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GESTIÓN Y CONSERVACIÓN DE SUELOS Y AGUAS 3er curso de Ciencias Ambientales

Carlos Dorronsoro

cfdorron@ugr.es

Departamento de Edafología y Química Agrícola

Facultad de Ciencias

Universidad de Granada

Tema 19. Evaluación de Suelos. Evaluaciones para fines específicos. Esquema de evaluación FAO. Evaluación para riego USBR. OBJETIVOS CONCRETOS En este tema se quiere enseñar a evaluar a los suelos: 1. para aptitudes específicas por el sistema FAO 2. para capacidad para riego según el sistema USBR.

Los métodos de aptitudes específicas (land suitability) evalúan la aptitud de

los suelos para producir cultivos concretos y con un manejo específico. Son sin duda los sistemas más lógicos ya que cada uso del suelo tiene sus propias exigencias, mientras que las evaluaciones de las capacidad de uso (usos generales: cultivos, pastos, bosques) se consideran unas limitaciones con unas valores medios que afectan a los usos más usuales. En estas evaluaciones específicas los factores socioeconómicos revisten gran importancia. Se requiere que los beneficios superen los inputs necesarios, y para la evaluación deben ser considerados los condicionantes locales o nacionales. La evaluación tiene dos enfoques, se puede trabajar para evaluar que tierras son las mejores para un determinado cultivo o cuál es el cultivo idóneo para cada tipo de tierra. Estos sistemas de evaluación pueden ser tan numerosos como los usos del suelo. Para tratar de homogeneizar criterios la FAO ha propuesto un sistema de evaluación que más que un sistema completo se trata de un esquema con directrices generales para elaborar sistemas evaluadores concretos.

Esquema para la Evaluación de Tierras FAO (1976), The FAO

Framework for Land Evaluation El esquema para la Evaluación de Tierras de la FAO (1976 y posteriores

guías: for rainfed agriculture, 1983; forestry, 1984; irrigated agriculture, 1985; extensive grazing, 1991) es considerado como un sistema estándar de referencia en todo el mundo, y ha sido aplicado tanto en países desarrollados como en zonas del tercer mundo.

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Este sistema no constituye un método completo sino sólo un esquema, un armazón común sobre el que se desarrollan los sistemas para cada uso concreto del suelo. El sistema se basa en los siguientes conceptos:

i) Se califica la tierra no sólo el suelo. ii) La evaluación ha de ser definida para un uso específico de la tierra

(cultivo y manejo). iii) La evaluación ha de tener en cuenta tanto las condiciones físicas como

las económicas; iv) El concepto de Evaluación de Tierras es esencialmente económico,

social y político. v) La evaluación requiere una comparación entre dos o mas alternativas

de uso. vi) La Evaluación de Tierras ha de proponer un uso que sea sostenible. vii) La Evaluación de Tierras requiere de un estudio multidisciplinar. No obstante, según lo que se expuso en el primer tema de evaluación,

nosotros a la hora de aplicar este esquema de Evaluación de Tierras nosotros haremos sólo la parte del estudio que se refiere a la Evaluación de Suelos.

En el esquema se reconocen cuatro categorías. La más alta categoría es el

Orden que refleja, a grandes rasgos, si un suelo es apto o no para un uso concreto. Se reconocen dos órdenes:

S = Si apta (Suitable). Tierras en las que los beneficios superan costos

y el uso sostenido de la tierra no la incapacita en un período de tiempo suficientemente largo.

N = No apta (Not suitable). Las tierras pueden clasificarse como no

aptas para un uso determinado por una diversidad de razones. Puede ocurrir que el uso propuesto sea técnicamente impracticable, tal como el riego de tierras rocosas escarpadas, o que provoque una grave degradación ambiental, como el cultivo en laderas escarpadas. Frecuentemente, sin embargo, la razón es de tipo económico: el valor de los beneficios esperados no justifica los costos de los insumos que serían necesarios.

La segunda categoría es la Clase que refleja grados de aptitud dentro del

orden. Se enumeran de un modo consecutivo, mediante cifras arábigas. Para el Orden S se consideran tres clases: S1 = Altamente apta. Sin limitaciones para el uso sostenido o

limitaciones de menor cuantía que no afectan la productividad ni aumentan considerablemente los costos.

S2 = Moderadamente apta. Limitaciones moderadamente graves que

reducen los beneficios, o implican riesgos de degradación en el empleo sostenido del suelo.

S3 = Marginalmente apta. Las limitaciones para el uso sostenido son

graves y la balanza entre costos y beneficios hace que su utilización solo se

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justifique de forma marginal. Su empleo se justifica, normalmente, por razones distintas a las económicas.

En el Orden N se reconocen también tres clases: N1 = No apta actualmente. Tierras cuyas limitaciones podrían

eliminarse con medios técnicos o insumos, pero que estas modificaciones en la actualidad son impensables.

N2 = No apta permanentemente. Limitaciones graves, de índole

generalmente física, que se suponen insalvables a largo plazo. X = Tierras para conservación. No apta para su explotación, tierras de

especial protección, debido a su conservación, vida silvestre, de especial interés científico ecológico o de interés social (como parques, reservas, o zonas de recreo).

Los limites entre los órdenes (S y N) y entre las diferentes clases (S1, S2, S3

y N1, N2) se establecen por la presencia de factores limitantes. Un factor limitante es una característica del suelo que dificulta su empleo, reduce la productividad, aumenta los costos e implica riesgos de degradación, o todo a la vez.

Los factores limitantes se usan para definir la tercera categoría del sistema

que es la Subclase, que representa el tipo o tipos de limitación principales. El número de limitaciones que figuren en el símbolo de cada subclase debe ser el mínimo para que el resultado sea manejable. Una, o rara vez, dos letras bastarán normalmente. Las limitaciones propuestas: t, pendiente; e, riesgo de erosión; p, profundidad; s, salinidad; d, drenaje; c, deficiencia bioclimática; r, rocosidad / pedregosidad; i, riesgo de inundación, pero pueden ser modificadas en función de las necesidades de cada evaluación.

Por último, la cuarta categoría es la Unidad que establece las diferencias

dentro de las subclases en función del uso deseable. Todas las unidades dentro de una subclase (S2rA, S2rM, ...) tienen el mismo grado de aptitud a nivel de clase (S2) y características análogas de limitación a nivel de subclase (r), pero con diferente manejo (A o M, en el ejemplo). Las unidades difieren entre sí en sus características de producción o en aspectos secundarios de sus exigencias de ordenación. Su reconocimiento permite una interpretación detallada a nivel de planificación de la explotación. Las unidades se distinguen mediante letras mayúsculas que se colocan al final. No hay límite alguno para el número de unidades reconocidas dentro de una subclase. Las definidas, en un principio son: A, intensificación en el uso agrícola sin necesidad de grandes mejoras; M, intensificación en el uso agrícola con necesidad de mejoras importantes (riego, etc); P, dedicación a pastos para uso ganadero; F, repoblación forestal.

La nomenclatura quedaría así:

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En algunos casos puede añadirse la designación de ''condicionalmente apta''

siempre que se cumpla con determinadas condiciones (cuando se introducen mejoras) y la nomenclatura de la clase sufre una modificación añadiéndole una letra ”c”, por ejemplo Sc2 .

Dependiendo de la escala de trabajo se llega hasta nivel de subclase o de

unidad. Existe una aceptable equiparación entre este esquema FAO y las Clases

Agrológicas USA

Un papel muy importante en este Esquema lo representa el concepto de Tipos

de Utilización de Tierras (Land Utilization Type, LUT). Representa una descripción muy completa de la utilización de la tierra para un uso propuesto, en términos de cultivo (tipo y rotación), manejo del suelo (labranza, inputs y posible riego) y marco socioeconómico (mano de obra, mercado, distribución, costes, beneficios y subvenciones). Para que un determinado LUT se pueda proponer es necesario que el cultivo pueda encontrar en la tierra unos determinados requisitos que satisfagan al LUT y estos se agrupan dentro del concepto de Requerimientos del Uso de la Tierra (Land Use Requirements, LUR). Para que estos requerimientos se cumplan la tierra debe proporcionar unas determinadas cualidades, las Cualidades de la Tierra (Land Qualities, LQ), las cuales se apoyan en unas determinas características de la tierra, las Características de la Tierra (Land Characteristics, LC). Las LCs representan las características de los suelos que se pueden observar y medir en el perfil o en el

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laboratorio, mientras que las LQs son cualidades complejas que no son directamente medibles sino que son estimadas a partir de una determinada combinación de LCs.

Así tendríamos referidos de momento sólo al suelo (no al concepto más amplio

de tierra)

Las LQs son una consecuencia directa de las LCs. Las LQs utilizadas para

definir los LUT son numerosas (aunque mucho menos que las LCs) y tan diversas como: disponibilidad de nutrientes, facilidad de laboreo, riesgos de inundación, resistencia a la degradación, accesibilidad a la tierra, etc. Y cada una de ellas se basará en un conjunto de LC, así, por ejemplo, la LC “Disponibilidad de nutrientes” será un combinación de las LC que tiene incidencia en la disponibilidad de nutrientes: materia orgánica, nutrientes (N, K, P), capacidad de intercambio catiónico, cationes de cambio, grado de saturación, pH, salinidad, carbonatos, profundidad y gravas; mientras que la LC “Disponibilidad de agua” se basará en las siguientes LC: textura, estructura, drenaje, agua útil, y reserva de agua.

Pensamos que para facilitar la elaboración de un determinado LUT para

evaluar una tierra (no sólo el suelo) podría ser interesante apoyarse en LQ organizadas como: Soil Qualities (SQ), Clima Qualities (CQ), Topography Qualities

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(TQ), Management Qualities (MQ) and Socio-economic Qualities (EQ), las cuales se calcularían sobre la base de sus correspondientes características SC, CC, TC, MC y EC.

En conjunto el Esquema FAO representa un sistema muy útil y flexible, de fácil

adaptación a las características locales. Como principales inconvenientes destaca: i) la confusión conceptual que ha generado al utilizar términos preexistentes; ii) la baja articulación entre las características físicas con las sociales y económicas.

Para realizar la Evaluación de Tierras hay que: i) seleccionar y describir los LUTs; ii) definir las necesarias LQs en base a las LCs; iii) definir los valores idóneos de las LCs; iv) medir las LCs en las unidades de evaluación (land units); v) realizar un estudio económico y social; vi) presentar la evaluación final y reflejarla en un mapa con las

correspondientes unidades de evaluación. Para los LUTs, LQs y LCs se establecen cinco condiciones en función de su

idoneidad (S1, S2, S3, N1 y N2). Como carácter diferenciante se puede: usar sólo la limitación mayor, un LUT se definiría como de clase S2ab si presenta las LQa y LQb de nivel S2 y la LQc de nivel S1; o tomar una combinación de limitaciones (número e intensidad) el LUT anterior se definiría de clase S3 por tener dos LQs con valor S2; y también se puede introducir un factor de corrección en función de la profundidad a que se encuentran las limitaciones.

La elección de las características a tener en cuenta a la hora de hacer una

Evaluación de Suelos se puede hacer por medio de un tratamiento estadístico. Por ejemplo, para conocer que características del suelo tienen repercusión en la producción de un determinado cultivo se puede realizar un análisis de componentes principales; posteriormente el análisis de la varianza (ANOVA) diferenciará a las

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características significativas; la regresión simple destaca de entre las propiedades significativas aquellas que se encuentran más directamente relacionadas con la producción; finalmente, el establecimiento de la ecuación de regresión múltiple nos permitirá establecer los valores de las características elegidas que nos definirán los niveles de aptitud S1, S2, S3 y N.

La tabla de evaluación se puede hacer muy completa como estas realizadas

por el edafólogo belga Sys. Primero se seleccionan aquellos parámetros que condicionan la producción de

un determinado cultivo.

Elección de los parámetros que influyen en la producción de un determinado

uso del suelo

Después se rellena la tabla con los valores establecidos después de la experimentación, tanto para las características de suelo como para las climáticas.

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Valoración de los límites entre las distintas clases (S1, S2, S3, N1 y N2) de evaluación para los parámetros del suelo que inciden sobre la producción de trigo según Sys.

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Valoración de los límites entre las distintas clases (S1, S2, S3, N1 y N2) de

evaluación para los parámetros del clima que inciden sobre la producción de trigo según Sys

Pero también pueden ser útiles otras tablas de evaluación mucho mas

sencillas, como las elaboradas por el International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation de Holanda.

Valoración de los límites entre las distintas clases (S1, S2, S3,y N) de

evaluación para los parámetros del suelo que inciden sobre la producción de tres tipos de cereales según el ITC de Holanda

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Programas de ordenador para evaluar según el Esquema FAO para la Evaluación de Tierras

ALES. Se puede realizar la Evaluación de Tierras con este Esquema FAO de

manera automática con un interesante programa de ordenador, el ALES (Rossiter y van Wambeke, 1995), que permite de una manera fácil construir un sistema experto para Evaluación de Tierras. En realidad no se trata de un sistema experto en sí mismo, no aporta conocimientos, se trata de un sistema vacío, que permite a los evaluadores introducir sus propias características evaluadoras (elegir sus propios LUTs, LQs y LCs), según los propios conocimientos y la disponibilidad de datos.

MicroLEIS. De la Rosa et al. (1992) han elaborado un completo programa de

ordenador de Evaluación de Suelos según este Esquema FAO adaptado al ambiente mediterráneo, de acceso libre (solo es necesario realizar un registro gratuito). Se encuentra en la dirección:

http://www.irnase.csic.es/users/microleis/microlei/microlei2.htm

Se puede trabajar en dos modalidades. Una versión del programa se descarga pulsando la pestaña “Software”. Se trata

de las primeras versiones que se encuentran desarrolladas en MS-Dos que se instalan en el ordenador del usuario.

Otra modalidad funciona on-line pulsando la pestaña “Aplicación”. Se trata de

unas versiones más modernas elaboradas para navegadores de Internet tipo Explorer, Firefox, Netscape, etc.

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Hay un conjunto diverso de programas, estando el primer bloque “Pro&Eco” dedicado a la Evaluación de Suelos.

Son programas basados en cálculos empíricos con conocimiento experto

(edafólogos y agricultores). Se encuentran calibrados y validados en zonas concretas de Andalucía.

El primer programa “Terraza” sirve para calcular las características

bioclimáticas que van a ser necesarias en el siguiente programa “Cervatana”. Este segundo programa “Cervatana” calcula la capacidad de uso (cultivos /

pastos / bosques) de los suelos. Utiliza cuatro factores de evaluación: Pendiente: inclinación Suelo: profundidad, textura, piedras, drenaje, sales Erosión: suelo, pendiente*, cobertura, lluvia Bioclimático: déficit hídrico, heladas (calculado en el programa “Terraza”)

* La característica “pendiente” no debería entrar en la valoración de dos factores

Para evaluar por cada uno de estos factores se utilizan las siguientes tablas.

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La evaluación peor para cada uno de estos cinco factores define el factor suelo.

La evaluación peor para cada uno de estos cuatro factores define el factor erosión.

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La evaluación peor para cada uno de estos dos factores define el factor bioclimático.

La evaluación de un suelo se define por el peor factor valorado. El esquema general de combinación de todas estas características en los

cuatro factores de evaluación se representan en el siguiente gráfico.

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El tercer programa “Almagra” sirve para evaluar aptitudes específicas para cultivos.

Los cultivos evaluados son: Anuales: trigo, maíz, melón, patata, soja, algodón, girasol y remolacha. Semianuales: alfalfa Perennes: melocotón, cítricos y olivo. Para evaluar utiliza un conjunto de factores:

Profundidad útil/subsuelo, textura/gravas, drenaje, carbonatos, salinidad, saturación en Na y grado de desarrollo del perfil.

Ahora en vez de utilizar matrices de correlación sencillas, como ocurría en el caso anterior, utiliza compuestas (cada cultivo tiene sus datos propios). Como en el programa anterior, la evaluación de un suelo se define por el peor factor valorado.

Esta tabla sirve además de para evaluar para comprender como repercute la

profundidad del suelo en los distintos cultivos (hay unos que necesitan suelos muy profundos, caso de los árboles –melocotón, cítricos y olivos-, mientras que otros pueden dar buenos rendimientos con suelos de espesores moderados, como el trigo, maíz y patata).

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Para definir las clases se utilizan cinco: Clase S1. Suelos de aptitud óptima Clase S2. Suelos de aptitud elevada. Clase S3. Suelos de aptitud moderada. Clase S4. Suelos de aptitud marginal. Clase S5. Suelos de aptitud nula.

(como puede comprobarse son las mismas clases del Esquema FAO pero que la clase N se ha subdividido en las clases S4 y S5 ¡caprichos de los autores!)

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En el cuarto programa “Albero” los autores se atreven a dar valores concretos

de producciones (t/ha). Se evalúan tres cultivos: maíz, trigo y algodón. Se estudiaron 25 suelos cultivados en una zona representativa de referencia de

35,000 ha de extensión, localizada en la parte baja del Valle del Guadalquivir (Sevilla). Esta zona tiene las características generales del clima mediterráneo, inviernos húmedos y fríos y veranos secos y calurosos. Los suelos fueron clasificados en los siguientes grandes grupos: Haploxeralfs (3), Rhodoxeralfs (3), Xerofluvents (7), Xerochrepts (3), y Chromoxererts (9)

Como factores de evaluación se utilizan exclusivamente las propiedades del

suelo, sin características climáticas, ya que se trata de una misma zona geográfica. Como herramienta de evaluación se emplean regresiones múltiples entre las

propiedades de los suelos y las producciones. Los rangos de variabilidad de los parámetros manejados se reproducen en la

siguiente tabla

Y los resultados de la calibración de las ecuaciones polinomiales tras el análisis

de regresión múltiple fueron:

Siendo, Y1 = rendimiento de trigo; Y2 = rendimiento de maíz; Y3 = rendimiento de algodón; X1 = profundidad útil; X2 = contenido en arcilla; X3 = profundidad de los síntomas de hidromorfía; X4 = contenido en carbonato; X5 = salinidad; X6 = saturación en sodio; y X7 = capacidad de cambio catiónico.

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El quinto programa “Sierra” se dedica a la valoran de la aptitud del suelo para soportar una vegetación arbórea. Se manejan los requerimientos edafoclimáticos de 22 especies forestales de zonas mediterráneas.

Como factores de evaluación se utilizan: Factores del lugar: latitud, altitud y fisiografía. Factor clima: temperatura mínima extrema, temperatura máxima extrema y

precipitación anual Factor suelo: profundidad útil, textura, drenaje y pH. Con estos datos este programa ofrece para cada caso concreto una selección

de las especies más idóneas, es decir, aquellas que cumplen con todos los requerimientos.

Finalmente, el último programa “Marisma” es un programa para evaluar un

suelo según el sistema FCC (Soil Fertility Capability Classification) de Buol y colaboradores.

De cualquier forma con el Esquema FAO se trabajará ampliamente

en las Clases Prácticas Asistidas por Ordenador Personal que se desarrollarán en los locales del Departamento.

Evaluación USBR de la capacidad para riego (The Irrigation

Suitability Classification of the Unites States Bureau of Reclamation USBR, 1953/1973).

La estimación de la capacidad de la tierra para la irrigación es básica en los

planes de desarrollo por ser los cultivos de regadío la forma de uso más productiva en agricultura y es especialmente interesante para las regiones áridas y semiáridas.

Las características y cualidades de la tierra, necesarias en la evaluación con

fines de irrigación, son de carácter climático, edáfico, de drenaje, hidrológicas, topográficas, de vegetación, técnicas, económicas, sociales y políticas. Es por ello que la planificación regional de un proyecto de irrigación necesita de soluciones multidisciplinarias.

Es un sistema clásico, muy empleado, que se basa en la existencia de

correlaciones entre los diferentes factores que afectan la productibilidad bajo riego. La consideración de condicionantes económicos, como base de partida, dan lugar a unas clases de capacidad más realistas.

La viabilidad de la transformación se mide por la capacidad de pago potencial

con vistas a la amortización del proyecto, el mantenimiento a largo plazo la productividad de la tierra previniendo la erosión, la degradación de la estructura, la salinidad y el anegamiento continuado. La capacidad de pago compara los costes de transformación y producción frente a la capacidad productiva potencial. Esta última es función del clima, suelo, topografía (inclinación, relieve y posición), cantidad y calidad del agua de riego y drenaje del sistema.

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Las clases se definen como categorías de tierra que tienen similares

características que influyen en la aptitud para el regadío. El sistema USBR establece seis clases para evaluar la idoneidad de los suelos para soportar regadío. Los parámetro utilizados y sus rangos se reproducen en las correspondientes tablas.

Para evaluar se utilizan tablas que manejan parámetros correspondientes a: 1, 2, 3, 7 y 8 suelo, 4 productividad, 5 coste de la transformación, 6 necesidad de agua: De las cuales el edafólogo puede valorar los puntos relacionados con el suelo y serán otros especialistas (ingenieros, hidrólogos, economistas, etc) los que se ocupen de los otros aspectos.

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Tabla para la evaluación de las características de los suelos.

Para facilitar la lectura de los mapas de evaluación, sobre cada unidad

cartográfica se escribe una fórmula más o meno compleja en la que quedan reflejadas todos los datos representativos.

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En un estudio de planificación regional las distintas clases evaluadas se

reflejan en unas unidades cartográficas que se son representadas en directamente en los mapas en los que resulta fácil dilucidar cuales son las zonas que presentan mejores cualidades para su transformación en regadío.

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Referencias Libros De la Rosa, D., Moreno, J.A., Garcia, L.V. & Almorza, J. 1992. MicroLEIS: A microcomputer-based Mediterranean land evaluation information system. Soil Use & Management 8, 89-96. FAO 1976. A framework for land evaluation. Soils Bulletin 32. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy. FAO 1983. Guidelines: land evaluation for rainfed agriculture. Soils Bulletin 52. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy. FAO 1984. Land evaluation for forestry. Forestry paper 48. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy. FAO 1985. Guidelines: land evaluation for irrigated agriculture. Soils Bulletin 55. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy. FAO 1991. Guidelines: land evaluation for extensive grazing. Soils Bulletin 58. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy. FAO. 1993. Computerized systems of land resources appraisal for agricultural development, World Soil Resources Report No 72. Rome. Italy. FAO 2001. Indicadores de la calidad de la tierra y su uso para la agricultura sostenible y el desarrollo rural. Boletín de tierras y aguas de la FAO No 5. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome. Italy. Rossiter, D.G. & Van Wambeke, A.R. 1995. Automated Land Evaluation System: ALES Version 4.5 User's Manual. December 1994 printing. SCAS Teaching Series No. T93-2, Revision 5. Cornell University, Dp of Soil, Crop & Atmospheric Sciences, Ithaca, NY. USBR Department of the Interior Bureau of Reclamation 1953. Irrigated land use, Part 2: Land classification. B. R. Manual. Vol. 5, U.S. Government Printing Office, Washington. LECTURES NOTES: LAND EVALUATION (http://www.itc.nl/~rossiter/teach/le/s494toc.htm). Universidad de Cornell, USA. Internet FAO 1976. A FRAMEWORK FOR LAND EVALUATION. Soils Bulletin 32. (http://www.fao.org/docrep/X5310E/x5310e00.htm)

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FAO 1985. GUIDELINES: LAND EVALUATION FOR IRRIGATED AGRICULTURE. Soils Bulletin 55. Roma. (http://www.fao.org/docrep/X5648E/X5648E00.htm) FAO 1993. FESLM: AN INTERNATIONAL FRAMEWORK FOR EVALUATING SUSTAINABLE LAND MANAGEMENT. World Soil Resources Report. Nº 73 (http://www.fao.org/docrep/T1079E/T1079E00.htm) FAO 1995. SUSTAINABLE DRYLAND CROPPING IN RELATION TO SOIL PRODUCTIVITY. Soils Bulletin 72. (http://www.fao.org/docrep/V9926E/V9926E00.htm) FAO 2001. INDICADORES DE LA CALIDAD DE LA TIERRA Y SU USO PARA LA AGRICULTURA SOSTENIBLE Y EL DESARROLLO RURAL. Boletín de tierras y aguas. nº 5. (http://www.fao.org/DOCREP/004/W4745S/W4745S00.HTM) MICROLEIS (http://www.irnase.csic.es/users/microleis/microlei/microlei2.htm)