Evolución del suelo e impacto humano en los recursos...
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Evolución del suelo e impacto humano en los recursos terrestres de las islas GalápagosFranz Zehetner, Jorge E. CarriónChristian Sevilla Paredes, Martin H. Gerzabek
Franz Zehetner, PhD
Assoc.Prof. and Deputy Head
Institute of Soil Research,
University of Natural Resources and Life Sciences,
Vienna, Austria
Franz Zehetner, PhD
Higher education
August, 2003 Doctor of Philosophy (PhD), Pedology,University of Georgia, Athens, GA, USA
March, 1998 Austrian Teaching Certificate,Natl. Academy of Agriculture and Forestry Education, Austria
October, 1997 Dipl.-Ing., Soil Science,University of Natural Resources and Life Sciences, Austria
Publications
53 SCI publications11 book chapters>100 abstracts
Ecological soil functions
Food and biomass production
medium forplant roots
nutrientsairwater
Buffering, filtering,and transformation
aciditynutrientsheavy metalsorg. pollutants
Biological habitat and gene pool
Edaphon (0-30 cm depth):~25 t ha-1 (~80% micro-organisms)
Sky.com
Modulating the hydrological cycle
infiltration vs. runoff
flooding
NASA
[EU Soil Framework Directive]
Soil erosion
Decline in soil organic matter
Water erosion Wind erosion
Eight threats to soils
Salinization
Soil compaction
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover
[EU Soil Framework Directive]
Eight threats to soils
Pedogenesis: soil forming factors(Dokuchaev, 1883; Jenny, 1941)
Orel & Unger, Stuttgart
vegetationtime
climate
humans
State factor equation:s = f (cl, o, r, p, t, ...)
Pedogenesis: soil forming factors
river soil chronosequence
dike
Gradient studiesvarying a single factor while keeping the other factors constant (as much as possible)
Soil sequences along gradients ofclimate = climosequencesvegetation = biosequencesrelief = toposequencesparent material = lithosequencestime = chronosequenes
Volcanic soils and “andic properties”
Allophane & imogolite
low bulk density high surface area & reactivity strong binding of anions (P and B)
Freshvolcanic deposits Highly weathered soilsAndisols
Progressing weathering
Volcanic glass Kaolinite, gibbsite
“andic properties”
1
12
4
7
32
8 10 1156
9
4000 m asl1500 mm, 6°C
2500 m asl900 mm, 15°C
The Cotacachi climosequence(volcanic parent material)
Focus: - mineralogy and soil classification- soil fertility and hydrology
(Zehetner et al., Soil Sci. Soc. Am. J., 2003)
***
Vitric Melanocryands
Pachic Vitric Melanudands
Humic Udivitrands
Vitrandic Eutrudepts
Vitrandic Udorthents
3200 m asl
2700 m asl And
ic s
oil p
rope
rties
Soil classification
(US Soil Taxonomy)
(Zehetner et al., Soil Sci. Soc. Am. J., 2003)
Effect of climate-dependentpedogenesis on soil fertility
(Zehetner and Miller, Geoderma, 2006)
y = 0.31 x + 9.7
y = 0.74 x + 10
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150
Fertilizer P added (mg kg-1)
Res
in-e
xtra
ctab
le P
(mg
kg-1
)
y = 0.19 x + 10.2
y = 0.75 x + 13.5
0 50 100 150
after 30 days after 180 days
EntisolpH (NaF) = 8.5
AndisolpH (NaF) = 10.4
Sum
bacte
rial P
LFA
Bacter
ia/Fun
gi
Bacter
ia/
Actino
mycete
s
0
10
20
30
40
aa
ab
bc
aa
a
a
aa
PLFA
[nm
ol (g
OC
)-1]
0
1000
2000
3000
4000
5000
9001100 1300 1500 1700 1900
bb a
cc d
aabbc
a
ab
c
aa
b
aabc c
abbcc
Elevation [m asl]
Total P
LFA
Sum G
ram +
Sum G
ram -
abc
c
(Djukic et al., Soil Biol. Biochem., 2010)
The Hochschwab climosequence(limestone parent material)
Focus: soil organic matter and microbiology
Accumulation of soil organic matter with soil age and land use (topsoil: 0-20 cm)
(Zehetner et al., Global Biogeochem. Cycles, 2009)featured on NATURE website as research highlight
Proyecto PrometeoEvolución del suelo e impacto humano en los recursos terrestres de las islas Galápagos
Las principales preguntas de investigación
1. ¿Cómo evolucionan los suelos de las islas Galápagos con el progreso del tiempo? ¿A qué edad se forman las propiedades "ándicas" y a qué edad se pierden éstas nuevamente debido al progreso de desgaste?
2. ¿De qué manera la humedad afecta el desarrollo del suelo y la expresión de las propiedades "ándicas" de las islas Galápagos?
3. ¿Cómo la vegetación invasora y el uso agrícola han cambiado el suelo en comparación a su estado natural? ¿Cuáles amenazas del suelo son causadas por el uso agrícola en las islas Galápagos habitadas y que se puede hacer para minimizar éstas?
1. Examinar el desarrollo temporal de suelos volcánicos en las islas Galápagos y detectar la presencia y desaparición de las propiedades "ándicas" a lo largo de un gradiente de edad (<100 años hasta >2,000,000 años).
Proyecto PrometeoLos principales objetivos
Cooperación con los vulcanólogos Karen Harpp y Denis Geist
Se necesita información sobre las edades de los flujos de lava y cenizas.
2. Aclarar el efecto de la humedad en el desarrollo de suelo volcánico y en la expresión de propiedades "ándicas" a lo largo de un gradiente climático (árido hasta húmedo).
Proyecto PrometeoLos principales objetivos
Se requiere información sobre las zonas climáticas, incl. la precipitación media anual.
¿Donde se podría conseguir esta información?
3. Evaluar el impacto de vegetación invasora así como el impacto del uso agrícola en los recursos terrestres de las islas habitadas en Galápagos, identificar potenciales amenazas causadas por el uso agrícola (p.e. compactación, erosión, acidificación, salinización, contaminación, pérdida de materia orgánica, pérdida de biodiversidad) y plantear recomendaciones para el manejo sostenible de las tierras.
Proyecto PrometeoLos principales objetivos
Cooperación con el MAGAP
Muestreo por parejas Muestreo a traves de
transectes
Importante: se necesita información sobre la historia del use agrícola y el manejo actual y pasado
Mineralogía Materia orgánica del suelo Retención de agua del suelo Densidad aparente Estabilidad de agregados Nutrientes Capacidad de intercambio de cationes Retención de fosfato Composición de la comunidad microbiana (Contaminantes: metales, pesticidas)? .....otros más?
Proyecto PrometeoAnálisis de suelo