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Real Academia Sevillana de Ciencias
Excmo. Ateneo de Sevilla
Sevilla, 21 Febrero 2012
Ciclo divulgativo “Los Martes de la Academia”
Cómo proteger los suelosCómo proteger los suelos
y garantizar la seguridad alimentaria
Diego de la Rosa
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Objetivo:
Desde los actuales conocimientos científicos, se trata de llamar la atención sobre la se trata de llamar la atención sobre la importancia del suelo como recurso natural no-renovable y muy vulnerable, y como elemento clave para la seguridad alimentaria.
Terra rossa
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Seguridad alimentaria*
(*) Según FAO, capacidad de facilitar a toda la población el aprovisionamiento alimentario y nutricional adecuado.
Podsol húmico
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Pobla
ció
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undia
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illones
9
8
7
6
5
Crecimiento demográfico
1800 1927 1959 1974 1987 1998 2011 2025 2043
Años
Pobla
ció
n m
undia
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iles d
e m
illones
4
3
2
1
0
Fuente: Time Pub. Oct 31, 2011
En 2050, la población mundial sobrepasará los 9.000 millones
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950
1000
1050
Mill
on
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am
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tos
Hambrientos en el mundo
1970 1980 1990 2000 2009
800
850
900
Mill
on
es d
e h
am
bri
en
tos
Fuente: FAO (2009)
En 2009, se alcanzó el umbral crítico de 1.000 millones
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Años
1800 1850 1900 1950 2000
Población mundial,
millones
980 1.260 1.650 2.520 6.060
Población, suelos y cosechas
millones
Suelos agrícolas,
millones de hectáreas
537 913 1.170 1.500
Intensificación agrícola*,
toneladas por hectárea
2.0 2.2 3.0 6.0
Fuente: FAO (2000), *Wild (1998)
En 2050, el incremento de la demanda de producción agrícola puede ser del 70%
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Impacto del cambio climático
Fuente: EEA ( 2011)
En 2050, el cambio climático puede reducir un 12% la producción de alimentos
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Degradación del suelo*
(*) El suelo, como consecuencia de un inadecuado uso, se deteriora en sus funciones por erosión hídrica o eólica, sustancias químicas
contaminantes, compactación, sellado urbano o cambio climático.
Ranker de podsol
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Erosión hídrica del suelo
Es la amenaza más grave, que puede llegar a la completa desaparición del suelo
Fuente: SECS (2012)
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Sellado del suelo
Expansión urbana de Paris
Eliminación drástica por recubrimiento de edificios, con frecuencia de losmejores suelos agrícolas
Fuente: Braimoh & Vlek (2008)
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Contaminación del suelo
Se degradan las principales funciones del suelo y se deteriora el medio ambiente
Fuente: CSIC (2008)
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Compactación del suelo
El tránsito de maquinaria es la principal causa de compactación
Fuente: De la Rosa (2008)
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blic
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Interés por la degradación del suelo
Nú
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Fuente: De Jong (2010)
Tras los espectaculares aumentos de cosechas de la Revolución Verde,surge la preocupación por la degradación del suelo
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4.000
3.000
2.000
De
se
rtif
ica
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2/
añ
o
1.616
2.176
3.559
Desertificación: Indice de degradación total
1970s 1980s 1990s
1.000
0
De
se
rtif
ica
ció
n,
km
1.616
Fuente: Gore (2007)
Años
La degradación del suelo suele pasar desapercibida, rara vez tiene efectos alarmantes, y continua siendo un problema medioambiental grave
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Ciencia del suelo*
(*) La enorme complejidad y variabilidad de los suelos, así como la manifiesta multifuncionalidad e interdependencia, proporcionan a su estudio un gran interés científico, razón de ser de la Edafología o Ciencia del Suelo.
Rotlehm
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Vasily V. Dokuchaev (1846-1903) Curtis F. Marbut (1863-1935)
Padres de la Edafología
A nivel mundial
Walter L. Kubiena (1897-1970)
Vasily V. Dokuchaev (1846-1903) Curtis F. Marbut (1863-1935)
Emilio Huguet del Villar (1871-1951)José M. Albaréda (1902-1966)
En España
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El suelo es la piel de la Tierra
Recurso no-renovable: 1.000 años para generar un centímetro de suelo
Imagen del satélite SUOMI , NASA 27.01.2012
Suelo Calcic Rhodoxeralf
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Atmósfera
Hidrosfera Suelo Biosfera
Flujo de gasesPrecipitación
Ciclo de laErosión
Precipitación
Evaporación
Fotosíntesis
Respiración
Evapo-transpiración
Complejidad y funciones del suelo
Hidrosfera Suelo Biosfera
Litosfera
LavadoCiclo de la
meteorización
biomasa
Ciclo del
agua
Ciclo de la
meteorización
Fuente: Lal (2006)
Hipoxia
Papel central de los suelos entre la tierra, el aire, el agua y la vida
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Bacterias Protozoos Hongos Nematodos
Increíble número de organismos vivos
Dentro
de
cada
suelo
Ácaros
Hormigas Termitas Lombrices
MiriápodosArácnidos Mamíferos
Millones de microorganismos, y legiones de pequeños animales
Fuente: EC ( 2010)
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CO2
Fotosíntesis
Estiércol
Cosecha
Ganado
Erosión
Atm
ósfe
ra
Producción
de biomasa
Resíduos
Ciclo global del carbono
Materia orgánica
Contaminación
Movilidad de nutrientes
y contaminantes
Erosión
Población faunística
y microbiana
Descomposición microbiana
y humificación
Respiración microbiana
y mineralización
Acu
ífero
Su
elo
El carbono es el principal componente de la materia orgánica del suelo
Fuente: De la Rosa (2008)
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Caracterización del individuo-suelo
Paisaje Perfíl vertical
Los suelos se clasifican taxonómicamente como los animales o las plantas
Suelo Mollic Hapludalf
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A1
Ap
A2
Suelo Aquic Hapludoll
Ejemplo de suelo con elevado contenido en materia orgánica
A2
B1
B2
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Suelo Typic Xeropsamment
Ejemplo de suelo arenoso ligeramente desarrollado
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de gases / espectrómetro de masa
Caracterización analítica
Aparatos de laboratorio cada vez más precisos y sofisticados
Cromatógrafo
de gases / espectrómetro de masa
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Finca experimental
Información observacional e información experimental
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Variables físicas
Textura Pedregosidad Drenaje
Estructura Densidad aparente Infiltración
Porosidad Retention de agua Conductividad
Costras Compación Profundidad útil
Variables químicas
Arcilla Salinidad Carbonatos
Caracterización de suelos: Principales variables
Arcilla Salinidad Carbonatos
Color Nutrientes Saturación en sodio
Reacción Oxidos de hierro Elementos tóxicos
Variables biológicas
Materia orgánica Abundancia de organismos
Actividad biológica: índice de respiración, actividad enzimática, etc.
Las determinaciones cuantitativas han ido sustituyendo a las aproximaciones cualitativas
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Reconocimiento de suelos*
(*) Estudio geográfico de los suelos mediante la cartografía,inventario o monitorización, y la elaboración de mapas.
Vega parda
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El suelo no es el mismo en todas partes
La gama de suelos es extremadamente variada: Más de 100.000 tipos diferentes
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A1
A2
0
25
50
GPR: Prospección por radar
B
50
75
100
Identificación del perfil del suelo sin necesidad de perforar ni abrir
Fuente: De la Rosa (2008)
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Teledetección espacial
Fuente: REDIAM (2007)
USDA Suborders
Aumento continuo de la resolución y periodicidad de estas técnicas
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Teledetección aérea
Ejemplo de campos agrícolas en regadío (pivot system)
Fuente: earth.google.com
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Atlas de suelos
Escala original 1 / 5.000.000 Fuente: European Commission (1995)
Ejemplo de un mapa de suelos exploratorio, escala 1/1.000.000 - 1/5.000.000
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Cartografía convencional de suelos
Escala original 1 / 1.000.000 Fuente: Instituto Geográfico Nacional (1992)
USDA Suborders
Ejemplo de un mapa de suelos generalizado, escala 1/200.000 - 1/1.000.000
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Análisis e interpolación geoestadística
Ejemplo de cartografía automática de propiedades edáficas
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Interpretación de datos espaciales
Fuente: SCAPE (2006)
Ejemplo de un mapa interpretativo sobre riesgo de erosión de suelos
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Principales suelos de Andalucía
Volcánico Al-05Desértico Al-06 Albariza CA-05Vega CO-07Yermo GR-06 Arenoso H-04
(De la Rosa el al., 198
4).
Salino SE-05 Albariza JA-06
Greda roja Al-01
Bujeo CO-02 Suelo rojo CA-03
Alpino GR-02
Bujeo SE-03
Rendsina JA-08 Tierra parda H-01Laja H-02
Tierra negra H-03 Pseudogley SE-08
Fuente: C
atalogo de Suelos de Andalucía (D
e la Rosa el al., 198
4).
Tierra negra CA-01
Terra rossa CA-06
Suelo rojo SE-01
Tierra parda CO-04
Pardo calizo MA-01
Terra rossa CO-06
Existen muy pocos tipos de suelos mediterráneos que no se encuentren en Andalucía
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Evaluación de suelos*
(*) A partir del mayor y más preciso conocimiento científico de los suelos, las posibilidades de procesar e interpretar los datos han aumentadoextraordinariamente como consecuencia del avance arrollador de lastecnologías de la información.
Ranker de mull
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Descripción del lugar @@@@@@@@@.. 62 variables
Descripción de horizontes @@@@@@@.. 54* “
Análisis químico general @@@@@@@@. 33* “
Sales solubles y elementos trazas @@@@ 27* “
Determinaciones físicas @@@@@@@@.. 9* “
Determinaciones hidraulicas @@@@@@.. 50* “
Máximo número de determinaciones
Determinaciones hidraulicas @@@@@@.. 50* “
Análisis especiales @@@@@@@@@@.. 10* “
Fotografías @@@@@@@@@@@@@@ 4 “
Metadatos @@@@@@@@@@@@@@. 78 “
TOTAL <<<<<<<<<<<<<<.< 327 “
(*) Determinaciones que se repiten en cada horizonte
Para un suelo de 5 horizontes se sobrepasan los 1.500 registros
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Recopilación de datos
Ficha de recogida de datos de suelos anterior a la “Era de la Informatización” (1974)
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Recopilación y armonización
Antigua tarjeta perforada IBM con datos de un horizonte de suelo (1977)
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Sistemas de información de suelos
Fuente: www.m
icroleis.com
Recopilación y armonización de datos geo-referenciados
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Perfiles de suelos informatizados
Más de 1.000 perfiles y 15.000 sondeos de suelos del IRNAS(González, Chaves, Paneque, Mudarra et al.)
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Ejemplo de perfil de suelo informatizado
Otras iniciativas: EU Directive INSPIRE, 2007; IUSS Digital Soil Mapping, 2009
Fuente: www.m
icroleis.com
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Profundidad
útil
Exposición Altitud
TemperaturaEvapo-
transpiración Lluvia Pendiente
Pedregosidad
Fertilidad
natural
Clase de
humedad
Capacidad
retención
agua
Tempero
Agua
disponibleInfiltración Grietas
Capacidad
de campo
Punto
marchitezEscorrentia Percolació
Diagrama de un modelo del sistema suelo-uso
Modelo ACCESS
Temperatura
acumulada
Calidad
del aguaNecesidad
de riego
Sequía Riesgo de
erosiónManejabilidad
FrutalesPatata OlivoAlgodón VidGirasolMaízTrigo Soja
APTITUD / VULNERABILIDAD DEL SUELO
Se pretende la mayor capacidad de explicación y predicción del modelopara generar nuevos escenarios
Fuente: L
ovelandet al. (1995)
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Bases de datos
Modelos de evaluación
CDBm
Clima
SDBm
SueloMDBm
Manejo
Tecnología TICs
Recopilación de datos:
CDBm registros meteorológicosSDBm datos geo-referenciadosMDBm experiencia capturadaModelización bio-física:
ES sistema expertoHM modelo híbridoNN red neuronalQA sistema cualitativoSM modelo estadísticoSS modelo de simulaciónAutomatización de modelos:
PC programa de ordenadorWeb aplicación WWW
Principales inputs
Variables climáticas:
Temperatura mensualPrecipitación mensualPrecipitación máximaAtributos edáficos:
Profundidad útilClase texturalMateria orgánicaTipo de drenajeRetención de aguaParámetros agrícolas:
Tipo de usoPrácticas de manejo
Componentes integrados
MicroLEIS DSS para la evaluación de suelos
PC-
Software
Web-
DesarrollosGI-
Aplicaciones
Automatización y espacialización
SS Terraza BD ES Raizal ER
QA Cervatana LC HM ImpelERO IM
NN Sierra FS SM Aljarafe PW
QA Almagra AS SM Alcor CT
SM Albero CP ES Arenal CR
QA Marisma NF ES Pantanal SC
Web aplicación WWW GI tecnología geográfica
Procesos analizados/outputs
Productividad del suelo:
AS aptitud agrícola (12 cultivos)BD deficiencia bio-climáticaCP productividad agrícola (3 cultivos)FS aptitud forestal (61 especies)LC capacidad de usoNF fertilidad naturalDegradación del suelo:
CR riesgo de contaminaciónCT compactación/traficabilidadER riesgo de erosiónIM impacto/mitigaciónPW plasticidad/manejabilidadSC contaminación específica
Soluciones soportadas
Planificación territorial:
Selección de tierras agrícolasReforestación de tierras marginalesDiversificación de cultivosSegregación zonas vulnerablesProblemas de fertilidad de suelosSistemas de manejo agrícola:
Restauración de materia orgánicaIntensidad de laboreoTiempo de temperoSelección de maquinariaRacionalización de agro-químicosEscenarios futuros:
Impacto climáticoDesarrollo agrícola potencialVulnerabilidad y resilenciaCultivos bio-energéticos Prácticas de adaptaciónSecuestro de carbono
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Portal Web de MicroLEIS
Disponible en Internet desde 1998, con más de 5.000 usuarios registrados
Fuente: w
ww.m
icroleis.com
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Enfoque agro-ecológico*Enfoque agro-ecológico*
Rendsina de mull
(*) Nuevo enfoque para una agricultura realmente sostenible, que trata de compaginar producción y conservación medianteuna dependencia crucial del recurso suelo.
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Ca
pa
cid
ad
pro
du
ctiva
Agricultura y medio ambiente
Degradación del suelo
Ca
pa
cid
ad
pro
du
ctiva
Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fuente: Lal et al. (1989)
La degradación del suelo se vuelve contra su propia capacidad productiva
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Suitability VulnerabilityProductividad
máxima
Vulnerabilidad
mínima
Sostenibilidad en suelos
SustainabilitySostenibilidad
Intensificación agrícola no se relaciona necesariamente con degradación del suelo
Fuente: De la Rosa (2008)
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Identificar los mejores suelos agrícolas
Según la capacidad potencial de uso y aptitud relativa para los cultivos
Tierra negra: Typic Pelloxerert
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Reforestar los suelos agrícolas marginales
Los suelos marginales son el escenario ideal para el proceso de erosiónTierra parda: Lithic Xerochrept
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Diversificar la rotación de cultivos
Estableciendo el tipo de suelo ideal para cada cultivo
Suelo rojo: Calcic Rhodoxeralf
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Proteger las zonas vulnerables
La pérdida de suelo por erosión es grave cuando supera las 10 ton/ha/año
Suelo albariza: Rendollic Arent
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Optimizar el uso adicional de agua
El conocer los suelos es la mejor manera de ahorrar agua
Suelo salino: Salorthidic Fluvaquent
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GPS + Sensor cosecha
GPS
GPS
Tratamientos
Fertilización
Recolección
Mapas de rendimientos
Manejo agrícola de precisión
GPS
Fertilización
Siembra
Mapas de suelos
Laboreo
Prácticas específicas según la variabilidad geográfica de los suelos
Fuente: Robert et al. (1993)
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Otros conocimientos agronómicos
Sobre los cultivos
- Control químico de malezas
- Control biológico de plagas
- Biotecnología:
Cultivos genéticamente modificados
Explotación biológica de nutrientes
Técnicas de bio-remediación
El enfoque agro-ecológico adapta e integra otros conocimientos innovadores
Técnicas de bio-remediación
Tipos de agricultura
- Agricultura de precisión
- Agricultura de conservación
- Agricultura ecológica
- Sistema integrado
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Uso territorial- Identificar las mejores tierras agrícolas
- Reforestar las tierras marginales
- Diversificar la rotación de cultivos
- Segregar las zonas vulnerables
- Delimitar las zonas con problemas de fertilidad
Prácticas de manejo- Restaurar la materia orgánica
- Precisar la intensidad de laboreo
Agricultura a la medida de cada suelo
- Precisar la intensidad de laboreo
- Considerar el tiempo de tempero
- Seleccionar la maquinaria apropiada
- Racionalizar el uso de agro-químicos
Multifuncionalidad- Compatibilizar los cultivos bio-energéticos
- Adaptación al cambio climático
- Aprovechar la capacidad de secuestro de C
No caben normas generales, sino decisiones individualizadas (EU Thematic Strategy for Soil Protection, 2006, 2010, 2012)
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Para más información*Para más información*
Tierra parda
(*) Al margen de las numerosas publicaciones en revistas
científicas que dan prioridad al conocimiento global de lasformaciones edafológicas.
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CatálogoCatálogoCatálogoCatálogo de de de de SuelosSuelosSuelosSuelos
de Andalucíade Andalucíade Andalucíade Andalucía
Agencia de Medio Ambiente
Junta de Andalucía, Sevilla
64 suelos, 271 páginas
ISBN 84 7595 005 1
1984
http://www.juntadeandalucia.es/mediambiente
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Evaluación AgroEvaluación AgroEvaluación AgroEvaluación Agro----ecológica de Suelosecológica de Suelosecológica de Suelosecológica de Suelospara un desarrollo rural para un desarrollo rural para un desarrollo rural para un desarrollo rural sosteniblesosteniblesosteniblesostenible
Diego de la Rosa
CSIC / Mundi-Prensa, Madrid
Libro + CD-ROM20 capítulos, 404 páginas20 capítulos, 404 páginas
ISBN 978 8484763611 (Mundi-Prensa)ISBN 978 8400086503 (CSIC)
2008
http://www.paraninfo.es
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Evenor-Tech spin-off del CSIC