MEDIDA Y PREDICCIÓN DE LA EROSIÓN Y ESCORRENTÍA EN OLIVAR BAJO DIFERENTES SISTEMAS DE MANEJO DE SUELO PROYECTO CAO98-015 J.A. Gómez1 y E. Fereres1,2 1 2
Instituto de Agricultura Sostenible. CSIC; Tfno: 957-499211, Fax: 957-499252, ag2gocaj@uco.es Dpto. de Agronomía, Univ. de Córdoba, Tfno: 957-016057, Fax: 957-016043, ag1fecae@uco.es RESUMEN
Desde el año 1999 se ha venido midiendo la escorrentía y la pérdida de suelo en nueve parcelas experimentales situadas en un olivar en pendiente, 13%. Los resultados experimentales indican que el no laboreo con suelo desnudo es el sistema que pierde más suelo (7.5 Tm ha-1 año-1) y más escorrentía superficial (12% de coeficiente de escorrentía), mientras que la cubierta sembrada en otoño y segada en primavera es el que menos suelo (0.2 Tm ha-1 año-1) y escorrentía superficial (1.8% de coeficiente de escorrentía) genera. El manejo con laboreo convencional (con unas 3-4 labores anuales) produjo valores intermedios de pérdida de suelo (4.9 Tm ha-1 año-1) y escorrentía (3.2% de coeficiente de escorrentía). Estos resultados contribuyen a determinar la previsible evolución de ambas variables debido al cambio de manejo de suelo en explotaciones comerciales, especialmente cuando las predicciones de modelos puestos a punto para el olivar coinciden cualitativamente con la tendencia observada. No obstante, más información experimental recogiendo periodos de tiempo más largos, diferentes suelos y diferentes escalas son necesarios.
Palabras clave: Escorrentía, erosión, parcela experimental, modelo de simulación, olivar.
INTRODUCCIÓN Los sistemas de manejo del suelo más extendidos en los olivares andaluces son laboreo convencional, LC, con diferencia el más extendido; no laboreo con suelo desnudo, NL; y cubierta vegetal viva segada química o mecánicamente en primavera, CV. Su sobre la escorrentía superficial y la erosión hídrica ha sido mostrado en diferentes trabajos, fundamentalmente de tipo cualitativo. Determinar cuantitativamente esas diferencias es necesario a la hora de establecer políticas generales y recomendaciones operativas de manejo y conservación de suelo. Existe escasa información experimental que permita cuantificar el previsible impacto de los diferentes sistemas de manejo con confianza, e incluso en ocasiones dilucidar el efecto de determinadas prácticas como en el caso del no laboreo con suelo desnudo. Esta comunicación resume el resultado de los esfuerzos desarrollados por el grupo en los últimos años basados en dos líneas paralelas: la medida experimental en condiciones de campo, y el análisis del la hidrología superficial del olivar en base a modelos de simulación.
MATERIALES Y MÉTODOS En el verano de 1999 se implantaron nueve parcelas de 12x6 metros en una plantación comercial de olivar, La Conchuela, cercana a Córdoba. Cada parcela comprendía dos árboles y en ellas se implantó un experimento con tres tratamientos (LC, NL y CV) y tres repeticiones en bloques al azar. La pendiente media de las parcelas era del 13%. La escorrentía y sedimento embocaban hacia un depósito que hacía las veces de trampa de sedimentos. Tras pasar por éste la escorrentía se circulaba hacía un sistema de balancines oscilantes (Barfield y Hirschi, 1986) para medir la escorrentía. La señal de estos balancines se enviaba hacia un sistema de adquisición de datos al cual iba conectado también un pluviómetro que permite obtener el hietograma de lluvia con una precisión de 0.2-mm.
Mediante el análisis de la señal del pluviómetro y balancines el sistema permite obtener la intensidad de precipitación y el caudal de escorrentía a intervalos de tiempo de 1 minuto. El muestreo periódico del sedimento recogido en las trampas de sedimentos permite determinar la pérdida de suelo de las parcelas. Las fotos de la Figura 1 ofrecen una perspectiva del dispositivo experimental, y las de la Figura 2 del aspecto de las parcelas bajo diferentes sistemas de manejo. La campaña 1999-2000 se empleó en poner a punto el sistema, que ha venido funcionando regularmente durante las campañas 2000-2001, 2001-2002, y 20022003. Los datos presentados corresponden a las campañas 2000-2001 y 2001-2002.
Dentro del marco del proyecto OLI1996-2222-C02-01 se trabajó en la modelización de los procesos de erosión hídrica y generación de escorrentía. Para modelizar la escorrentía se desarrolló y validó un modelo de generación de escorrentía con base física, descrito en Gómez y col.a (2002). A partir de él se calcularon los valores del número de curva, CN, (Soil Conservation Service, 1972) para los diferentes sistemas de manejo estudiados y se investigó la generación de escorrentía en estos sistemas a partir de simulaciones para el periodo de 1953 a 1996 en Córdoba capital. Para estudiar el impacto del manejo de suelo sobre la erosión hídrica se utilizó el modelo RUSLE (Rennard y col., 1997) después de evaluar diferentes modelos disponibles. RUSLE fue calibrado para los mismos escenarios considerados en el estudio de escorrentía. Una descripción completa de este trabajo aparece en Gómez y col.b (2002).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN La Figura 3 muestra como NL generó la mayor escorrentía y pérdida de suelo, seguido del LC y finalmente CV. Los valores observados durante estos dos años, en los que se registraron 1230 mm de lluvia, son similares a los valores promedios de escorrentía predichos por nuestro modelo para un periodo largo de tiempo, también en la Fig. 3.
La Figura 4 muestra la relación entre lluvia y escorrentía para todos los eventos observados, donde se aprecia como las diferencias entre tratamientos se mantienen.
Fig. 3: Escorrentía promedio, como porcentaje de la precipitación total, de un día lluvioso A partir de modelo de simulación A partir de medidas en La Conchuela
Sistema de manejo
CV
LC
NL
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Escorrentía (mm)
Coeficiente de escorrentía promedio de un día lluvioso %
Fig. 4: relación entre precipitación y escorrentía total para los eventos medidos en La Conchuela
120 100 80
NL LC CV
60 40
La similitud entre los resultados experimentales y las simulaciones permite explicar desde un punto de vista físico los resultados obtenidos. Igualmente indican que es posible predecir la escorrentía bajo diferentes sistemas de manejo de suelo. Debido a la gran variabilidad de suelos de olivar, y a la relativamente pequeña base experimental disponible para dicha calibración dicha predicción sigue sometida a un elevado grado de incertidumbre en numerosas ocasiones. Se necesitan subsiguientes trabajos experimentales y de revisión para reducir hasta límites aceptables dicha incertidumbre.
20 0
Sistema de manejo
0
0
50
100 150 Precipitación (mm)
200
La Figura 5 muestra como tanto en las observaciones como en las simulaciones NL presenta una mayor pérdida de sedimento que LC, con CV mostrando los valores más pequeños. Los valores para los tres sistemas son A partir de simulación de 35 años con relativamente pequeños en comparación RUSLE con los valores promedio que circulan para CV A partir de medidas en La Conchuela olivar. Esto valores se explican, en parte, debido a la baja erodibilidad del suelo estudiado y a la poca longitud de las LC parcelas. No obstante, suponiendo longitudes de ladera de 100-m se obtendrían en nuestras simulaciones NL pérdidas de suelo tres veces superiores a las mostradas en la Fig.5 que seguirían siendo relativamente pequeñas en 2 4 6 8 10 comparación con la pérdida de suelo Pérdida de suelo en Tm Ha-1 año-1 tolerable para este suelo.
La extrapolación de resultados a escalas mayores de la parcela experimental sigue siendo un campo en el que persisten numerosas incógnitas (Trimble y Crosson, 2000), y que es fundamental a la hora de entender las pérdidas de suelo en olivar.
El estudio experimental de la erosión en olivar a diferentes escalas y su interpretación teórica en base a los procesos físicos implicados, es una línea otra en la que existe una necesidad acuciante, por lo que el grupo proyecta dedicarse a la misma en los próximos años.
CONCLUSIONES La escorrentía superficial y la pérdida de suelos se van afectadas significativamente por el manejo de suelo. NL presenta las mayores pérdidas tanto en escorrentía como en sedimentos y CV las menores con LC en una posición intermedia. Los resultados experimentales son explicables cuantitativa y cualitativamente de acuerdo a modelos que describen el funcionamiento del sistema, siendo por lo tanto probable que ésta sea una tendencia general. Escorrentía superficial y sedimento han sido modelizados con éxito en este estudio, indicando que es posible cuantificar el impacto de los sistemas de manejo sobre estas magnitudes. Persiste incertidumbre a la hora de dicha cuantificación para suelos y escalas diferentes a los estudiados. Por ello es necesario obtener más información experimental para explicar la respuesta en diferentes condiciones de suelo y pendiente, para entender los diferentes mecanismos de erosión y la redistribución de sedimentos. AGRADECIMIENTOS Al Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria que financió a través del proyecto CAO98-015 el trabajo presentado, así como a Don Francisco Natera por permitir la instalación de este ensayo en su Finca La Conchuela
SUMMARY Since 1999 runoff and soil loss have been measured in nine runoff plots located in an olive orchard on a steep slope, 13%. The experimental results indicate that no-till on bare soil is the soil management that generates the largest soil loss (7.5 Tm ha-1 year-1) and the largest surface runoff (12% runoff coefficient), while a cover crop sown in fall and chemically killed in spring generated the smallest soil loss (0.2 Tm ha-1 year-1) and surface runoff (1.8% runoff coefficient). Conventional tillage (3-4 annual tillage operations) showed values of soil loss (4.9 Tm ha-1 year -1) y surface runoff (3.2% runoff coefficient) intermediate between no-till and cover crop. These results help to predict the expected evolution of soil loss and surface runoff when changing soil management in commercial farms, especially when the experimental results agree qualitatively with the prediction of simulation models. Notwithstanding, more experimental information, including longer observation period, and different soils and spatial scales are need.
Keywords: Runoff, erosion, runoff plots, simulation model, olive orchard. REFERENCIAS Barfield, B.J, y Hirschi, M.C. 1986. Tipping bucket flow measurements on erosion plots. Trans. ASAE 29: 1600-1604. Gómez, J.A:, y col. a, E. 2002. Analysis of the effect of soil management on runoff generation in olive orchards using a physically based model. Soil Use and Management 18: 191-198. Gómez, J.A., y col.b, 2002. Evaluation of the impact of different soil management on soil losses in olive orchards in Southern Spain using RUSLE. Soil Use and Management (en prensa). Renard, K.G., y col.,1997. Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the revised universal soil loss equation (RUSLE). U.S. Dep. Agric., Agric. Handb. No. 703. Washington D.C. Soil Conservation Service. 1972. National Engineering Handbook. USDA-SCS, U.S. Gov. Print. Office, Washington DC. Trimble, S.W., y Crosson P. 2000. U.S. Soil Erosion Rates - Myth or Reality. Science 289: 248-250.