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Resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Duric HisticPlacaquand bajo distintos usos de suelo
Dörner, J., Zúñiga, F., Horn , R., Uteau , D., Dec , D., Peth, S.
FONDECYT 1130546
Outline
IntroducciónSuelos ÑadiCambio de Uso de Suelo
Materiales & MétodosMediciones de Campo y Análisis de Laboratorio
Resultados & DiscusiónResistencia & Resiliencia Poros del SueloCT - Imágenes
Conclusiones
Introducción Suelos Ñadi
Suelos Ñadi & Cambio de Uso de Suelo
Matus et al., 2006Zúñiga et al., enviado Catena
Ubicación: Sur de Chile, 38º30’ – 43º00’ SÁrea: 475.000 has. Cenizas volcánicas modernasProfundidad: 20 – 90 cmHorizontes Plácico
(Besoain, 1985; Alcayaga, 1989; Ramírez and San Martín, 1993; SAG, 2001; CIREN, 2003; Janssen et al., 2004)
Estreses Mecánicos e Hidráulicos
Historial de Cambio de Uso de Suelo
i) Limitada profundidad y fragilidad de los suelos Ñadi
ii) El efecto del cambio de uso de suelo y drenaje sobre las funciones de los poros del suelo
iii) Los servicios ecosistémicos de los Ñadi (e.g. Secuestro de carbono, purificación del agua)
Lara et al. (2012)
Introducción Suelos Ñadi
Suelos Ñadi & Cambio de Uso de Suelo
Introducción Suelos Ñadi
Suelos Ñadi & Cambio de Uso de SueloN
x: Piezómetros en sNFo: Piezómetros en NP□: Estaciones de monitóreos (sNF and NPs)
x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xo o o x x x xo o o x x x xo o o o x x xo o o o x x xo o o o o x xo o o o o x xo o o o o o xo o o o o o o
Distribución espacial de mediciones de campo y muestreo de suelos (Dörner et al., 2016 SUM; 2017 SSSAJ)
0 30 60
0
43
87
130
z [cm]
9082
7465
5749
4133
2516
80
0 30 60
0
43
87
130
z [cm]
9082
7465
5749
4133
2516
80
0 30 60
0
43
87
130
wCP [Vol. %]
3230
2825
2321
1917
1512
108
0 30 60
0
43
87
130
wCP [Vol. %]
3230
2825
2321
1917
1512
108
0 30 60
0
43
87
130
Pv [kPa]
10092
8475
6759
5143
3526
1810
0 30 60
0
43
87
130
Pv [kPa]
10092
8475
6759
5143
3526
1810
Ase
nta
mie
nto
(%
)
Deformación Deformación
Tensión vertical (kPa)
Valor Preconsolidación (Pc)
elástica plástica
Consolidación 1ria
Curva Preconsolidación
Curva
(Horn, 1981)
Dec et al. (2017)
Introducción Objetivo
“analizar el efecto del cambio de uso de suelo sobre la resistencia y resiliencia mecánica del sistema poroso de
un Ñadi”
Resistencia
Resiliencia
Capacidad que tienen los poros de resistir (sin deformarse) un evento de estrés mecánico
Capacidad que tienen los poros de recuperarse luego de un evento de estrés mecánico
Figura 1: Sitios de Estudio
Material & Métodos Ubicación, Suelo & Uso
Ubicación: Chaqueihua (41º 26’ S, 73º 7’ O)Elevación: 73 m a.s.l.Pendiente: < 1%Clima: Templado húmedo c/ marítima
Precipitaciones (2000 mm) T (10.7 ºC)
Suelo: Duric Histic Placaquands (Alerce)Cambio de Uso de Suelo (CUS): 1980 Incendio, restos fueron eliminado.
sNF: Nothofagus dombeyi, Notofagus nitida, Drimys winteri, Podocarpus nubigena y Amomyrtus luma
NG: Aira caryophyllea, Holcus lanatus, Agrostis capillaris, Dichondra repens y Lotus oliginosus. Sin manejo de pastoreo.
Haller et al. (2015). Agro Sur
LU Prof. H Textura Estructura pH CO
[cm] [-] [-] [-] [-] [%]
sNF 0-22 A1 Franco Subangular 4.18 26.2
22-35 Bw1 Limo arc. Angular 4.47 19.6
35-51 Bw2 Arcilloso Angular 5.07 10.9
51-60 BC Arcilloso Angular n.d. n.d.
NG 0-17 A1 Franco Granular 4.99 25.4
17-22 A2 Arcilloso Angular 5.06 21.2
22-36 Bw1 Arcilloso Angular 5.21 13.8
36-48 Bw2 Arcilloso Angular 5.38 10.6
48-57 BC Arcilloso Angular 5.61 6.9
Cuadro 1: Descripción perfiles de suelosNF
NG
Material & Métodos Ubicación, Suelo & Uso
Dörner et al. (2016). SUM.
N
x: Piezómetros en sNFo: Piezómetros en NP□: Estaciones de monitóreos (sNF and NPs)
x x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xx x x x x x xo o o x x x xo o o x x x xo o o o x x xo o o o x x xo o o o o x xo o o o o x xo o o o o o xo o o o o o o
Muestras no disturbadas de suelo(Capacidad de Soporte, porosidad)
Ensayo Cargas Cíclicas
Figura 2: Distribución espacial de mediciones de campo y muestreo de suelos
Material & Métodos Análisis Campo & Muestreo
Material & Methods Laboratory Analyses
1) Capacidad de Soporte (Pc)➔ Ensayo de cargas estáticas (Dörner et al., 2017)Bodenkunde Kiel Cálculo Pc según Baumgartl & Köck (2004)
0 30 60
0
43
87
130
Pv [kPa]
100
92
84
75
67
59
51
43
35
26
18
10
0 30 60
0
43
87
130
Pv [kPa]
100
92
84
75
67
59
51
43
35
26
18
10
Capacidad de Soporte
[m]
[m]
Pc [kPa]
Pc sNF = 24 ± 0.2 kPa
Pc NG = 39 ± 2.5 kPa
Ciclos de Compactación20 kPa80 kPa200 kPa
Material & Methods Laboratory Analyses
2) Ensayo de cargas cíclicas ➔ Coeficiente de Compresión (Peth & Horn, 2006)Bodenkunde Kiel
Time [seconds]
0 100 200 300
Str
ess
, n [
kP
a]
0
100
200
300
n < Pc
20 kPa
n > Pc
80 kPa
n > Pc
200 kPa
30'
30'
100 cycles
Pis
ote
o A
nim
al
Trán
sito
Tra
cto
r
Modificado de Reszkowska et al. (2011)
60 hPa (n = 8)Ka (Dörner & Horn, 2006)Microtomógrafo (Phoenix Nanotom®, Alemania)
60 hPaKaMicrotomógrafo
RESULTADOS & DISCUSIÓN
Resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Duric HisticPlacaquand bajo distintos usos de suelo
Res. & Discusión Ciclos de Compactación
Cambio del Índice de Poros en función de los Ciclos de Compactación de los Suelos
Coeficiente de Compresión Cn(Peth & Horn, 2006)
Res. & Discusión Ciclos de Compactación
Efecto de los Ciclos de Compactación sobre el Índice de Compresión de los Suelos
Res. & Discusión Ciclos de Compactación
Índice de Compresión inicial (20 kPa) en función de la Densidad Aparente y Permeabilidad de Aire de los Suelos
Res. & Discusión Ciclos de Compactación
Efecto de los Ciclos de Compactación sobre la Matriz de Poros
Res. & Discusión Ciclos de Compactación
Efecto de los Ciclos de Compactación & Resiliencia sobre Distribución Poros del Suelo
Pc sNF = 24 ± 0.2 kPa Pc NG = 39 ± 2.5 kPa
Res. & Discusión Capacidad de Soporte
Efecto de los Ciclos de Compactación & Resiliencia sobre la Permeabilidad de Aire del Suelo
CONCLUSIONES
El cambio de uso de suelo (CUS) provocó un incremento en la capacidad de soporte (Pc) desde el suelo bajo sNF a la pradera naturalizada (PN).
En los ciclos de compactación, cuando el estrés aplicado fue mayor que la Pc, se produjo una deformación significativa que redujo el volumen de macroporos y la permeabilidad de aire (Ka).
El análisis de imágenes confirma la reducción de macroporos lo que, en general, afecta su continuidad. Los poros del suelo se recuperaron (sNF > NG) durante la rehidratación pero presentaron una resiliencia limitada, sin llegar a los niveles de porosidad inicial.
CONCLUSIONES
Los ciclos de compactación inducen una deformación acumulativa del suelo, en donde el suelo bajo bosque sufrió el mayor asentamiento, pero una mayor capacidad de resiliencia en comparación al suelo bajo pradera.
Lo anterior es relevante, dada que la fragilidad de estos suelos está condicionada por su limitada profundidad, lo que debe ser considerado a la
hora de planificar el uso de este tipo de suelos.
Muchas GraciasÑadi Soil Team
Resistencia y resiliencia del sistema poroso de un Duric HisticPlacaquand bajo distintos usos de suelo
Dörner, J., Zúñiga, F., Horn , R., Uteau , D., Dec , D.,., Peth, S.
FONDECYT 1130546