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Erosión por labranza

Cimas erosionadas debido a la erosión de la labranza

La erosión por labranza es una forma de erosión del suelo que ocurre en los campos cultivados debido al movimiento del suelo por la labranza . [1] [2] Cada vez hay más pruebas de que la erosión por labranza es un importante proceso de erosión del suelo en tierras agrícolas, superando la erosión hídrica y eólica en muchos campos de todo el mundo, especialmente en tierras inclinadas y montañosas [3] [4] [5] Un patrón espacial característico de la erosión del suelo que se muestra en muchos manuales y folletos sobre erosión hídrica, las cimas erosionadas, en realidad es causado por la erosión por labranza, ya que la erosión hídrica causa principalmente pérdidas de suelo en los segmentos de media y baja pendiente de una pendiente, no en las cimas de las colinas. [6] [1] [3] La erosión por labranza da como resultado la degradación del suelo, lo que puede conducir a una reducción significativa en el rendimiento de los cultivos y, por lo tanto, pérdidas económicas para la granja. [7] [8]

Erosión por labranza en campo con terrazas de derivación

Proceso físico

Conceptualmente, el proceso de erosión por labranza (E Ti ) se puede describir como una función de la erosividad por labranza (ET) y la erosionabilidad del paisaje (EL): [9]

ETi = f (ET, EL)

La erosividad de la labranza (ET) se define como la propensión de una operación de labranza, o una secuencia de operaciones, a erosionar el suelo y se ve afectada por el diseño y el funcionamiento del implemento de labranza (por ejemplo, el tamaño, la disposición y la forma de las herramientas de labranza, la velocidad y la profundidad de labranza). La erodibilidad del paisaje (EL) se define como la propensión de un paisaje a ser erosionado por la labranza y se ve afectada por la topografía del paisaje (por ejemplo, la pendiente y la curvatura de la pendiente) y las propiedades del suelo (por ejemplo, la textura, la estructura, la densidad aparente y el contenido de humedad del suelo).

La erosión por labranza se produce como resultado de cambios en la translocación de labranza (movimiento del suelo por labranza) a lo largo del campo. La translocación de labranza se expresa como una función lineal del gradiente de pendiente (θ) y la curvatura de la pendiente (φ): [9]

TM = α + β θ + γ φ

donde T M es la translocación de labranza; α es la translocación de labranza en una superficie plana del suelo; β y γ son coeficientes que describen la translocación adicional resultante de la pendiente y la curvatura de la pendiente, respectivamente. La erosión de labranza, que es la translocación neta de labranza, se calcula entonces como:

T M Neto = ΔT M = β Δθ + γ Δφ

Para una unidad de área A en un campo cultivado, la tasa de erosión por labranza para una operación de labranza se puede calcular como:

E Ti = (TM salida – TM entrada ) / A = [β (θ salida - θ entrada ) + γ (φ salida - φ entrada )] / A

donde E Ti es la tasa de erosión por labranza para la operación de labranza; T M out es la translocación de labranza saliente o la cantidad de suelo que se mueve hacia afuera desde A; y T M in es la translocación de labranza entrante o la cantidad de suelo que se mueve hacia A; θ out es el gradiente de pendiente saliente a lo largo de la dirección de labranza, θ in es el gradiente de pendiente entrante a lo largo de la dirección de labranza; φ out es la curvatura de pendiente saliente a lo largo de la dirección de labranza, φ in es la curvatura de pendiente entrante a lo largo de la dirección de labranza.

Patrones espaciales

Los patrones espaciales típicos de erosión por labranza observados en campos cultivados están relacionados con la topografía local: pérdida de suelo en las cimas de las colinas (convexidades) y acumulación de suelo en depresiones (concavidades) ; o relacionados con los límites del campo: pérdida de suelo en la parte inferior de un límite del campo y acumulación de suelo en la parte superior de un límite del campo . [3] [6] La erosión por labranza relacionada con la topografía local es más pronunciada en paisajes con montículos con cimas de colinas erosionadas que a menudo exhiben un color de suelo claro debido a la pérdida de la capa superior del suelo rica en materia orgánica, un fenómeno que a menudo se asume erróneamente como resultado de la erosión hídrica. La erosión por labranza relacionada con los límites del campo está determinada no solo por la topografía sino también por las direcciones de labranza y es responsable de la formación de bancos y terrazas de labranza. [10] [11]


Medición

La erosión por labranza se puede medir mediante la medición de la translocación de labranza o la medición de la pérdida y acumulación de suelo. [12] La translocación de labranza normalmente se mide con un trazador que se incorpora al suelo en las parcelas. Las distribuciones del trazador antes y después de la labranza se utilizan para calcular la translocación de labranza. Se utilizan dos tipos de trazadores, trazadores puntuales, [13] [14] [15] [16] y trazadores a granel [17] [18] [19] [20] [21] . Mientras que los trazadores puntuales son fáciles de implementar, los trazadores a granel pueden proporcionar más información sobre la dispersión del suelo durante el proceso de translocación. La pérdida y acumulación de suelo por erosión por labranza se puede estimar a partir de cambios en la elevación de la superficie. Por ejemplo, la elevación de un campo cultivado se puede comparar con un objeto de referencia adyacente que no se ha erosionado, como una línea de cerca o un seto. Las disminuciones en la elevación de la superficie indican pérdidas de suelo, mientras que los aumentos de elevación son evidencia de acumulaciones de suelo. El cambio de elevación también se puede determinar tomando mediciones repetidas de las elevaciones de la superficie del suelo con técnicas de estudio topográfico de alta precisión como RTK GPS , estación total y fotogrametría de corto alcance . Otra forma de estimar la pérdida y acumulación de suelo es medir los cambios en las propiedades del suelo, como el contenido de materia orgánica del suelo. Sin embargo, la materia orgánica del suelo puede verse afectada por muchos factores, por lo que no es un método muy confiable. Desde la década de 1980, se han utilizado radioisótopos como Cs-137 y Pb-210 para proporcionar estimaciones de erosión del suelo mucho más precisas. [22] [23] [24] [25]

Modelado

Modelo de pendiente (unidimensional)

Modelo a escala de campo (bidimensional)

Efectos

Degradación del suelo

La erosión por labranza provoca la pérdida de la capa superior fértil del suelo de la parte erosionada del campo. [3] [34] A medida que la capa superior del suelo se vuelve más delgada, las operaciones de labranza posteriores harán subir el suelo de la subcapa y lo mezclarán con la capa de labranza. Esta mezcla vertical da como resultado la degradación del suelo en la parte erosionada del campo. Además, el suelo degradado en la parte erosionada del campo se mezclará horizontalmente con las áreas adyacentes a través de la translocación de labranza. [28] Con el tiempo, con la mezcla vertical y horizontal, la translocación de labranza hará que el subsuelo se extienda desde la parte erosionada a todo el campo, incluidas las áreas de acumulación de labranza.  

Pérdida de productividad de los cultivos

El subsuelo a menudo tiene propiedades indeseables para el crecimiento de los cultivos (por ejemplo, menos carbono orgánico, estructura deficiente). Cuando el subsuelo se mezcla con la capa de labranza debido a la erosión, la productividad de los cultivos se verá afectada negativamente. La pérdida debido a dicha pérdida de productividad de los cultivos es enorme, dado que el daño es duradero y se requiere un gran esfuerzo para restaurar la calidad del suelo a su nivel original. [7] [8]

Impacto ambiental y emisiones de gases de efecto invernadero

A medida que el suelo se degrada debido a la erosión de la labranza, puede conducir a algunos problemas ambientales, como mayores pérdidas de nutrientes y emisiones de GEI . [35] [36] [37] En lo que respecta al secuestro de carbono en particular, aunque el suelo degradado en la parte erosionada puede reducir el secuestro de carbono, el enterramiento de la capa superior del suelo en las regiones de acumulación de suelo crea un gran sumidero para el secuestro de carbono [38].

Evolución del relieve y creación de características topográficas

La erosión por labranza es un proceso dominante en la evolución de la forma del terreno en muchos campos agrícolas. [39] [1] Aplana las convexidades y concavidades y crea muros y terraplenes de labranza a lo largo de los límites del campo [10] [40] Con un patrón consistente, puede incluso crear características topográficas en campos planos. Por ejemplo, cuando se utiliza un equipo de labranza de un solo sentido (por ejemplo, un arado de vertedera) en un patrón circular durante muchos años, puede crear una zanja con patrón “>--<” en el medio del campo. [32]

Vínculos e interacciones con otros procesos de erosión

Los campos cultivados están sujetos no sólo a la erosión por la labranza, sino también a la erosión hídrica y eólica. [1] [7] Existen vínculos e interacciones entre estos procesos de erosión. [41] [31] Los vínculos e interacciones se refieren a los efectos aditivos y no aditivos, respectivamente, entre los diferentes procesos de erosión. La erosión total del suelo puede aumentar o disminuir debido a vínculos positivos y negativos, respectivamente, entre los diferentes procesos de erosión. [6] [37] Las interacciones ocurren cuando un proceso de erosión cambia la erosionabilidad del paisaje para otro proceso de erosión, o cuando un proceso funciona como un mecanismo de entrega para otro proceso de erosión. Por ejemplo, la degradación del suelo causada por la erosión por la labranza probablemente aumentará la erosionabilidad del suelo a la erosión hídrica y eólica. Otro ejemplo son las interacciones entre la labranza y la erosión hídrica alrededor de los canales erosionados por el agua, especialmente los barrancos efímeros. La labranza se utiliza a menudo para eliminar estos canales y barrancos efímeros, en los que la translocación de la labranza sirve esencialmente como un mecanismo de entrega para transportar el suelo a las áreas más susceptibles a la erosión hídrica. [4]

Mitigación

La erosión por labranza se puede mitigar reduciendo la intensidad de la labranza. [4] Esto incluye reducir la frecuencia de labranza, la velocidad y profundidad de la labranza, y el tamaño del implemento de labranza. Sin embargo, el equipo de labranza de conservación diseñado para reducir la erosión hídrica puede no ser capaz de reducir la erosión por labranza y las operaciones de campo tradicionalmente no consideradas operaciones de labranza pueden causar una cantidad significativa de erosión por labranza (por ejemplo, la cosecha de papa). [42] La labranza en contorno reducirá la variación de la velocidad y profundidad de labranza, lo que resultará en cambios reducidos en la translocación de labranza a lo largo del campo. Esto también conducirá a una menor erosión por labranza. Además, el movimiento descendente del suelo se puede compensar utilizando un arado de vertedera reversible para lanzar el surco hacia arriba. [43] [1] Mover físicamente el suelo desde las áreas de acumulación (por ejemplo, depresiones) a la parte erosionada del campo (por ejemplo, cimas de colinas), una práctica denominada restauración del paisaje del suelo, puede mitigar el impacto de la erosión por labranza al restaurar la productividad del suelo en la parte erosionada del campo. [43] [1]

Referencias

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