Erosión hídrica en campos de agricultura extensiva

Cuad. Soco Esp. Cien. For. 13: 183-190(2002) « 1 a Reunión sobre Hidrología Forestal»

EROSIÓN HÍDRICA EN CAMPOS DE

AGRÍCULTU-RA EXTENSIVA

Saturnino de Alba Alonso

Opto. Geodinámica. Facultad de CC. Geológicas, Universidad Complutense de MADRID

INTRODUCCIÓN

La degradación del suelo, como consecuen-cia de los procesos de erosión, ha sido recono-cido como el principal proceso indurecono-cido por la actividad humana responsable de la degrada-ción de tierras en zonas áridas (dryland degra-dation, incluye ambientes desde hiperáridos hasta subhumedos secos -UNEp, 1992-). El Atlas del Mundo de Desertificación (World Atlas of Desertification; UNEp, 1992), señala a partir de datos del GLASOD (Global Assessment of Soil Degradation Database) que la degradación de tierras áridas se debe en un 48% a procesos de erosión hídrica, que la erosión eólica es responsable del 39% y que a la degradación química y fisica del suelo (che-mical and physical deterioration) correspon-den el 10% y 4% respectivamente.

En términos generales, la erosión supone la remoción de la capa superficial del suelo, sea cual sea el agente responsable: agua, viento, hielo, actuaciones humanas etc. Como resul-tado, el suelo manifiesta un descenso neto de su fertilidad natural y productividad biológi-ca mediante la reducción del espesor efecti-vo, pérdida de materia orgánica y nutrientes, degradación de la estructura fisica y disminu-ción de la capacidad de retendisminu-ción de agua. La formación de suelo fértil, susceptible de ser económicamente productivo, mediante la

alteración del material original, es un proce-so sumamente lento, medible únicamente en una escala de tiempo geológico (BIRKELAND, 1974; DUCHAUFOUR, 1987). La formación de apenas 5 cm de suelo puede suponer el trans-curso de cientos e incluso miles de años, mientras que los procesos de erosión pueden actuar rápida y drásticamente. El equivalente a 1 cm de espesor de la capa superficial de suelo puede ser eliminado durante una única tormenta de lluvia o viento (LAL, 1990). En condiciones naturales, los procesos responsa-bles de la formación de los suelos y aquellos responsables de su destrucción por erosión, alcanzan un equilibrio tal que asegura el mantenimiento de una capa superficial de suelo capaz de soportar una cubierta vegetal estable. La ruptura del equilibrio suelo-vege-tación-clima, debido a las actividades huma-nas puede llegar a desencadenar la degrada-ción irreversible del suelo y, con ello, limitar tanto su potencial productivo agro-forestal como su capacidad de regeneración y sopor-te de ecosissopor-temas naturales.

INDICES MÁXIMOS TOLERABLES DE PÉRDIDA DE SUELO

S. DE ALBA ALONSO «Erosión hídrica en campos de agricultura extensiva»

Tabla 1. Valores máximos de tolerancia de pérdida de suelo enfunción de la profundidad efectiva del suelo en la que es posible el desarrollo de los sistemas radiculares de la vegetación

Valores de tolerancia de pérdidad de suelo (t/ha año) Prof. efectiva

USLE (SeS, 1973)1 Valle central del Guadalquivir (MOREIRA, 1991)

del suelo (cm) Propiedades físicas Pérdidad de productividad

a b 1 II III

0-25 2.2 2.2 2.2 0.2 0.2

25-50 4.5 2.2 3.3 1.1 1.8

50-100 6.7 f', 4.5 6.7 1.7 2.5

100-150 9.0 6.7 10.8 5.0 7.0

>150 11.2 11.2 11.9 5.3 7.1

1 En MCCORMACK et al. 1982

a.- Suelos con un substrato favorable que pueden ser regenerados mediante prácticas de laboreo, enmiendas de materia orgánica y fertilizantes y otras prácticas de manejo.

b.- Suelos con un substrato desfavorable en los que no resulta económicamente viable su regeneración artificial. 1.- La tolerancia de pérdida de suelo se establece mediante el método de SMITH y STAMEY (1964) a partir de la

profimdidad efectiva del perfil de suelo y de la realación textural entre los horizontes superficiales y subyacentes. Il y IIl.- La tolerancia de pérdida de suelo se establece mediante el método de LOMBARDI y BERTONl (1975) en el

que se evalua el mantenimiento de una profundidad efectiva del suelo adecuada para el sostenimiento de la productividad a un nivel similar al actual.

11.-Niveles de tolerancia sin considerar regeneración de suelos.

III.- Niveles de tolerancia considerando tasas de regeneración de suelos en función de la litología.

humana, la degradación por erosión supone en el caso límite su destrucción irreversible y la desertificación real del territorio. Desde una perspectiva conservacionista el objetivo debe consistir en mantener indefinidamente el potencial productivo de los suelos y, con ello, asegurar la sostenibilidad de las explota-ciones agro-forestales por tiempo indefinido (BROWNING et al., 1947; WISCHMEIER y

SMITH, 1978; FAO, 1983). Con tal fin, es necesario conocer los límites tolerables de perdida del suelo que no supongan una degradación progresiva de éste; es decir, cuando la tasa de pérdida de suelo no sea superior a la de su formación. En términos generales, se considera la cantidad 11,2 ton/ha como el límite máximo de tolerancia de erosión anual (SCHMIDT et al., 1982; FAO,

1988). Esta cantidad corresponde a una capa de suelo de 0.8 mm de espesor, que sea remo-vida uniformemente de la superficie, toman-do como densidad media del suelo 1 ,4g/cm3. No obstante el límite tolerable de pérdida de

suelo varia de manera importante para los distintos tipos de suelos, en función de su estado de conservación, profundidad y pro-piedades fisicas y químicas. En la tabla 1 se recogen los valores máximos de tolerancia de pérdida de suelo adoptados por el Soil Conservation Service del USDA (SCS, 1973; en MCCORMACK et al., 1982) para la

evalua-ción de alternativas de manejo mediante la USLE (Universal Soil Loss Equation). Los valores se presentan en función del espesor efectivo del suelo y oscilan entre 11.2 y 2.2 t ha-1 _año-1 _{para suelos con una profundidad}

Cuad. Soco Esp. Cien. For. 13(2002)

a) Perfil en equilibrio

Bt

.:.Ck

b) Erosión del horizonte A y parte del Bt

Ap

Bt

: Ck

e) Erosión del horizonte Bt y parte del Ck

Ap

Figura 1. Modelo idealizado de las fases defor-mación de suelos truncados en las laderas de campos agrícolas. La situación original

represen-ta un perfil de suelo más o menos uniforme a lo largo de toda la ladera, con horizontes edáficos A, B Y

e,

para acumularse en la base de la misma. Posteriormente, la continuación del proceso erosi-vo determina la eliminación total del solum (hori-zontes A y B), que es acumulado en la base de la pendiente, apareciendo en superficie el horizonte originariamente subsuperficial (cálcico, roca, etc.) de muy reducida o nula fertilidad natural

(después de GALLARDO et al., 1990)

USLE en la tabla 1) en la metodología para la evaluación de los estados erosivos en cuencas hidrográficas (por ej. en ICONA, 1987). Por otro lado, también en España destaca el tra-bajo realizado por MORElRA (1991) para la estimación de los valores máximos de

tole-« 1 a Reunión sobre Hidrología Forestal»

rancia de pérdida de suelo en el Valle central del Guadalquivir (tabla 1). Este último autor aplica dos métodos distintos de evaluación, en función de las propiedades fisicas del suelo y de la predicción de reducción por ero-sión de la productividad. En el primero de los casos, las tolerancias máximas obtenidas resultan muy similares a los valores del SCS

(1973), variando entre 11.9 y 2.2 t ha-l _año-l

para suelos de profundidad efectiva superior a 150 cm e inferior a 25 cm respectivamente. Mientras que en el segundo caso, cuando el autor determina la tolerancia máxima de pér-dida de suelo con la condición de mantener la productividad de los suelos a un nivel equiva-lente al actual durante un plazo de al menos 1000 años, los valores se reducen de forma drástica (tabla 1). Así por ejemplo, la toleran-cia máxima de pérdida de suelo se reduce a

0.2 t ha-l _año-l _{para suelos con una}

profundi-dad inferior a 25 cm, se sitúa entre 1.1 y 1.8 t

ha-l _año-l _{para suelos de 50 cm, entre 1.7 Y}

2.5 t ha-l _año-l _{para suelos de hasta 100 cm y}

tan sólo llega a 7.1 t ha-l _año-l _{en el caso de}

suelos más profundos que 150 cm.

Al mismo tiempo, diversos autores ponen serias objeciones a los métodos de evaluación de la tolerancia de pérdida de suelo basados en establecer ésta en función de valores equi-valentes a las tasas de formación de suelo por procesos de intemperismo químico, debido a la falta de datos concretos sobre la velocidad de estos procesos de edafización (por ej. en

KIRKBY y MORGAN, 1984). En consecuencia,

de acuerdo con LOMBARDI y BERTONI (1975) y MOREIRA (1991) parece más conveniente establecer dicha tolerancia en relación con el mantenimiento en el tiempo de la capacidad productiva del suelo.

PERCEPCIÓN DE LOS EFECTOS DE LA EROSIÓN EN LOS CAMPOS DE AGRICULTURA EXTENSIVA

S. DE ALBA ALONSO

que las prácticas convencionales de laboreo eliminan periódicamente estos rasgos erosi-vos superficiales. Sin embargo, el paisaje característico de los campos de agricultura extensiva de los ambientes mediterráneos muestra una presencia generalizada de suelos truncados en las lomas y hombreras, y en general en los tramos convexos de las lade-ras. Esta elevada abundancia de suelos degra-dados en el paisaje revela la acción de proce-sos erosivos de elevada intensidad. Se trata de perfiles de suelo que han perdido por erosión total o parcialmente los horizontes edáficos superficiales (el solum, horizontes A y B), por 10 que quedan expuestos en superficie los materiales pertenecientes a horizontes

e

1990). La figura 1 muestra un modelo ideali-zado de las fases de truncamiento de los sue-los agrícolas como resultado de sue-los procesos erosivos.

ESTADO DE CONOCIMIENTO EN ESPAÑA

De todo lo anterior, se deduce que el pro-ceso de toma de decisiones respecto a mode-los de gestión del territorio que consideren como premisa la sostenibilidad de la calidad y cantidad de la productividad biológica de los suelos, requiere del conocimiento de las tasas reales (actuales) de degradación por erosión; así como de modelos predictivos que permitan evaluar la respuesta de las distintas alternativas de uso y sistemas de manejo del suelo para las características específicas del territorio.

En cuanto a los estudios realizados en España para evaluar la intensidad de los pro-cesos erosivos destacan los Mapas de Estados Erosivos realizados por el ICONA y finaliza-dos en 1991 (MOPT, 1992). En estos mapas se estimaron las tasas de pérdida de suelo mediante la aplicación de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo, USLE, con-forme a los algoritmos y nomogramas de cál-culo tal como fueron establecidos por WISCH-MEIER y SMITH (1978). El estudio abarcó toda

«Erosión hídrica en campos de agricultura extensiva»

la superficie nacional estructurando el terri-torio en las distintas cuencas hidrográficas y presentándose la cartografia de estados erosi-vos a una escala 1 :400.000. En dicho estudio se concluyó que la tasa de erosión anual media para el conjunto del territorio asciende a 23.3 7 t ha-1 _año-1, es decir más del doble del valor considerado como máximo tolera-ble de pérdida de suelo (11.2 t ha-1 _año-1), que en un 43.8% de la superficie total (22.1 1 06 _{ha) la tasa de erosión hídrica supera este}

último valor y en otro 18.1 % de la superficie total (9.16 106 _{ha) los procesos erosivos se}

manifiestan con una elevada intensidad (MOPT, 1991). Al mismo tiempo, el estudio puso de manifiesto la importancia de la degradación del suelo en los campos agríco-las, dado que el 73% de las pérdidas totales de suelo se produce en los campos de agri-cultura extensiva de cultivos arbóreos, viñe-dos y herbáceos de secano; y hasta el 11 % tiene lugar en terrenos de erial o con matorral y arbolado disperso (figura 2).

De la revisión bibliográfica se concluye que en la actualidad la información de campo disponible resulta claramente insuficiente para validar y calibrar los diferentes modelos existentes para estimar la pérdida de suelo, ya sean estadísticos, empíricos o fisicos (ej. USLE, RUSLE, EUROSEM, WEEP), res-pecto a las distintas condiciones ambientales y características particulares de las áreas mediterráneas y, más concretamente, en los campos de agricultura extensiva del interior peninsular (De alba, 1998). En el caso con-creto de la USLE, numerosos autores ponen de manifiesto que su aplicación sin la corres-pondiente calibración de los monogramas de cálculo da lugar a predicciones de pérdida de suelo con fuertes desviaciones respecto a los valores medidos por diferentes métodos de campo (ver por ejemplo: RISSE et al. 1993;

EVANS, 1995; BERGKAMP, 1996; DE ALBA, 1998)

Cuad. Soco Esp. Cien. For. 13(2002)

Arb ustos y mabrral

(6%)

Pastizales permanentes (1%)

Erial a pasIDs, matorral y

éYb oIadodisperso (12%)

Arbolado

Cultivos herbáceos de secano 38%

« 1 a Reunión sobre Hidrología Forestal»

Cultivos de regadío

3%

Cultivos arbóreos y

viñedos de secano

(35%)

Total sistemas de agricultura

extensiva de secano =: 73%

Figura 2. Distribución de las pérdidas de suelo por erosión hídrica en función de los usos del suelo. Los porcenta-jes se refirieren al valor total de pérdida de suelo para España y se han obtenido a partir de los Mapas de Estados

Erosivos dellCONA (fuente: MOPT, 1991)

constituye los Mapas de Estados Erosivos citados anteriormente. Más aún, la revisión bibliográfica muestra que tampoco se dispo-ne de información adecuada para determinar las pérdidas de suelo que serian tolerables en las distintas situaciones.

En este contexto, cabe destacar el diseño y puesta en marcha en 1995 de la Red de Estaciones Experimentales de Seguimiento y Evaluación de la Erosión y la Desertificación -RESEL- del Proyecto LUCDEME (Lucha contra la Desertificación en el Mediterráneo) del Ministerio de Medio Ambiente (RoJO SERRANO y SÁNCHEZ FUSTER, 1997). En una primera fase la red tiene como objetivo homogeneizar, en el conjunto de estaciones experimentales incluidas en la red, aspectos tales como los tipos de procesos y variables estudiadas, los sistemas y técnicas de adqui-sición de datos en campo, así como los pro-cedimientos de tratamiento y análisis de los resultados obtenidos. En la actualidad la RESEL cuenta con 20 centros de investiga-ción asociados, pertenecientes a diversas Universidades y centros del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), con un total de 41 estaciones experi-mentales distribuidas por 10 comunidades autónomas (figura 3) abarcando una amplia

variedad de situaciones ambientales (biocli-máticas, fisiográficas, geomorfológicas, de usos del suelo, vegetación etc.). Sin embargo, es importante señalar que en el conjunto de estaciones experimentales de la RESEL tan sólo en la Finca Experimental La Higueruela -Santa Olalla, Toledo- (Centro de Ciencias Medioambientales, CSIC) los usos y manejos del suelo corresponden a los de las explota-ciones de agricultura extensiva, característi-cas de toda la región central peninsular y en general de gran parte de la región mediterrá-nea del sur de Europa. Este hecho resulta par-ticularmente destacable dado que, como se comento anteriormente, de acuerdo con los Mapas de Estados Erosivos del ICONA, para el conjunto del territorio nacional el 73% de las pérdidas totales de suelo se produce en campos de agricultura extensiva de secano.

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:

ESTUDIO DE LA EROSIÓN DEL SUELO

EN CAMPOS DE AGRICULTURA

EXTENSIVA, FINCA EXPERIMENTAL LA IDGUERUELA (CCMA, CSIC)

S. DE ALBA ALONSO «Erosión hídrica en campos de agricultura extensiva»

Cl

• Estaciones • Finca Exoerimental La Hiauerue/a

L

ji

Figura 3. Distribución de las estaciones experimentales de la RESEL, se resalta la situación de la finca Experimental La Higueruela (Santa O/alla, Toledo). (Adaptado de ROJO SERRANO Y SANCHEZ FUSTER, 1997)

de los procesos de degradación del suelo por erosión en campos agrícolas en relación con diferentes usos y/o sistemas de manejo del suelo. El proyecto incluye tres líneas básicas de estudio: a) la cuantificación de las tasas de erosión y coeficientes de escorrentía en par-celas experimentales bajo condiciones de llu-via natural (DE ALBA et al., 1994), b) la cuan-tificación de pérdidas de suelo por procesos de reguerización y acarcavamiento en episo-dios extremos de elevada intensidad de lluvia o precipitación acumulada (DE ALBA et al., 1998), y c) el estudio de la erosión y redistri-bución del suelo durante las prácticas de laboreo convencional en laderas cultivadas

(DE ALBA, 1998). Los resultados obtenidos hasta la fecha indican la elevada. intensidad de las pérdidas de suelo por erosión en los campos agrícolas manejados con prácticas de laboreo convencional y, dentro de estos, las pérdidas de suelo son particularmente eleva-das en los campos mantenidos en

condicio-nes de barbecho y desprovistos de cualquier recubrimiento del suelo (DE ALBA et al.,

1999). Al mismo tiempo, se destaca el papel protector del suelo de las cubiertas superfi-ciales de rastrojos y/o vegetación adventicia; así como que, para las condiciones experi-mentales, las prácticas de cultivo mediante no laboreo reducen de forma drástica las pérdi-das de suelo en comparación con los sistemas convencionales de laboreo.

Cuad. Soco Esp. Cien. For. 13(2002)

relación al manejo de barbecho ponen de manifiesto lo inadecuado, para las condicio-nes ambientales mediterráneas semiáridas, de la normativa actualmente vigente de la Política Agraria Común (PAC) de la Unión Europea (Reglamento 154/93 de la VE) que regula la retirada de tierras de la producción (DE ALBA et al., 1999). Más concretamente, el

supuesto establecido en dicho reglamento, en el que se condiciona la concesión de pagos compensatorios por la producción de deter-minados cultivos herbáceos a la retirada rota-toria de un porcentaje de la superficie en explotación (entre ellO Y 15%) que debe ser mantenida en condiciones de barbecho con prácticas convencionales de laboreo.

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