Resumen de Assessing soil redistribution and sediment apportionment from different land uses: geospatial analysis and modelling in a mountain agroecosystem
https://www.educacion.gob.es/teseo/teseo/almacenarInfo.do Los agroecosistemas Mediterráneos de montaña han experimentado secularmente intervenciones de la actividad humana como la eliminación de bosques y la cubierta vegetal para el desarrollo y la expansión de la agricultura de secano destinada a la subsistencia de las comunidades locales. Su principal impacto ha sido el incremento de las superficies de terreno proclives a la erosión junto con el aumento de la exportación de sedimentos a los cauces acentuada en las últimas décadas con la mecanización agraria. Sin embargo, este proceso se invirtió a mediados del siglo XX debido a diversos cambios socioeconómicos y posteriormente a la política agraria común que provocaron un éxodo rural y el abandono de estos sistemas. Este abandono permitió la recuperación de la vegetación y la consiguiente variación en la cobertera vegetal. Estos factores junto con la intensificación agrícola y la repoblación forestal han afectado de manera significativa al comportamiento hidrológico, las propiedades del suelo y las tasas de exportación de sedimentos en los agroecosistemas de montaña mediterráneos.
El objetivo principal de esta investigación es analizar el efecto de los cambios en los usos del suelo junto con el impacto de las diferentes prácticas agrícolas en la conectividad hidráulica, la redistribución del suelo, sus propiedades fisicoquímicas, así como en la procedencia de los sedimentos exportados a los cursos de agua. Para conseguir este objetivo, se seleccionó una cuenca de tamaño medio (23 km2) localizada en la parte central de la cuenca del Ebro (NE España), representativa de los agroecosistemas de las montañas mediterráneas. El área de estudio ha permanecido cultivada casi en su totalidad hasta principios del siglo pasado. Sin embargo, después del abandono acaecido en la década de los 60 sólo el 16.5% de la cuenca se ha mantenido cultivado mientras que las áreas forestales bien de repoblación o de revegetación han pasado a ocupar el 83.5% de la superficie de la cuenca.
En esta investigación se han implementado diferentes técnicas y metodologías, las cuales se han agrupado en dos líneas principales. Por un lado aquellas que analizan la variación en la conectividad hidráulica, las propiedades del suelo, los cambios en la cubierta vegetal y las tasas de redistribución del suelo. Por otro, las englobadas en la técnica de fingerprinting para el rastreo de la procedencia de los sedimentos que llegan a los cursos de agua. En el primer grupo cabe destacar la creación de un índice de conectividad hidráulica y su análisis antes y después del abandono de tierras en la cuenca. Además, mediante el uso del radioisótopo 137Cs se han cuantificado las tasas de redistribución del suelo en los distintos usos y se han comparado con propiedades del suelo como el tamaño de partícula o la cantidad de materia orgánica. En tercer lugar, se llevó a cabo un análisis de la distribución espacial de las propiedades fisicoquímicas del suelo junto con algunos nutrientes como el carbono orgánico de suelo o el nitrógeno total. Finalmente, mediante el uso de imágenes de satélite se monitorizó el cambio que la cubierta vegetal ha experimentado en las últimas décadas, correlacionando a su vez estas imágenes con datos del contenido de carbono y nitrógeno.
Por otro lado, para obtener la información acerca de cuáles son las áreas que exportan sedimentos a los cursos de agua se han aplicado métodos de vanguardia como la técnica de fingerprinting junto a modelos de desmezcla. Para ello se ha desarrollado un modelo de desmezcla como paquete de R denominado FingerPro. Además, ya que la técnica requiere de diferentes métodos estadísticos para la selección de los trazadores, aquellos más utilizados por la comunidad científica se han incluido en este paquete como funciones adicionales. Sin embargo, los métodos estadísticos clásicos presentan varias limitaciones, siendo la principal que el uso de un método u otro puede dar lugar a la selección de diferentes trazadores, resultando así diferentes resultados de los modelos. Para superar la limitación de los métodos estadísticos clásicos, se ha desarrollado un nuevo método de selección de trazadores que previene la inclusión de trazadores no conservativos y discordantes, mejorando las capacidades de los métodos previos. Finalmente, mediante el uso de estas técnicas con distintos tipos de trazadores tales como radionucleidos, geoquímica elemental, propiedades magnéticas e isótopos estables ha sido posible cuantificar el efecto de eventos extremos de tormenta, las prácticas agrícolas y la tala en los bosques de repoblación, así como su impacto en la variación de los aportes de sedimento y su procedencia.
Las diferentes técnicas implementadas para cuantificar y modelar el efecto del abandono de tierras, la distribución espacial de usos del suelo y las prácticas asociadas a estos han dado lugar a conclusiones similares. Una de las principales conclusiones es que son las tierras de cultivo las que presentan menor contenido en nutrientes, experimentan mayores tasas de redistribución de suelo y las que producen una mayor exportación de sedimento a los cursos de agua. Además, se ha comprobado que las prácticas agrícolas son uno de los mayores desencadenantes del aumento en las exportaciones de sedimento y contaminantes a los cauces. También se observó que durante las tareas de clareo de los pinares de repoblación las áreas afectadas producen una mayor contribución de sedimentos a los cauces lo cual se pudo monitorizar gracias al uso pionero de los trazadores CSSI en ambientes Mediterráneos. Por otro lado, los resultados de esta investigación han evidenciado el gran impacto de eventos extremos de tormenta en términos de erosión en toda la cuenca, produciendo además una gran exportación de sedimentos constituyendo uno de los procesos de mayor afectación en los agroecosistemas mediterráneos de montaña.
Los resultados obtenidos han permitido comprender el impacto de los cambios de l uso de la tierra en las propiedades del suelo y su redistribución, lo que es esencial para la gestión de la tierra en los frágiles agroecosistemas mediterráneos. La creación de un paquete de software libre junto con un método mejorado de selección de trazadores ha permitido rastrear con éxito la procedencia de los sedimentos exportados, lo cual no podría haberse logrado con los métodos convencionales. Además los resultados de la técnica de fingerprinting, resaltan los peligros de las tormentas excepcionales al incrementar en gran medida la exportación de partículas finas y modificar la contribución de las distintas fuentes de sedimento respaldando así la protección de las tierras de cultivo, especialmente en períodos de ausencia de cobertura vegetal y mayor ocurrencia de tormentas convectivas para evitar la pérdida de suelo fértil y la exportación de contaminantes a los cursos y cuerpos de agua aguas abajo.
