Terra Preta

Terra preta (Pronunciación portuguesa: [ˈtɛʁɐ ˈpɾetɐ], literalmente "suelo negro" en portugués) es un tipo de suelo antropogénico (antrosol) muy oscuro y fértil que se encuentra en la cuenca del Amazonas. También se la conoce como "tierra oscura amazónica" o "tierra negra india". En portugués su nombre completo es terra preta do índio o terra preta de índio ("tierra negra de los indios", "indios' tierra negra& #34;). Terra mulata ("tierra mulata") es de color más claro o parduzco.

Terra preta debe su característico color negro a su contenido de carbón vegetal erosionado, y se elaboraba añadiendo una mezcla de carbón vegetal, huesos, cerámica rota, compost y estiércol al suelo amazónico de baja fertilidad. Producto del manejo indígena del suelo amazónico y de la agricultura de tala y carbonización, el carbón vegetal es estable y permanece en el suelo durante miles de años, uniendo y reteniendo minerales y nutrientes.

Terra preta se caracteriza por la presencia de residuos de carbón vegetal de baja temperatura en altas concentraciones; de grandes cantidades de diminutos fragmentos de cerámica; de materia orgánica como residuos vegetales, heces de animales, huesos de pescado y animales y otros materiales; y de nutrientes como nitrógeno, fósforo, calcio, zinc y manganeso. Los suelos fértiles como la terra preta muestran altos niveles de actividades microorgánicas y otras características específicas dentro de ecosistemas particulares.

Las zonas

Terra preta generalmente están rodeadas por terra comum ([ˈtɛʁɐ koˈmũ, ku -]), o "suelo común"; Se trata de suelos infértiles, principalmente acrisoles, pero también ferralsoles y arenosoles. Los suelos cultivables deforestados en el Amazonas son productivos durante un corto período de tiempo antes de que sus nutrientes sean consumidos o lixiviados por la lluvia o las inundaciones. Esto obliga a los agricultores a migrar a una zona no quemada y limpiarla (mediante fuego). La Terra preta es menos propensa a la lixiviación de nutrientes debido a su alta concentración de carbón, vida microbiana y materia orgánica. La combinación acumula nutrientes, minerales y microorganismos y resiste la lixiviación.

Terra preta los suelos fueron creados por comunidades agrícolas entre 450 BCE y 950 CE. Las profundidades del suelo pueden alcanzar 2 metros (6.6 pies). It is reported to regenerate itself at the rate of 1 centimeter (0.4 in) per year.

Historia

Primeras teorías

Los orígenes de las tierras oscuras del Amazonas no quedaron inmediatamente claros para los colonos posteriores. Una idea era que se debían a la caída de ceniza de los volcanes de los Andes, ya que ocurren con mayor frecuencia en las cimas de las terrazas más altas. Otra teoría consideraba que su formación era resultado de la sedimentación en lagos terciarios o en charcas recientes.

Raíces antropogénicas

Los suelos con un elevado contenido de carbón y una presencia común de restos de cerámica pueden acumularse accidentalmente cerca de las viviendas a medida que se acumulan residuos de la preparación de alimentos, fuegos para cocinar, huesos de animales y pescado, cerámica rota, etc. Actualmente se cree que muchas estructuras de suelo de terra preta se formaron debajo de los basureros de las cocinas, además de que se fabricaron intencionalmente a mayor escala. Las zonas cultivadas alrededor de las zonas habitadas se denominan terra mulata. Los suelos de Terra mulata son más fértiles que los suelos circundantes, pero menos fértiles que los de terra preta, y muy probablemente fueron mejorados intencionalmente usando carbón vegetal.

Este tipo de suelo apareció entre 450 a. C. y 950 d. C. en sitios de toda la cuenca del Amazonas. Investigaciones recientes han informado que la terra preta puede ser de origen natural, lo que sugiere que los pueblos precolombinos utilizaron y mejoraron intencionalmente áreas existentes de fertilidad del suelo dispersas entre áreas de menor fertilidad.

Amazonia

Los amazónicos formaron formaciones sociales complejas y de gran escala, incluidas jefaturas (particularmente en las regiones interfluviales) e incluso grandes pueblos y ciudades. Por ejemplo, la cultura de la isla de Marajó puede haber desarrollado una estratificación social y haber sustentado a una población de 100.000 habitantes. Es posible que los amazónicos hayan utilizado la terra preta para preparar la tierra para la agricultura a gran escala.

El explorador español Francisco de Orellana fue el primer europeo en cruzar el río Amazonas en el siglo XVI. Informó de regiones densamente pobladas que se extienden cientos de kilómetros a lo largo del río, lo que sugiere niveles de población que superan incluso a los actuales. Es posible que Orellana haya exagerado el nivel de desarrollo, aunque eso es discutible. La evidencia que respalda su afirmación proviene del descubrimiento de geoglifos que datan entre 0 y 1250 d.C. y de terra preta. Más allá de los geoglifos, estas poblaciones no dejaron monumentos duraderos, posiblemente porque construyeron con madera, que se habría podrido en el clima húmedo, al no haber piedra disponible.

Cualquiera que sea su extensión, esta civilización desapareció después del colapso demográfico de los siglos XVI y XVII, debido a enfermedades introducidas por los europeos, como la viruela y las incursiones de esclavos bandeirantes. Los agrarios asentados volvieron a convertirse en nómadas, manteniendo al mismo tiempo las tradiciones específicas de sus antepasados asentados. Sus descendientes seminómadas tienen la distinción entre las sociedades indígenas tribales de una aristocracia hereditaria, aunque sin tierras, una anomalía histórica para una sociedad sin una cultura agraria sedentaria.

Además, muchos pueblos indígenas se adaptaron a un estilo de vida más móvil para escapar del colonialismo. Esto podría haber hecho que los beneficios de la terra preta, como su capacidad de autorrenovación, fueran menos atractivos: los agricultores no habrían podido cultivar el suelo renovado mientras migraban. La agricultura de tala y carbonización puede haber sido una adaptación a estas condiciones. Durante 350 años después de la llegada de los europeos, la parte portuguesa de la cuenca permaneció desatendida.

Ubicación

Terra preta suelos se encuentran principalmente en la Amazonía brasileña, donde Sombroek et al. estiman que cubren por lo menos 0,1–0,3%, o 6.300 a 18.900 kilómetros cuadrados (2.400 a 7.300 metros cuadrados) de la Amazonía boscosa baja; pero otros estiman esta superficie al 10,0% o más (cerca de la zona de Gran Bretaña). Las recientes predicciones basadas en modelos sugieren que el alcance de terra preta los suelos pueden ser del 3,2% del bosque.

Terra preta existe en pequeñas parcelas con un promedio de 20 hectáreas (49 acres), pero también se han reportado áreas de casi 360 hectáreas (890 acres). Se encuentran en diversas situaciones climáticas, geológicas y topográficas. Su distribución sigue los principales cursos de agua, desde la Amazonia oriental hasta la cuenca central, o está ubicada en sitios interfluviales (principalmente de forma circular o lenticular) y de menor tamaño, con un promedio de 1,4 hectáreas (3,5 acres), (ver mapa de distribución de terra preta en la cuenca del Amazonas La extensión de los bosques tropicales entre las sabanas podría ser principalmente antropogénica, una noción con implicaciones dramáticas en todo el mundo para la agricultura y la conservación.

Los sitios

Terra preta también son conocidos en los Llanos de Moxos de Bolivia, Ecuador, Perú y la Guayana Francesa, y en el continente africano en Benin, Liberia y las sabanas sudafricanas.

Pedología

En el sistema internacional de clasificación de suelos, la Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo (WRB), Terra preta se denomina Pretic Anthrosol. El suelo original más común antes de transformarse en terra preta es el Ferralsol. Terra preta tiene un contenido de carbono que varía de alto a muy alto (más del 13-14% de materia orgánica) en su horizonte A, pero sin características hidromórficas. Terra preta presenta variantes importantes. Por ejemplo, los jardines cercanos a las viviendas recibieron más nutrientes que los campos más alejados. Las variaciones en las tierras oscuras amazónicas impiden determinar con claridad si todas ellas fueron creadas intencionalmente para mejorar el suelo o si las variantes más claras son un subproducto de la habitabilidad.

La capacidad de Terra preta para aumentar su propio volumen y, por tanto, secuestrar más carbono, fue documentada por primera vez por el pedólogo William I. Woods de la Universidad de Kansas. Éste sigue siendo el misterio central de la terra preta.

Los procesos responsables de la formación de terra preta los suelos son:

• Incorporation of wood charcoal
• Incorporación de materia orgánica y de nutrientes
• Crecimiento de microorganismos y animales en el suelo

Carbón de leña

La transformación de biomasa en carbón produce una serie de derivados del carbón conocidos como carbón pirogénico o negro, cuya composición varía desde materia orgánica ligeramente carbonizada, hasta partículas de hollín ricas en grafito formadas por recomposición de radicales libres. Todos los tipos de materiales carbonizados se denominan carbón vegetal. Por convención se considera carbón vegetal a cualquier materia orgánica natural transformada térmicamente o por una reacción de deshidratación con una relación oxígeno/carbono (O/C) inferior a 60; Se han sugerido valores más pequeños. Debido a posibles interacciones con minerales y materia orgánica del suelo, es casi imposible identificar el carbón vegetal determinando únicamente la proporción de O/C. Como segundo nivel de identificación se utiliza el porcentaje de hidrógeno/carbono o marcadores moleculares como el ácido bencenopolicarboxílico.

Los pueblos indígenas añadían carbón vegetal a baja temperatura a los suelos pobres. En algunas terra preta se ha medido hasta un 9% de carbono negro (frente a un 0,5% en los suelos circundantes). Otras mediciones encontraron niveles de carbono 70 veces mayores que en los ferralsoles circundantes, con valores promedio aproximados de 50 Mg/ha/m.

La estructura química del carbón vegetal en los suelos de terra preta se caracteriza por grupos aromáticos policondensados que proporcionan una estabilidad biológica y química prolongada contra la degradación microbiana; también proporciona, después de una oxidación parcial, la mayor retención de nutrientes. El carbón vegetal de baja temperatura (pero no el de pastos o materiales con alto contenido de celulosa) tiene una capa interna de condensados biológicos de petróleo que consumen las bacterias y es similar a la celulosa en sus efectos sobre el crecimiento microbiano. La carbonización a alta temperatura consume esa capa y produce poco aumento en la fertilidad del suelo. La formación de estructuras aromáticas condensadas depende del método de fabricación del carbón vegetal. La lenta oxidación del carbón crea grupos carboxílicos; estos aumentan la capacidad de intercambio catiónico del suelo. El núcleo de las partículas de carbón negro producidas por la biomasa sigue siendo aromático incluso después de miles de años y presenta las características espectrales del carbón fresco. Alrededor de ese núcleo y en la superficie de las partículas de carbono negro hay proporciones más altas de formas de carbonos carboxílicos y fenólicos espacial y estructuralmente distintos del núcleo de la partícula. El análisis de los grupos de moléculas proporciona evidencias tanto de la oxidación de la propia partícula de carbono negro como de la adsorción de carbono no negro.

Este carbón vegetal es, por tanto, decisivo para la sostenibilidad de la terra preta. La modificación del ferralsol con carbón vegetal aumenta enormemente la productividad. A nivel mundial, las tierras agrícolas han perdido en promedio el 50% de su carbono debido al cultivo intensivo y otros daños de origen humano.

El carbón fresco debe "cargarse" antes de que pueda funcionar como biotopo. Varios experimentos demuestran que el carbón descargado puede provocar un agotamiento temporal de los nutrientes disponibles cuando se introduce por primera vez en el suelo, es decir, hasta que sus poros se llenan de nutrientes. Esto se soluciona remojando el carbón durante dos a cuatro semanas en cualquier nutriente líquido (orina, té de plantas, té de lombrices, etc.).

Materia orgánica y nutrientes

La porosidad del carbón vegetal aporta una mejor retención de materia orgánica, de agua y de nutrientes disueltos, así como de contaminantes como pesticidas e hidrocarburos policíclicos aromáticos.

Materia orgánica

El alto potencial de absorción de moléculas orgánicas (y de agua) del carbón vegetal se debe a su estructura porosa. La alta concentración de carbón vegetal de Terra preta sustenta una alta concentración de materia orgánica (en promedio tres veces más que en los suelos pobres de los alrededores), hasta 150 g/kg. La materia orgánica se puede encontrar a entre 1 y 2 metros (3 pies 3 a 6 pies 7 pulgadas) de profundidad.

Bechtold propone utilizar terra preta para suelos que presenten, a 50 centímetros (20 pulgadas) de profundidad, una proporción mínima de materia orgánica superior al 2,0-2,5%. La acumulación de materia orgánica en suelos tropicales húmedos es una paradoja, debido a las condiciones óptimas para la degradación de la materia orgánica. Es notable que los antrosoles se regeneren a pesar de estas condiciones tropicales. prevalencia y sus rápidas tasas de mineralización. La estabilidad de la materia orgánica se debe principalmente a que la biomasa sólo se consume parcialmente.

Nutrientes

Los suelos

Terra preta también muestran mayores cantidades de nutrientes y una mejor retención de estos nutrientes que los suelos infértiles circundantes. La proporción de P alcanza 200-400 mg/kg. La cantidad de N también es mayor en el antrosol, pero ese nutriente queda inmovilizado debido a la alta proporción de C sobre N en el suelo.

La disponibilidad de P, Ca, Mn y Zn del antrosol es mayor que la del ferrasol. La absorción de P, K, Ca, Zn y Cu por las plantas aumenta cuando aumenta la cantidad de carbón vegetal disponible. La producción de biomasa para dos cultivos (arroz y Vigna unguiculata) aumentó entre un 38% y un 45% sin fertilización (P < 0,05), en comparación con los cultivos con ferralsol fertilizado.

La modificación con trozos de carbón de aproximadamente 20 milímetros (0,79 pulgadas) de diámetro, en lugar de carbón molido, no cambió los resultados, excepto en el caso del manganeso (Mn), cuya absorción aumentó considerablemente.

La lixiviación de nutrientes es mínima en este antrosol, a pesar de su abundancia, lo que resulta en una alta fertilidad. Cuando se aplican nutrientes inorgánicos al suelo; sin embargo, los nutrientes' El drenaje en antrosol supera al de ferralsol fertilizado.

Como fuentes potenciales de nutrientes, sólo C (a través de la fotosíntesis) y N (a través de la fijación biológica) pueden producirse in situ. Todos los demás elementos (P, K, Ca, Mg, etc.) deben estar presentes en el suelo. En la Amazonia, el aprovisionamiento de nutrientes provenientes de la descomposición de la materia orgánica disponible naturalmente falla ya que las fuertes lluvias arrastran los nutrientes liberados y los suelos naturales (ferralsoles, acrisoles, lixisoles, arenosoles, uxisoles, etc.) carecen de la materia mineral para proporcionarlos. nutrientes. La materia arcillosa que existe en esos suelos es capaz de retener sólo una pequeña fracción de los nutrientes disponibles a partir de la descomposición. En el caso de la terra preta, las únicas fuentes de nutrientes posibles son las primarias y secundarias. Se han encontrado los siguientes componentes:

• Excrementos humanos y animales (ricos en P y N);
• Rehabilitación de la cocina, como huesos animales y cáscaras de tortuga (rico en P y Ca);
• Residuos de ceniza de combustión incompleta (ricos en Ca, Mg, K, P y carbón vegetal);
• Biomasa de plantas terrestres (por ejemplo, compost); y
• Biomasa de plantas acuáticas (por ejemplo, algas).

La saturación en pH y en base es más importante que en los suelos circundantes.

Microorganismos y animales

La lombriz peregrina Pontoscolex corethrurus (Oligochaeta: Glossoscolecidae) ingiere carbón vegetal y lo mezcla finamente molido con el suelo mineral. P. corethrurus está muy extendido en la Amazonia y especialmente en los claros después de procesos de quema gracias a su tolerancia al bajo contenido de materia orgánica del suelo. Esto como elemento esencial en la generación de terra preta, asociado al conocimiento agronómico que implica estratificar el carbón vegetal en finas capas regulares favorables a su enterramiento por parte del P. corethrurus.

Algunas hormigas son repelidas por la terra preta fresca; se encuentra que su densidad es baja aproximadamente 10 días después de la producción en comparación con la de los suelos de control.

Investigación moderna sobre la creación de terra preta

Terra preta sintética

Un término recientemente acuñado es 'terra preta' sintética. STP es un fertilizante que consta de materiales que se cree que replican los materiales originales, incluida la arcilla triturada, la harina de sangre y huesos, el estiércol y el biocarbón, es de naturaleza particulada y capaz de moverse hacia abajo en el perfil del suelo y mejorar la fertilidad del suelo y el carbono en los sedimentos y sedimentos actuales del suelo. agregados en un período de tiempo viable. Una mezcla de este tipo proporciona múltiples mejoras al suelo alcanzando al menos la calidad de terra mulata. La sangre, la harina de huesos y el estiércol de pollo son útiles para agregar abono orgánico a corto plazo. Quizás la parte más importante y singular de la mejora de la fertilidad del suelo sea el carbono, que se cree que se incorporó gradualmente hace entre 4.000 y 10.000 años. El biocarbón es capaz de disminuir la acidez del suelo y, si se empapa en un líquido rico en nutrientes, puede liberar nutrientes lentamente y proporcionar un hábitat para los microbios en el suelo debido a su superficie de alta porosidad.

El objetivo es un proceso económicamente viable que podría incluirse en la agricultura moderna. Los suelos tropicales pobres promedio se pueden enriquecer fácilmente para convertirse en terra preta nova mediante la adición de carbón vegetal y humo condensado. Terra preta puede ser una vía importante para el secuestro de carbono en el futuro y, al mismo tiempo, revertir la actual disminución mundial de la fertilidad del suelo y la desertificación asociada. Aún está por demostrarse si esto es posible a mayor escala. La alfalfa (tagasaste o Cytisus proliferus) es un tipo de árbol fertilizante que se utiliza para producir terra preta. Empresas como Embrapa y otras organizaciones de Brasil están realizando esfuerzos para recrear estos suelos.

La terra preta sintética se produce en el Centro de Regeneración Biocultural Sachamama en el Alto Amazonas, Perú. Esta área tiene muchas zonas de suelo de terra preta, lo que demuestra que este antrosol se creó no sólo en la cuenca del Amazonas, sino también en elevaciones más altas.

Alfons-Eduard Krieger desarrolló un proceso sintético de terra preta para producir un suelo con alto contenido de humus, rico en nutrientes y que absorbe agua.

Saneamiento Terra Preta

Los sistemas de saneamiento

Terra preta (TPS) se han estudiado como una opción alternativa de saneamiento aprovechando los efectos de las condiciones lácticas en sanitarios secos con desviación de orina y un posterior tratamiento mediante vermicompostaje.