Carolina Boix Fayos, Joris de Vente, Joris Eekhout, María Almagro, Elvira Díaz Pereira, Raquel Luján Soto, Javier Martínez, Pedro Pérez-Cutillas, Juan Albaladejo, Víctor Castillo y María Martínez-Mena.
El 17 de Junio se celebra el día de lucha contra la desertificación y la sequía de las Naciones Unidas (#2019WDCD), definido por la Convención de Lucha contra la Desertificación (https://www.unccd.int/actions17-june-world-day-combat-desertification/celebrate-2019wdcd). Este año, además, se cumplen 25 años de la firma de la Convención en París en 1994. En la misma participan 197 países y ha contribuido en toda esta etapa a la definición y concienciación del problema y a la búsqueda de soluciones impulsando el manejo sostenible de tierras. Recientemente la Convención introdujo un cambio de paradigma en la lucha contra la desertificación lanzando el concepto de Neutralidad en la degradación de tierras (Land Degradation Neutrality, LDN). Éste tiene como objetivo mantener o estimular el capital natural de tierras (suelo) y sus servicios ecosistémicos asociados (Cowie y colaboradores, 2018).
Foto 1. Erosión concentrada (cárcava) en almendro de secano aterrazado sobre litología margosa, sin mantenimiento de terrazas. Tasa de erosión media de 70 toneladas/hectárea/año (Foto: Carolina Boix Fayos y María Martínez-Mena).
Desde el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), el grupo de Erosión y Conservación de Suelos y Aguas lleva trabajando varias décadas en el estudio de los procesos involucrados en la desertificación, tanto en la definición de los problemas, como en la búsqueda de soluciones. Parte de nuestros estudios se centra en la degradación de los suelos y las consecuencias ambientales y sociales de los mismos, así como su conservación y restauración. Otros investigadores del equipo trabajan también en la adaptación de la vegetación al cambio climático (www.soilwaterconservation.es). En todos estos años hemos aprendido que el cambio de percepción sobre el suelo como capital natural, va de la mano de la implementación de soluciones sostenibles para su conservación, y todos los beneficios socioecológicos que conlleva.
Figura 1. Lema del 25 aniversario de la creación de la Convención de Lucha contra la Desertificación y el día mundial de Lucha contra la Desertificación.
La erosión, un proceso natural acelerado por la excesiva degradación de tierras.
La erosión constituye un proceso de degradación de suelos, que junto con otros como la compactación, la salinización, la pérdida de materia orgánica, pérdida de nutrientes, la degradación de la estructura del suelo, que a su vez se asocian al deterioro de la capacidad de retención de agua, y la reducción de la infiltración, está presente en numerosas zonas del campo natural y cultivado de la Región de Murcia. Todo ello comporta una pérdida de la biodiversidad y del capital natural que provee el suelo como sustrato de procesos ecológicos y como filtro para numerosos procesos geomorfológicos.
Foto 2 y 3. Cárcava abierta en almendro de secano en terreno nivelado (izquierda), cárcavas en terreno de cereal en barbecho (derecha). (Fotos: Carolina Boix Fayos y Elvira Díaz Pereira).
Uno de los principales temas abordados durante estos años, desde nuestro grupo de investigación, ha sido la medición de tasas de erosión de suelos en campo y el análisis del funcionamiento de los procesos erosivos. La variabilidad de las tasas de erosión en la Región de Murcia es grande dependiendo de la escala de medición, las variables ambientales (litología, cubierta vegetal, pendientes, condiciones climáticas), los usos y manejo del suelo.
En mediciones realizadas en campos de cultivo, los últimos datos apuntan a medias anuales de pérdidas de suelo por erosión entre 0,5 y 4 toneladas/hectárea/año en zonas agrícolas en secano, en función del uso de suelo, la litología y pendiente local. Estas mediciones recogen en su mayoría procesos de erosión superficial (salpicadura, erosión laminar, regueros permanentes o efímeros). Estas tasas están muy por encima de lo que se conoce como la tasa tolerable de erosión (tasa en la que se asegura que la tasa de formación de suelo para el mantenimiento de todas sus funciones está por encima de la tasa de erosión). Hay varias aproximaciones a la misma, los últimos estudios consideran en Europa una tasa de erosión por encima de 1 tonelada/hectárea/año como no sostenible a largo plazo (Verheijen y colaboradores, 2009). Sin embargo, eventos extremos de precipitación pueden dar lugar a tasas de erosión mucho más elevadas, que son responsables de la mayor parte de la erosión producida.
Aunque la mayoría de los estudios sobre erosión se han desarrollado en agroecosistemas de secano, recientemente hemos empezado a trabajar en regadío, donde los primeros resultados indican altas tasas de erosión debido a la enorme compactación de los suelos, pobres en materia orgánica y con muy escasa cubierta de vegetación, dependiendo del marco de plantación.
A escala de pequeñas cuencas de drenaje, con variedad de litologías, obtenemos una gran variabilidad de tasas de erosión, con una media de 11± 22 toneladas/hectárea/año (Quiñonero Rubio y colaboradores , 2016). Estas tasas de erosión son mayores que las obtenidas en campos de cultivo, debido a que al aumentar la escala de observación, aparecen otros procesos de erosión, que movilizan gran cantidad de sedimento, tales como la erosión por cárcavas, el colapso de márgenes laterales de los ríos y la propia erosión del lecho fluvial. Al mismo tiempo cuando observamos en superficies mayores, encontramos zonas de sedimentación o depósito de sedimentos que cierran el ciclo erosivo, por ejemplo en las llanuras aluviales de ríos y ramblas o pequeños conos aluviales al pie de terrazas de cultivo.
Foto 4. Mantenimiento de parcelas de erosión en campo nivelado de cereales (Foto: María Martínez-Mena, Eloísa García e Inmaculada Montoya).
Si analizamos la erosión a una escala aún más amplia, cuantificamos tasas medias de exportación de sedimentos hacia los embalses de la cuenca del Segura alrededor de 3 toneladas/hectárea/año, al aparecer dentro de la misma cuenca hidrográfica amplias zonas de deposición. Sin embargo, esta tasa afecta a la capacidad del embalse de almacenamiento de agua, afectando al suministro doméstico y al riego y a su función de reducir las avenidas o inundaciones.
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Foto 5 y 6. Izquierda: Muestreador de sedimentos en cauce y medición de caudal, al fondo se puede apreciar desprendimientos de erosión lateral de los márgenes del cauce (cuenca de la Rogativa). Embalse del Taibilla al 33% de su capacidad, se puede apreciar la gran cantidad de sedimentos en las entradas fluviales (Fotos: María Almagro y Joris de Vente).
Así pues la erosión de suelos tiene múltiples efectos, locales y regionales, entre los efectos locales tenemos el deterioro de los suelos, con la pérdida de sus funciones como por ejemplo su potencial como hábitat para la biodiversidad, su capacidad de retención de agua, su capacidad de almacenar y secuestrar carbono, la pérdida de nutrientes y la reducción de la productividad agrícola. Los efectos regionales incluyen las inundaciones con barro, daños a carreteras y puentes, y la colmatación de embalses que así pierden su capacidad de almacenar agua afectando al suministro doméstico y al riego. En definitiva, los procesos de degradación del suelo, entre los que incluimos la erosión, suponen un deterioro de los servicios ecosistémicos, de los que hablamos más adelante.
Hablemos de soluciones sostenibles: beneficios medioambientales y sociales desde ya a largo plazo
Nuestro enfoque actual trata de buscar soluciones de manejo sostenible para la conservación del suelo y provisión de servicios ecosistémicos, que son los beneficios que el ecosistema genera para la sociedad (por ejemplo: control de la erosión, regulación del clima, disponibilidad de agua, mantenimiento de la biodiversidad, recreación, turismo etc.). Nuestra experiencia abarca trabajo coordinado en distintos aspectos del manejo sostenible en ecosistemas agroforestales. Abarcamos tanto la escala de detalle en fincas agrícolas en estrecha colaboración con los agricultores, como observación y monitorización de procesos en el campo a nivel de rambla, río y cuenca de drenaje. Finalmente llevamos los resultados a escala regional utilizando herramientas de modelización para poder estudiar los resultados en su conjunto, y así proveer a los técnicos, gestores y agricultores de criterios para la gestión y planificación.
Foto 7. Cubierta verde (o abonado verde de Avena y Veza) bajo almendros de secano. Reducción del 70% de las tasas de erosión, reducción de la pérdida de nutrientes por erosión y mejora de propiedades físicas y químicas del suelo.
Nuestros resultados apuntan una reducción de las tasas de pérdidas de suelo por erosión de aproximadamente un 70% cuando aplicamos prácticas sostenibles (p.e. reducción de las pasadas de arado o la incorporación de abonos verdes, siembras de leguminosas, entre el cultivo principal). Esta reducción de la erosión lleva implícita una reducción de las pérdidas de carbono y nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo) que se producen por este proceso y que revierten positivamente en los costes de los agricultores a la hora de abonar el suelo para obtener un mejor rendimiento del cultivo. Un aspecto interesante es que el control de la erosión con tales prácticas sostenibles es prácticamente inmediato a la implementación y que la efectividad es mayor en eventos de lluvias más intensas, que son las responsables de las mayores pérdidas de suelo en la región y que aumentarán en el futuro como consecuencia del cambio climático.
Foto 8. Detalle de las parcelas de la entrada a las parcelas de erosión para monitorización continua en terreno con abonado verde.
Otra de las prácticas sostenibles que estamos experimentando consiste en introducir esquemas de “diversificación” entre los cultivos actuales (www.diverfarming.eu). Por ejemplo intentamos aumentar la cobertura vegetal intercalada entre los cultivos perennes de secano, ya que existe un gran marco de suelo desnudo. Actualmente estamos introduciendo tomillo de invierno (Thymus hyemalis), tápenas (Capparis spinosa) y cártamo o alazor (Carthamus tinctorius) entre las filas de almendro (Prunus dulcis), sin adición de materia orgánica, ya que estas plantas prefieren para su instalación suelos poco evolucionados. Son plantas autóctonas, espontáneas, que actúan a modo de colonizadoras y en muchos casos arraigan en zonas marginales, muy resistentes a la sequía incluso extrema. Sin embargo, aún estamos en las fases previas para conseguir cultivarlas, no sin pocos problemas. Presentan un gran desarrollo radicular entre otros mecanismos de adaptación a los estreses, así crean suelo, bombean nutrientes, aportan materia orgánica y secuestran el carbono. La presencia de esta biomasa mejora la estructura y agregación, la capacidad de retención, de humedad y de aireación del suelo, así como el rendimiento del cultivo principal. Actúan sobre la disminución de la erosión, sobre el aumento de la microbiología del suelo, atraen a diversos polinizadores y fauna beneficiosa por sus floraciones. Estas plantas resultan atractivas por ser medicinales, contener aceites, se utilizan como condimento o alimento, o tintes. Sus usos se han mantenido en el tiempo con mayores o menores picos de interés, pero incluso hoy en día con ellas se pueden explorar nuevos mercados (www. https://cienciacebas.wordpress.com/2018/03/15/la-biodiversidad-en-la-agricultura-conjugar-servicios-ecosistemicos-y-beneficios-economicos/ ).
Foto 9 y 10. Recogida de la almendra en parcelas experimentales con diversificación de tápena (arriba). Detalle de tápena joven en condiciones de extrema aridez entre almendros. ( Fotos: Elvira Díaz-Pereira).
Hemos estudiado también cómo en cuencas hidrológicas, con variados usos del suelo y problemas de erosión, “las soluciones basadas en la naturaleza” que implican, entre otros, el crecimiento estratégico de cobertura vegetal, pueden tener una relación coste-beneficio a largo plazo mayor que cuando se utilizan exclusivamente infraestructuras de obra (por ejemplo el uso de diques de retención sedimentaria). El uso de “infraestructura gris” (obras) es muy eficiente, aunque también más costoso en implementación y mantenimiento, por lo que quizá combinaciones de las mismas con “soluciones verdes”, o basadas en la naturaleza, son opciones sostenibles y eficaces a medio y largo plazo (Boix-Fayos y colaboradores, 2008; Quiñonero-Rubio y colaboradores, 2016).
Consideramos que el manejo sostenible de suelos agrícolas y forestales es una herramienta fundamental para desarrollar y gestionar el potencial de los suelos para proveer servicios ecosistémicos para la sociedad, ante los retos a los que nos enfrentamos debido al cambio climático.
Hemos implementado una variedad de prácticas agrícolas sostenibles, monitorizando con los propietarios diferentes indicadores de la calidad de suelo, su respuesta erosiva, su capacidad de almacenamiento de carbono y su efecto en el rendimiento de las cosechas. A lo largo de una década de investigación hemos podido comprobar los múltiples beneficios ambientales de dichas prácticas sostenibles y su potencial como estrategias de mitigación y adaptación frente al cambio climático. Entre los efectos positivos de dichas prácticas destacan: la mejora de la estructura y la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo, disminución de las pérdidas de suelo y nutrientes por erosión, aumento del secuestro de carbono, reducción de las emisiones de CO2 del suelo a la atmósfera, y un aumento de la fertilidad de los suelos, lo que en su conjunto favorece que estos sistemas agrícolas estén más preparados para adaptarse al cambio climático caracterizado por un aumento los eventos extremos climatológicos como sequías y lluvias fuertes.
Foto 11. Reunión con agentes sociales.
Para poder conocer el impacto de todas estas medidas anteriormente planteadas en áreas muy grandes utilizamos la modelización, que nos permite aplicar los ensayos de campo en regiones enteras. Un trabajo reciente revela cómo las fuertes tormentas y las sequías aumentarán su frecuencia bajo el cambio climático, poniendo en peligro la disponibilidad de agua en la cuenca del Segura (Eekhout y de Vente, 2019). El cambio climático conduce a una redistribución del agua del suelo hacia los embalses (por la disminución de la capacidad de infiltración y de retención de agua de los suelos), y al aumento del estrés de los cultivos y de la vegetación natural. Además, la erosión del suelo aumenta, disminuyendo la capacidad de almacenamiento de los embalses. En este estudio se simulan prácticas de manejo sostenible a gran escala en la cuenca del Segura, particularmente en cultivos de secano, con almendros y viñedos, y los resultados muestran cómo los impactos se revierten, disminuyendo enormemente el estrés de los cultivos y la erosión del suelo.
Figura 2. Esquema de los efectos locales (on-site) del cambio climático sin (izquierda) y con (derecha) aplicación de medidas de manejo sostenible (resultados regionales de modelización). A la izquierda disminución del precipitación un 1%, aumento de la evapotranspiración un 7 %, aumento del estrés hídrico de la planta un 6%, disminución de la infiltración un 6%, disminución del contenido de agua en el suelo de un 11%, aumento de la salida de escorrentía y sedimentos aguas abajo de un 49 y un 55 % respectivamente. Derecha: disminución del precipitación un 1%, aumento de la evapotranspiración un 2 %, aumento del estrés hídrico de la planta un 1%, aumento de la infiltración un 7%, aumento del contenido de agua en el suelo de un 6%, disminución de la salida de escorrentía y sedimentos aguas abajo de un 24 y un 5 % respectivamente (Esquema de Joris Eekhout, de Eekhout y de Vente, 2019).
Oportunidades para la explotación responsable y la agricultura sostenible
Los resultados hasta el momento muestran suficientes indicios sobre cómo un manejo integrado y sostenible de la agricultura de secano puede revertir a medio y largo plazo en una mayor productividad agrícola y, especialmente, en una mejora de servicios ecosistémicos. Éstos son fundamentales para la sociedad tales como el control de la erosión y laminación de avenidas, el aumento de la disponibilidad de agua para los cultivos, el reciclaje y almacenamiento de nutrientes y la regulación de clima mediante la captura y almacenamiento de carbono en los suelos y en la vegetación. Todo ello pasa por el cambio de percepción sobre nuestros suelos. Los suelos no son un mero soporte para que crezca la vegetación natural o cultivada al que se maltrata con cambios de topografía, excesiva mecanización, contaminación, no prevención de la erosión, compactaciones etc., pensando que su estado no tiene importancia, pues toda el agua y nutrientes que necesitan los cultivos podemos adicionarlos. Esto último, además de los costes que implica, no tiene en cuenta las otras funciones y servicios que el suelo genera para la sociedad cuando se encuentra en buen estado. Es un recurso natural valioso con múltiples funciones y proveedor de servicios ecosistémicos clave. Desde este punto de vista los suelos cultivados en secano y regadío, o los desarrollados bajo vegetación no cultivada son un valiosísimo capital natural.
La agricultura de secano, que ocupa el 53 % de la superficie agraria utilizada en España, a menudo marginal y poco productiva y por tanto causa de abandono de explotaciones, despoblación rural y desequilibrios territoriales puede, bajo sistemas de gestión y manejo adecuados, tener un elevado potencial para generar servicios ecosistémicos de gran valor para la sociedad convirtiendo así la marginalidad en oportunidad.
Referencias
Boix-Fayos, C., Martínez-Mena, M. de Vente, J., Barberá, G. G., Castillo, V., 2008. The impact of land use change and check-dams on catchment sediment yield. Hydrological Processes 22, 922-4935.
Cowie, A.,Orr, B., Castillo Sanchez, V.M. y colaboradores, 2018. Land in balance: the scientific conceptual framework for Land Degradation Neutrality. Environmental Science & Policy 79, 25-35.
Eekhout, J.P.C. and de Vente, J., 2019. Assessing the effectiveness of Sustainable Land Management for large-scale climate change adaptation. Science of the Total Environment, 654: 85-93.
Almagro, M., de Vente, J., Boix-Fayos, C., García-Franco, N., Melgares de Aguilar, J., González, D., Solé-Benet, A., Martínez-Mena, M., 2016. Sustainable land management practices as providers of several ecosystem services under rainfed Mediterranean agroecosystems. Mitigation and adaptation strategies for global change, 21:1029–1043.
Quiñonero-Rubio, J.M., Nadeu, E., Boix-Fayos, C. and de Vente, J., 2016. Evaluation of the effectiveness of forest restoration and check-dams to reduce catchment sediment yield. Land Degradation & Development, 27(4): 1018-1031.
Verheijen, F.G.A., Jones, R.J.A., Rickson, R.J., Smith, C.J. (2009). Tolerable versus actual soil erosion rates in Europe. Earth- Science Reviews 94, 23-28.
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