinar las tasas de carga adecuadas. En estas publicaciones se describen ejemplos de cómo calcular las tasas de aplicación de estiércol.

Conclusión

Muchas prácticas agrícolas e industriales pueden amenazar la calidad del agua si las propiedades y capacidades del suelo no se comprenden bien o se ignoran. Estas amenazas son graves, pero también son manejables. La calidad del agua se puede mejorar mientras se protege la productividad y el valor del suelo para usos agrícolas, industriales y recreativos. Podemos tener un suelo saludable y agua limpia aplicando buenas prácticas de manejo del suelo.

Agradecimientos

Esta publicación es una revisión de una versión anterior. Los autores desean agradecer a D. Crouse, J. Godfrey, R. McLaughlin, M. Cook, SC Hodges, G. Nadermand y JP Zublena por sus contribuciones anteriores.

Autores

Lucas Gatiboni: Especialista en Fertilidad de Suelos de Extensión y Profesor Asistente de Ciencias de Cultivos y Suelos. Steph kulesza: Profesor Asistente y Especialista en Extensión – Manejo de Nutrientes y Cultivos de Residuos Animales
y Ciencias del Suelo.
Deanna Osmond: Líder de Extensión del Departamento (Gestión de Nutrientes y Calidad del Agua)
Ciencias de Cultivos y Suelos.

Fuente: NC STATE

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