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Mecánica de la erosión del suelo
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Proceso físico que consiste en el
desprendimiento, arrastre, y depositaciónde las partículas individuales del suelo porlos agentes del intemperismo.
EROSIÓN
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Desprendimiento de las partículas individuales del
suelo a partir de los agregados.
La erosión del suelo es un proceso desuperficie de tres faces:
Transporte de las partículas por los agentes delintemperie, lluvia y viento
Depósito de partículas para formar nuevos suelos oazolvar lagos y almacenamientos de agua
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Siempre ha existidoerosión y siempreexistirá.
La erosión es un proceso degradativo de los suelos (los
modifica física y químicamente).
El proceso erosivo se inicia con el desgaste de las rocas ,que afloran en la superficie y conducen finalmente, a la
producción de guijarros, arenas , limos y arcillas.
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Modificacióndel suelo
Física (reducción en tamaño)
Química (procesos de hidrólisis,hidratación e intercambio iónico).
Clasificación de la erosión
1. Por su naturaleza (tipo)
2. Por el agente activo (clase)3. Por el modo de acción o señales dejadas (forma)4. Por la intensidad del proceso (grado)
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1. Por su naturaleza
Natural o geológica
Inducida o antrópica
Investigaciones en Estados Unidos de Norteaméricaestimaron que la velocidad de formación del suelo encondiciones naturales es de 25 mm por unos 300 años;mientras que, en condiciones de uso agrícolaconvencional , ese tiempo se reduce a 30 años (Becerra,
1999).
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La erosión es un proceso natural demillones de años que puedemodificar las llanuras de la montaña.
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http://slidepdf.com/reader/full/erosion-tercero-agron-09 10/77Efecto del clima en la erosión del suelo
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Relación de la precipitación y temperatura con elporcentaje de arcillas
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Las actividades humanas pueden romper el equilibrio natural que se establece entre la formación del suelo y la pérdida del mismo.
La actividad agrícola Pastoreo
Actividad forestal
Construcción de caminos
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2. Por el agente activo
Hídrica Eólica
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3.Formas de erosión hídrica1. Erosión por salpicado de las
gotas de lluvia
2. Erosión laminar
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Formas de erosión hídrica
3. Erosión en canalillos
4. Erosión en surcos
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Formas de erosión hídrica5. Erosión en cárcavas
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Formas de erosión hídrica
6. Erosión en cauces
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Formas especiales de erosión hídrica
2. Pináculo1. Pedestal
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Formas especiales de erosión hídrica
3. Por caída o remontante
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F i l d ió híd i
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Formas especiales de erosión hídrica
4. Erosión en
masa
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Erosión total
Erosion por salpicado
ErosiónlaminarErosión en surcos
Erosión en cárcavas
Erosión en canales
LluviaFlujo laminar
Flujoconcentrado
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¿ De dónde proviene la erosión hídrica ?
Fuente de erosión hídricaPorcentaje de
la erosióntotal
1. Corrientes y cauces2. Cárcavas3. Caminos y carreteras4. Sitios de construcción
5. Areas agrícolas, de pastores ybosques (laminar y canalillos)
11.06.03.02.0
78.0
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Problemas causados por la erosión
1. Problemas dentro de la parcela
1. Pérdida de suelo
2. Pérdida de nutrientes
3. Pérdida de fertilizantes y agroquímicos
4. Pérdida de materia orgánica
5. Reducción de la profundidad del suelo
6. Pérdida de la capacidad para retener y almacenar agua
7. Reducción de la productividad
8. Deterioro de las condiciones del suelo
9. Dificulta el tránsito del ganado y maquinaria
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Problemas causados por la erosión
Problemas fuera de la parcela
1. Azolves en canales y obras de almacenamiento2. Contaminación de cuerpos de agua (azolves)
3. Desbordamiento de cauces
4. Inundaciones
5. Problemas de salud humana6. Problemas fitosanitarios
7. Daños a vias y medios de comunicación
8. Daño a maquinaria
9. Daños a flora y fauna acuática
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Factores que intervienen en laerosión hídrica (FAO, 1980)
a) Climáticos (Agresividad de la lluvia paraerosionar)
b) Edáficos (susceptibilidad del suelo para sererosionado)c) Topográficos (longitud, forma y pendiente del
terreno)d) Humanos (Cubierta vegetal)
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1. Pluviógrafo
Lluvia
CantidadIntensidadEnergía cinéticaErosividad
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Simulador
Lluvia
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Simulador de lluvias tipo Morin
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Equipo de registro, medición y muestreo
Simulador de lluvia unidad de campo
M di ió d l ió i i t
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Medición de la erosión, escurrimiento
superficial e infiltración
CUANTIFICACIÓN DEL ESCURRIMIENTO(Es) Y LA EROSION (E)
HORIZONTE
PENDIENTE (S)
INFILTRACIÓN (I)
LLUVIA (R)
SUPERFICIE
GRAVA
SUELO
ARENA
ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL (Es)
SATURACIÓN
CUANTIFICACIÓN DE LA INFILTRACIÓN (I)
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Empaquetamiento
de muestras
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1. Tamaño de agregados2. Materia orgánica 3. Estabilidad de agregados
4. Conductividad hidráulica
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Erosión entre surcos y en surcos
Erosión entre surcos(salpicado y laminar)
Erosión en surcos
Charolas de escurrimiento Canal de erosión
D t i ió
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Determinación en campo conLluvia simulada
Erosión en surcos y entre surcos
Erosión en surcos
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Erosión en surcos
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Lluvia simulada
Lotes de escurrimiento tipo
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Lotes de escurrimiento tipo Wischmeier
(Cuenca del río Coxcacoaco, Texcoco)
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Equipo de registro, medición y muestreo
Lotes de escurrimiento
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Equipo de registro, medición y muestreo
Límnigrafo
Vertedor y rueda muestreadora
Lotes deescurrimiento
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Ecuación universal de pérdida de suelo
(EUPS)Se desarrollo a principios de la década de los 60. Para ellose recopilaron y evaluaron datos en parcelas o unidadesexperimentales)
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Las parcelas evaluadas tenían una longitud de 22.13 m delargo y una pendiente uniforme de 9%.
Esta ecuación esta diseñada para estimar la pérdida desuelo promedio de la erosión por salpicamiento y encanalillos bajo condiciones especificas y para un tiempoprolongado.
A = RKLSCP
Donde: A = pérdida de suelo en ton/ha para la unidad de R
R = factor de erosividad de la lluviaK = factor de erodabilidad del sueloLS = factor de longitud y grado de pendienteC = factor de cultivo o cobertura vegetal
P = factor de prácticas mecánicas
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Aplicaciones y limitaciones de la EUPS
Sirve como guía metodológica para la toma de decisionesen la planeación de la conservación del suelo, sobretodopara la selección de prácticas adecuadas para controlar laerosión en terrenos de cultivo.
• Predecir la pérdida anual de suelo promedio de unterreno• Seleccionar sistemas de manejo, cultivos y prácticas de
conservación para pendientes y suelos específicos• Predecir cambios en pérdidas de suelo que ocurrirían aldarse un cambio en prácticas• Determinar como se pueden aplicar o modificar prácticasde conservación para uso intensivo del terreno.
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Limitaciones
a) No estima adecuadamente la erosión en eventos,estaciones o años específicos
b) Sobreestima la pérdida en zonas planas deprecipitación
c) No estima erosión que ocurre por la concentración deescurrimientos superficialesd) No estima la deposición del material arrastradoe) No estima la concentración de sedimentos en la
escorrentía ni el tamaño, densidad de los mismos
De cualquier manera, se le considera como una valiosaherramienta en la planeación de la conservación desuelo
FACTORES QUE CONDICIONAN LA
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C OR S QU CON C ON NEROSIÓN DEL SUELO
EROSIVIDAD EROSIONABILIDAD TOPOGRAFIA MANEJO DEL SUELO
LLUVIA PRACTICAS DECONSERVACION
PENDIENTETRANSPORTEDESPRENDIMIENTOESCURRIMIENTOSUPERFICIAL
CANTIDAD INTENSIDADTAMAÑO DE GOTA V.TERMINAL DURACION
DISTRIBUCION
ENERGIA CINETICA (EI 30, I 30)
EROSION POR SALPICADOCOMPACTACION SUPERFICIAL
AUMENTO DEL ESCURRIMIENTOSUPERFICIAL
FLUJO EN CANAL FLUJOLAMINAR C. DE
SEDIMENTOS VELOCIDADQmáx, T Pico
DEPOSICION
CARACTERISTICASDEL SUELO
TEXTURA ESTRUCTURA MAT.
ORGANICA PERMEABILIDAD
pH CEMENTANTES
HUMEDAD INICIALPEDREGOSIDAD
MICRO-RUGOSIDAD
LONGITUDGRADORELIEVE
FORMA
PRACTICASMECANICAS
SURCADO ALCONTORNO
SURCADO ENPARALELO
SURCADOLISTER
TERRAZAS
SISTEMA DELABRANZA
CONTREO
PRACTICAS VEGETATIVAS
CULTIVOS DECOBERTERA
SURCADO ENFAJAS AL
CONTORNO
TERRAZAS DEMURO VIVO
PASIVO
K
ACELERANTE
LS
PRADERAS
PLANTACIONES
FORESTALES
ACELERANTE
R
PASIVO
CP
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Factor de erosividad de la lluvia (R)
Erosividad es la habilidad potencial de una lluviapara causar erosión y que para ciertas condicionesde suelo, una tormenta puede ser comparada conotra en una escala numérica de valores que puedeser creada.
Erosividad es una función de:
• Precipitación
• Escurrimiento
• Energía de la lluvia
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Para este factor se consideraron dos características de la
lluvia: energía cinética y la intensidad máxima de lalluvia en 30 min.
n
1 j30j)EI(R
Donde:R = Erosividad de la lluvia (en MJ/ha.h)
EI30 = Indice de erosividad de Wischmeier (en MJ/ha.año)
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3030 IEcEI
Donde:EI30 = índice de erosividad para un evento(MJ.mm/Ha.hr)EC = energía cinética total de la lluvia (MJ/ha)I30 = intensidad máxima de la lluvia en 30 min (mm/hr)
Ec = A + B(Log10I)
Donde: A y B pueden tomar diferentes valores numéricos (cm/hr,mm/hr)
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i101 Ilog 0.0870.119Ec
La versión más actualizada es la propuesta por Foster et
al . (1981), la cual se expresa de la siguiente manera en elSI:
La ecuación anterior es válida para intensidades de lluviamenores a 76 mm.
En caso de una mayor intensidad, Ec toma un valor de0.283 MJ/ha.mm
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Ejemplo:
Calcular el índice EI30 para una lluvia con lascaracterísticas de duración e intensidad del siguientecuadro:
En regiones donde se carece de registros pluviográficos, sehan propuesto otros índices (Fournier).
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E = 0.2814I0.9011
R2
= 0.8804
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300
Intensidad de la lluvia (mm/hr)
E r o s i ó n
d e l s
u e l o
( t / h a )
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R = 0.069
-
2.00
4.00
6.00
8.00
- 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00
Precipitación (mm)
E r o s i ó n ( t
/ h a )
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Factor de erosionabilidad del suelo (K)
La erosionabilidad es la susceptibilidad delsuelos a ser erosionado por los factores causales
y se encuentra afectada por las característicasfísicas y químicas intrínsecas del mismo.
1. Distribución de las partículas primarias (arena, limo y arcilla)
2. Contenido de MO
3. Estructura del suelo4. Óxidos de hierro y aluminio5. Uniones electroquímicas6. Contenido inicial de humedad
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Para facilitar la estimación del factor K, se emplea un
nomograma de erosionabilidad. Para ello se necesitaconocer los cinco parámetros de suelo que se indican:
•El porcentaje de limo (0.002 a 0.05 mm de diámetro) y arenas muy finas (0.05 a 0.10 mm)•El porcentaje de arena gruesa (0.10 a 2.0 mm)•El contenido de materia orgánica (%)•La estructura del suelo.•
La permeabilidad, o la facilidad con la que el agua penetraen el perfil del suelo.
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Con el propósito de dimensionar el resultado de laEUPS, convencionalmente se asignó al factor K lasunidades de:
ton.ha.hr/ha.MJ.mm
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Factor de pendiente (LS)
Afectan el proceso erosivo y pueden serevaluadas obteniendo valores que al serutilizados en la EUPS podrán definir como
incrementan o disminuyen las pérdidas desuelo.Estas variables se pueden evaluar en formaindependiente pero generalmente se utilizan
en forma dependiente para predecir suimpacto en proceso erosivo en pequeñasáreas de drenaje.
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Efecto de la pendiente en el proceso erosivo.
A medida que incrementa la pendienteaumenta la erosión, debido a que existe unmayor salpicado de las partículas del suelo
hacia las partes bajas, hay menos infiltracióndel agua en el suelo, se incrementa elescurrimiento y su velocidad lo que originauna mayor capacidad de transporte y remoción del exceso de agua.
La cantidad de erosión no es directamenteproporcional al grado de pendiente, peroaumenta rápidamente cuando el grado dependiente incrementa
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Relación entre el grado de pendiente y la erosión en
tres suelos.
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Textura y pendiente en la erosión Los suelos migajón limoso, presentan
mayor erosión que la arena fina y que elmigajón. Los datos muestran que para las
pendientes de 5 %, con arena fina y de 2 %con un suelo migajón no existe erosión o
son más resistentes a la erosión bajo esascondiciones.
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Pendientes criticas y erosión Esta información
permite definir quepara algunos tipos desuelo existenpendientes críticaspara iniciar el proceso
erosivo.
En suelos pocoresistentes a la erosión,la pendiente crítica varía
de 1 a 2 % En suelos de resistencia
media de 3 a 5 % En suelos resistentes de
6 a 7 %
•En este caso, el flujo laminar se concentra formando pequeños surcos y elproceso de remoción y transporte de partículas varía con las condiciones
del flujo hidráulico.
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Erosión y grado de pendiente
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Erosión y longitud de la pendiente Considerando una pendiente uniforme y con un
suelo homogéneo es de esperarse que a medidaque se incrementa la longitud de la pendiente, se
incrementa el área de drenaje, el escurrimiento, su velocidad y el esfuerzo cortante del flujoprovocando mayor erosión del suelo.
La longitud de la pendiente se considera como ladistancia del punto de origen del escurrimiento en
las áreas de ladera al punto donde la pendientedecrece hasta que empieza a presentarse ladeposición de partículas o el escurrimiento llegahasta un sistema de drenaje bien definido.
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Erosión y longitud de la pendientem
L
1.22
DondeL = factor L de la EUPS = longitud de la pendiente
m = exponente22.1 = Para el sistema métrico72.6 = Para el sistema ingles
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m = 0.5 si la pendiente del terreno es mayor de 5%
m = 0.4 para pendientes entre 3 y 5%m = 0.3 para pendientes entre 1 y 3%m = 0.2 si la pendiente es menor a 1%
S = 0.065 + 0.045s + 0.0065s2
Donde:
S = factor de gradiente de pendientes = pendiente del terreno (%)
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Factor C
Representa la pérdida de suelo a partir de una condiciónespecífica del cultivo y la cobertura del suelo. Laevaluación de este factor es compleja, debido a que existensistemas de cultivo y rotaciones muy variados.
1. Dispersión, intercepción y amortiguamiento de lasgotas de lluvia
2. Transpiración y evaporación3. El sistema radicular fija las partículas del suelo4. Forma agregados estables con el sistema radicular
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5. Incrementa los contenidos de materia orgánica6. Aumenta la infiltración del agua en el suelo
Permanentes
El terreno permanece protegido todo el año(porcentaje de cobertura no menor de 30-40%)El suelo no tiene alteraciones por implementosagrícolas en la capa arable
TemporalesProtegen el suelo en diferentes épocas del añoEl suelo es laboreado con implementos agrícolas
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o Lotedesnud
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PS
PSC
El valor de C es la unidad y será cada vez menor a medidahaya una mejor cobertura vegetal sobre el terreno.
Período L (Laboreo). Incluye desde las labores delabranza primaria hasta las labores secundarias
Período PC (Preparación de la cama de semilla).Incluye desde la preparación de la cama de siembrahasta que el cultivo ha desarrollado un 10% decobertura vegetal
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Período 1 (Establecimiento).Considera lacobertura vegetal de 10 a 50%
Período 2 (Desarrollo). Considera la cobertura vegetal de 50 a 75%
Período 3 (Madurez). Considera la cobertura
vegetal de mas de 75% hasta cosecha.
Período 4 (Residuos o Rastrojos). Desde cosechahasta el barbecho o siembra dela nueva semilla
CULTIVO
ALTO MODERAD BAJO
NIVEL PROD.Código
cultivo
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Código Nivel de Productividad 1 2 3
1 MAIZ 0.540 0.620 0.800
2 MAIZ LC 0.050 0.100 0.150
3 MAIZ RASTROJO 0.100 0.150 0.200
4 ALGODON 0.300 0.420 0.490
5 PASTIZAL 0.004 0.010 0.1006 ALFALFA 0.020 0.050 0.100
7 TREBOL 0.025 0.050 0.100
8 SORGO GRANO 0.430 0.550 0.7009 SORGO GRANO RASTROJO 0.110 0.180 0.250
10 SOYA 0.480
11 SOYA DESPUES DE MAÍZ C/RASTROJO 0.180
12 TRIGO 0.150 0.390 0.530
13 TRIGO RASTROJO 0.100 0.180 0.25014 BOSQUE NATURAL 0.001 0.010 0.100
15 SABANA EN BUENAS CONDICIONES 0.010 0.54016 SABANA SOBREPASTOREADA 0.100 0.22017 MAIZ-SORGO MIJO 0.4 0.65 0.918 ARROZ 0.1 0.15 0.119 ALGODÓN, TABACO 0.5 0.6 0.720 CACAHUATE 0.4 0.6 0.8
21 PALMA, CACAO, CAFÉ 0.1 0.2 0.322 PIÑA 0.1 0.2 0.3
Valor de C paradiferentes cultivos
y nivel deproducción
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Factor P
Es la proporción de la pérdida de suelo que se presentacuando se hace uso de alguna práctica específica, encomparación con la pérdida de suelo ocurrida cuando secultiva en laderas sin práctica de conservación alguna.
Los métodos de control incluidos en este factor songeneralmente el surcado al contorno, el terraceo y el
cultivo en fajas.
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Observaciones
1. El valor del factor P es más efectivo para pendientes de 3a 8%.
2. Para pendientes menores a 2% no tiene sentido usarprácticas mecánicas con fines de control de erosión.3. Si se desea estimar la pérdida de suelo para el intervalo
entre terrazas, deberá utilizarse la distancia entre una y otra terraza para el factor L.
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El surcado al contorno parece ser efectivo hastapendientes de 17%.Cultivo en franjas se usa en terrenos con pendientes
de 2 a 15%.
Cultivocontorno
Cultivoterraceo
Cultivofranjas
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En Catacamas, Olancho se tiene un factor de erosividadde la lluvia (R) de 10 855 MJ/Ha.año. El suelo presenta un
porcentaje de limos y arenas muy finas igual a 50%,porcentaje de arenas igual a 20% y 2% de MO.La pendiente media del terreno es de 6%, 80 m delongitud y esta sembrado con maíz bajo condiciones de
temporal, con nivel productivo bajo y surcado alcontorno. Estime las pérdidas de suelo (Ton/ha.año)
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Limos y arenasmuy finas igual a
50%, porcentajede arenas igual a20% y 2% de MO.
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