Resumen de Evaluación espacio-temporal de la calidad del agua en una cuenca agrícola mediterránea y propuesta de mejora mediante la restauración de humedales
INTRODUCCIÓN DURANTE LOS ÚLTIMOS 50 AÑOS, EL CRECIENTE DESARROLLO AGRÍCOLA HA LOGRADO SATISFACER EL RÁPIDO INCREMENTO DE LA DEMANDA DE ALIMENTOS EN PAÍSES DESARROLLADOS. EL RIEGO HA REPORTADO BENEFICIOS DIRECTOS EN CUANTO A LA PRODUCCIÓN, E INGRESOS Y BENEFICIOS INDIRECTOS EN CUANTO A UNA MENOR INCIDENCIA DE LOS DAÑOS POR INUNDACIONES EN LAS PARTES BAJAS DE LAS CUENCAS (FAO, 2011). SIN EMBARGO, EN CONTRAPOSICIÓN CON ALGUNOS EFECTOS POSITIVOS DE LA AGRICULTURA EXTENSIVA COMO EL MANTENIMIENTO DE LA COBERTURA VEGETAL EN AGROECOSISTEMAS SEMIÁRIDOS, EL DESARROLLO DE LA AGRICULTURA INTENSIVA HA OCASIONADO IMPACTOS NEGATIVOS PARA EL MEDIOAMBIENTE.
EN ESTE SENTIDO, SE CONSIDERA QUE LA AGRICULTURA ES LA PRINCIPAL ACTIVIDAD USUARIA DE AGUA DULCE A NIVEL MUNDIAL (FAO, 1997), Y LA PRINCIPAL FUENTE DE COMPUESTOS NITROGENADOS EN LOS AMBIENTES ACUÁTICOS EUROPEOS (GRIZZETTI ET AL., 2005).
DEBIDO A LA INFLUENCIA DE LOS DIFERENTES USOS DEL SUELO, EN ESTE CASO DEL USO DE SUELO AGRÍCOLA, Y A LAS MÚLTIPLES ACTIVIDADES ASOCIADAS QUE PUEDEN AFECTAR A LA CALIDAD DEL AGUA, ESTE PROBLEMA HA DE SER TRATADO DESDE UNA PERSPECTIVA QUE COMBINE EL ASPECTO ESPACIAL CON LA VARIABILIDAD TEMPORAL. POR ESTO, A LA HORA DE TOMAR MEDIDAS QUE SEAN EFECTIVAS PARA MITIGAR LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUPERFICIALES EN LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS, ES ESENCIAL EL CONOCIMIENTO EXHAUSTIVO DE LOS PATRONES ESPACIALES Y TEMPORALES SEGUIDOS POR LOS CONTAMINANTES. ADEMÁS, LAS CONDICIONES METEOROLÓGICAS TAMBIÉN AFECTAN A LA MOVILIZACIÓN DE LOS NUTRIENTES. LOS PERIODOS HIDROLÓGICAMENTE ACTIVOS, PARTICULARMENTE LAS LLUVIAS INTENSAS A LAS CUALES VAN ASOCIADAS LAS CRECIDAS DE LOS RÍOS, SON IMPORTANTES Y HAN DE SER CONSIDERADOS, YA QUE DURANTE ESTOS EVENTOS SE PRODUCEN CAMBIOS DE FORMA RÁPIDA EN LAS CONCENTRACIONES DE LOS CONTAMINANTES (BUDA Y DEWALLE, 2009) QUE VAN A INFLUIR EN LA CALIDAD DE LAS AGUAS SUPERFICIALES.
ASIMISMO, UNO DE LOS PRINCIPALES DESAFÍOS EN EL ÁMBITO AGRÍCOLA ES LOGRAR UN AUMENTO DE LA PRODUCCIÓN LIGADO A UNA DISMINUCIÓN DE LOS CONTAMINANTES EN LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS (TILMAN ET AL., 2002). EN ESTE SENTIDO, LA CREACIÓN Y RESTAURACIÓN DE HUMEDALES AÚNA LA MEJORA DE LA CALIDAD DEL AGUA CON LA PROTECCIÓN Y LA RECUPERACIÓN DEL ENTORNO NATURAL Y DE LA BIODIVERSIDAD, Y HA SIDO PLANTEADA POR VARIOS AUTORES COMO ESTRATEGIA PARA ALCANZAR EL DESARROLLO SOSTENIBLE DE LA AGRICULTURA POR SU CAPACIDAD PARA MITIGAR EL IMPACTO DE LAS FUENTES DE CONTAMINACIÓN DIFUSAS (MITSCH ET AL., 2001; ZEDLER, 2003). ADEMÁS, LOS HUMEDALES RESTAURADOS O CREADOS DE NUEVO PUEDEN PROVEER UNA SERIE DE SERVICIOS INTEGRADOS ADAPTADOS A LAS NECESIDADES ECOLÓGICAS Y SOCIALES LOCALES (MORENO-MATEOS, 2008), Y A DÍA DE HOY ES IMPRESCINDIBLE LA CONSIDERACIÓN CONJUNTA DE LAS CUESTIONES ECOLÓGICAS JUNTO CON LOS REQUERIMIENTOS SOCIALES, Y BUSCAR A SU VEZ UN RENDIMIENTO ECONÓMICO MÁXIMO.
LA ZONA DE ESTUDIO ELEGIDA PARA LLEVAR A CABO ESTA TESIS DOCTORAL FUE LA CUENCA DEL RÍO FLUMEN (HUESCA, ESPAÑA), YA QUE SE CARACTERIZA POR SU VARIABILIDAD ESPACIAL EN TÉRMINOS DE USOS DEL SUELO (FORESTAL, URBANO Y AGRÍCOLA), Y EN SU PARTE SUR CUENTA CON UNA ACTIVIDAD AGRÍCOLA DE REGADÍO INTENSIVA. EN ESTE ÁREA DE LA CUENCA LA RELEVANCIA DE LOS NITRATOS COMO VARIABLE DE ORIGEN AGRÍCOLA HA SIDO MOSTRADA POR DIFERENTES INVESTIGACIONES (MARTÍN-QUELLER ET AL., 2010; COMÍN ET AL., 2014), Y POR TANTO ELEGIDA COMO VARIABLE PRINCIPAL DE ESTUDIO.
PARA ELLO, LA HIPÓTESIS GENERAL PLANTEADA FUE QUE “LA ESTACIONALIDAD DE LOS USOS DEL SUELO Y LOS FACTORES METEOROLÓGICOS INFLUYEN EN LA DINÁMICA DE LOS CONTAMINANTES” Y QUE “LA RESTAURACIÓN DE HUMEDALES ES UNA HERRAMIENTA ÚTIL PARA LA ELIMINACIÓN DE NO3- Y COMPATIBLE CON REQUERIMIENTOS SOCIO-ECONÓMICOS”, MARCÁNDONOS EL OBJETIVO GENERAL DE CONOCER LOS PATRONES QUE SIGUEN LOS CONTAMINANTES, EN PARTICULAR NITRATOS, EN EL RÍO FLUMEN BAJO DIFERENTES CIRCUNSTANCIAS ESPACIALES, ESTACIONALES Y ANTE EVENTOS PUNTUALES DE CRECIDAS, Y DESDE DE ESTE PUNTO DE PARTIDA, COMPRENDER EL FUNCIONAMIENTO DE LOS HUMEDALES RESTAURADOS PARA ESTABLECER UN MODELO QUE PERMITA OPTIMIZAR SU EFICACIA BAJO DIFERENTES CRITERIOS.
DESARROLLO TEÓRICO LA EVALUACIÓN DE LOS PATRONES HIDROLÓGICOS DENTRO DE UNA CUENCA HA SIDO REALIZADA HABITUALMENTE MEDIANTE TÉCNICAS ESTADÍSTICAS MULTIVARIANTES COMO EL ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES, REGRESIÓN LINEAL O ANÁLISIS CLUSTER JERÁRQUICO. SIN EMBARGO, PARA LA CORRECTA INTERPRETACIÓN DE LAS CAUSAS O LOS ELEMENTOS QUE AFECTAN A LAS TENDENCIAS SEGUIDAS POR LAS VARIABLES ESTUDIADAS, ES NECESARIO EL ANÁLISIS CONJUNTO DE LAS MISMAS JUNTO CON EL ASPECTO ESPACIAL Y TEMPORAL O ESTACIONAL. DADAS LAS CARACTERÍSTICAS A NIVEL ESPACIAL Y EN TÉRMINOS DE USOS DEL SUELO DE LA ZONA DE ESTUDIO (FORESTAL, URBANO Y AGRÍCOLA), ASÍ COMO LA NECESIDAD DE EVALUAR LA INFLUENCIA DE LAS ACTIVIDADES QUE TIENEN LUGAR EN CADA ZONA DE LA CUENCA Y LA ESTACIONALIDAD DE LAS MISMAS, SE HIZO PATENTE LA NECESIDAD DE DESARROLLAR UN PROTOCOLO DE MUESTREOS, ASÍ COMO DE UTILIZAR HERRAMIENTAS EFICACES QUE LOGRARAN ANALIZAR CONJUNTAMENTE LA INFLUENCIA DE CADA FECHA DE MUESTREO, LAS ESTACIONES DE MUESTREO Y LAS VARIABLES CARACTERÍSTICAS DE LA CALIDAD DEL AGUA. POR ELLO, TRAS UNA EVALUACIÓN INICIAL DE LA CUENCA EN TÉRMINOS DE USOS DEL SUELO A TRAVÉS DE LA APLICACIÓN DE UN ANÁLISIS CLUSTER JERÁRQUICO, CUYOS RESULTADOS AGRUPARON LAS DIFERENTES ESTACIONES DE MUESTREO EN FUNCIÓN DEL USOS DEL SUELO EN EL CUAL ESTABAN UBICADAS, SE APLICÓ UN ANÁLISIS TRIÁDICO PARCIAL A LOS DATOS OBTENIDOS DURANTE LOS MUESTREOS REALIZADOS EN LA TEMPORADA DE RIEGOS EN LAS ZONAS AGRÍCOLAS Y URBANAS DE LA CUENCA. ESTA TÉCNICA ESTADÍSTICA HA SIDO UTILIZADA EN DIFERENTES CAMPOS DE LA ECOLOGÍA ASÍ COMO EN DISTINTAS ZONAS DE ESTUDIO, BIEN PARA EVALUAR LA DISTRIBUCIÓN ESPACIOTEMPORAL DE VARIOS GRUPOS DE INVERTEBRADOS EN EL SUELO DE UNA ZONA AL ESTE DE COLOMBIA (JIMÉNEZ ET AL., 2006); PARA ESTUDIAR LA DINÁMICA DE DIFERENTES PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS Y FOTOSINTÉTICOS EN EL CANAL DE LA MANCHA (NAPOLÉON ET AL., 2012), O CON EL OBJETIVO DE CARACTERIZAR LAS VARIACIONES HIDROQUÍMICAS EN TÉRMINOS ESPACIALES Y TEMPORALES DE UN ACUÍFERO CERCANO A LUXEMBURGO Y SU RELACIÓN CON LAS ACTIVIDADES HUMANAS (GOURDOL ET AL., 2013). A PARTIR DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE ASOCIÓ CADA CONTAMINANTE A SU FUENTE DE ORIGEN (CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA, CLORUROS, SULFATOS, SODIO Y MAGNESIO CON ZONAS AGRÍCOLAS; AMONIO, FÓSFORO TOTAL, FOSFATOS Y NITRATOS CON ZONAS URBANAS). ASIMISMO, LOS RESULTADOS INDICARON LA INFLUENCIA DE LA INTENSIDAD DEL RIEGO EN LOS PATRONES SEGUIDOS POR LOS CONTAMINANTES.
DADA LA NECESIDAD DE UN ESTUDIO AÚN MÁS DETALLADO DE LOS PATRONES HIDROLÓGICOS QUE TIENEN LUGAR EN LA CUENCA DEL RÍO FLUMEN, Y CON EL OBJETIVO DE PROBAR LA IMPORTANCIA DE LOS NITRATOS COMO VARIABLE DE ORIGEN AGRÍCOLA (MARTÍN-QUELLER ET AL., 2010; COMÍN ET AL., 2014), SE LLEVO A CABO UN ESTUDIO A UNA ESCALA TEMPORAL MÁS CORTA. DE ESTA MANERA, SE ANALIZÓ LA INFLUENCIA DE LAS CRECIDAS DEL CAUDAL EN LOS PATRONES SEGUIDOS POR LOS MISMOS. PARA ELLO SE COMPARARON LOS RESULTADOS DE MUESTREOS DURANTE CONDICIONES HIDROLÓGICAS ESTABLES CON DATOS OBTENIDOS DURANTE EVENTOS DE CRECIDAS EN EL CAUDAL. PARA EL PRIMER CASO SE LLEVARON A CABO MUESTREOS MANUALES SEMANALES, Y PARA EL SEGUNDO SE INSTALARON UNA SONDA MULTIPARAMÉTRICA (QUE MEDÍA LA CONCENTRACIÓN DE NITRATOS Y EL NIVEL DEL AGUA ENTRE OTROS PARÁMETROS) Y UN MUESTREADOR AUTOMÁTICO QUE TOMABA MUESTRAS DE AGUA ANTE VARIACIONES EN EL CAUDAL DEL RÍO. LOS DATOS OBTENIDOS EN ESTE PROTOCOLO DE MUESTREOS SE TRATARON CON UNA MATRIZ DE CORRELACIÓN DE PEARSON Y UN ANÁLISIS CLUSTER JERÁRQUICO. ASIMISMO, SE REALIZÓ UN ANÁLISIS DE LOS FENÓMENOS DE HISTÉRESIS (CAMBIOS EN LA CONCENTRACIÓN DE NITRATOS EN FUNCIÓN DE LOS CAMBIOS EN EL CAUDAL), CON EL OBJETIVO DE OBTENER INFORMACIÓN RELEVANTE ACERCA DEL ORIGEN DE LOS NITRATOS EN CADA EPISODIO. LOS RESULTADOS INDICARON LA INFLUENCIA DE LOS FLUJOS DE RETORNO DE RIEGO INCLUSO DURANTE ESTOS EVENTOS DE CRECIDA, PONIENDO DE MANIFIESTO QUE, EN CUENCAS SEMIÁRIDAS DE REGADÍO ES NECESARIA LA CONSIDERACIÓN CONJUNTA DE LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA Y DE LA INFORMACIÓN REFERENTE A LAS ACTIVIDADES AGRÍCOLAS DE LA ZONA PARA MITIGAR DE FORMA EFICAZ ESTE TIPO DE CONTAMINACIÓN.
TRAS LA EVALUACIÓN INICIAL DE LA CUENCA DEL FLUMEN EN TÉRMINOS DE CALIDAD DEL AGUA, SE PROPUSO LA RESTAURACIÓN DE HUMEDALES PARA MITIGAR LAS DESCARGAS DE NITRATOS AL RÍO EN LA ZONA AGRÍCOLA DEL ÁREA DE ESTUDIO. LA CAPACIDAD DE ESTOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS PARA MEJORAR CALIDAD DEL AGUA Y ESPECIALMENTE SU EFICACIA COMO FILTRO DE NUTRIENTES, ESPECIALMENTE DERIVADOS DEL NITRÓGENO, HA SIDO PROBADA POR DIFERENTES TRABAJOS (COMÍN ET AL., 2014). ASIMISMO, SON NUMEROSOS LOS AUTORES QUE HAN TRATADO LA CREACIÓN Y RESTAURACIÓN DE HUMEDALES COMO UNA MEDIDA ECONÓMICA VENTAJOSA PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DIFUSA DE ORIGEN AGRÍCOLA (BYSTRÖM ET AL., 1998; MITSCH ET AL., 2001). PARA ELLO, SE UTILIZARON DOS TIPOS DISTINTOS DE HUMEDALES: “IN-STREAM” Y “OFF-STREAM”, LOGRÁNDOSE ALTOS ÍNDICES DE ELIMINACIÓN EN LOS TRES AÑOS SIGUIENTES A LA FINALIZACIÓN DE LAS OBRAS. MEDIANTE UN ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES Y UNA MATRIZ DE CORRELACIÓN DE PEARSON SE ANALIZARON LOS FACTORES RELACIONADOS CON LA ELIMINACIÓN DE NITRATOS EN LOS DIFERENTES PERIODOS AGRÍCOLAS (ESTACIÓN DE RIEGO, ESTACIÓN DE NO RIEGO), MOSTRANDO QUE, AUNQUE LOS INPUTS ELEVADOS DE NITRATOS PUEDEN CONSTITUIR UN ELEMENTO FAVORABLE PARA LA ELIMINACIÓN DE LOS MISMOS (GALE ET AL., 1993), AL ALCANZAR VALORES MUY ELEVADOS TAMBIÉN PUEDEN RESULTAR UN FACTOR LIMITANTE EN ESTE PROCESO.
FINALMENTE, CON EL OBJETIVO DE LOGRAR LA APLICABILIDAD DEL TRABAJO REALIZADO, SE EFECTUÓ LA COMPARACIÓN DE DOS MÉTODOS MULTI-CRITERIO (FÓRMULA DE IDONEIDAD Y ALGORITMO PASO A PASO) PARA UBICAR HUMEDALES EN SU EMPLAZAMIENTO MÁS ÓPTIMO, EN BASE A ASPECTOS ECOLÓGICOS, BIO-FÍSICOS, ECONÓMICOS, E INTRODUCIENDO EL CRITERIO SOCIAL, RARAMENTE UTILIZADO EN INVESTIGACIONES SIMILARES. DE ESTA MANERA, ADEMÁS DE INTEGRAR ESTE ASPECTO SOCIAL, SE PROPONEN Y COMPARAN DOS MÉTODOS QUE AMPLÍAN LA INFORMACIÓN PROPORCIONADA POR INVESTIGACIONES SIMILARES (NEWBOLD, 2005; MORENO-MATEOS ET AL., 2010; COMÍN ET AL., 2014). LOS RESULTADOS INDICARON QUE UNA COMBINACIÓN DE AMBOS MÉTODOS, EL PRIMERO PARA SELECCIONAR LOS SITIOS POR SU IDONEIDAD BIOFÍSICA, Y AÑADIÉNDOLE DESPUÉS LOS CRITERIOS UTILIZADOS EN EL MÉTODO DEL ALGORITMO, PODRÍA SER LA MEJOR OPCIÓN.
CONCLUSIÓN LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN EL DESARROLLO DE ESTA TESIS DOCTORAL INDICARON QUE EL PROBLEMA DE LA CONTAMINACIÓN POR NO3- EN EL RÍO FLUMEN HA DE ABORDARSE BAJO LA DOBLE PERSPECTIVA DE (1) MEJORAR LA GESTIÓN DE LAS PRÁCTICAS AGRARIAS Y (2) RESTAURAR HUMEDALES Y ZONAS DE RIBERA. COMBINANDO AMBOS ENFOQUE SE PODRÍA LOGRAR UNA REDUCCIÓN DE HASTA DEL 90 % DE LA DESCARGA TOTAL DEL NO3- QUE LLEGA AL RÍO.
ASIMISMO, REVELARON COMO CIERTA LA HIPÓTESIS GENERAL PLANTEADA REVELANDO QUE “LA ESTACIONALIDAD DE LOS USOS DEL SUELO Y LOS FACTORES METEOROLÓGICOS INFLUYEN EN LA DINÁMICA DE LOS CONTAMINANTES” Y QUE “LA RESTAURACIÓN DE HUMEDALES ES UNA HERRAMIENTA ÚTIL PARA LA ELIMINACIÓN DE NITRATOS, SIENDO COMPATIBLE CON LOS REQUERIMIENTOS SOCIO-ECONÓMICOS”. ADEMÁS, A PARTIR DEL TRABAJO REALIZADO SE HAN DESARROLLADO METODOLOGÍAS Y PROPUESTO NUEVAS ESTRATEGIAS PARA TRATAR EL PROBLEMA DE LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUPERFICIALES EN ZONAS AGRÍCOLAS, BUSCANDO LA APLICABILIDAD DE LAS MISMAS DESDE LA BASE DE UNA PERSPECTIVA CIENTÍFICA.
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