La erosión del suelo es la denudación o desgaste de la capa superior del suelo . Es una forma de degradación del suelo . Este proceso natural es causado por la actividad dinámica de los agentes erosivos, es decir, agua , hielo (glaciares), nieve , aire (viento), plantas y animales (incluidos los humanos ). De acuerdo con estos agentes, la erosión a veces se divide en erosión hídrica, erosión glaciar , erosión de la nieve, erosión eólica (eólica) , erosión zoogénica y erosión antropogénica como la erosión de la labranza . [1] La erosión del suelo puede ser un proceso lento que continúa relativamente desapercibido, o puede ocurrir a un ritmo alarmante causando una pérdida grave de la capa superior del suelo . La pérdida de suelo de las tierras agrícolas puede reflejarse en una reducción del potencial de producción de los cultivos , una menor calidad del agua superficial y redes de drenaje dañadas. La erosión del suelo también podría causar sumideros .
Las actividades humanas han aumentado entre 10 y 50 veces la tasa de erosión en todo el mundo. La erosión excesiva (o acelerada) causa problemas tanto "in situ" como "externos". Los impactos in situ incluyen disminuciones en la productividad agrícola y (en paisajes naturales ) colapso ecológico , ambos debidos a la pérdida de las capas superiores del suelo ricas en nutrientes . En algunos casos, el resultado final es la desertificación . Los efectos externos incluyen sedimentación de vías fluviales y eutrofización de cuerpos de agua, así como daños relacionados con sedimentos a caminos y casas. La erosión hídrica y eólica son las dos causas principales de la degradación de la tierra ; combinadas, son responsables de aproximadamente el 84% de la extensión global de tierra degradada, lo que hace que la erosión excesiva sea uno de los problemas ambientales más importantes en todo el mundo. [2] [3] [4]
La agricultura intensiva , la deforestación , las carreteras , las lluvias ácidas , el cambio climático antropogénico y la expansión urbana se encuentran entre las actividades humanas más importantes en cuanto a su efecto sobre la estimulación de la erosión. [5] Sin embargo, existen muchas prácticas de prevención y remediación que pueden reducir o limitar la erosión de los suelos vulnerables.
Las precipitaciones y la escorrentía superficial que puede resultar de ellas producen cuatro tipos principales de erosión del suelo: erosión por salpicadura , erosión laminar , erosión en surcos y erosión en cárcavas . La erosión por salpicadura se considera generalmente como la primera etapa y la menos grave del proceso de erosión del suelo, a la que le sigue la erosión laminar, luego la erosión en surcos y, por último, la erosión en cárcavas (la más grave de las cuatro). [6] [7]
En la erosión por salpicadura , el impacto de una gota de lluvia que cae crea un pequeño cráter en el suelo, [8] expulsando partículas de suelo. [9] La distancia que recorren estas partículas de suelo puede ser de hasta 0,6 m (dos pies) verticalmente y 1,5 m (cinco pies) horizontalmente en terreno nivelado.
Si el suelo está saturado , o si la tasa de lluvia es mayor que la velocidad a la que el agua puede infiltrarse en el suelo, se produce escorrentía superficial. Si la escorrentía tiene suficiente energía de flujo , transportará partículas de suelo sueltas ( sedimentos ) pendiente abajo. [10] La erosión laminar es el transporte de partículas de suelo sueltas por el flujo superficial. [10]
La erosión por surcos se refiere al desarrollo de pequeños y efímeros canales de flujo concentrados que funcionan como fuente de sedimentos y sistemas de suministro de sedimentos para la erosión en las laderas de las colinas. En general, donde las tasas de erosión hídrica en las zonas altas perturbadas son mayores, los surcos están activos. Las profundidades de flujo en los surcos son típicamente del orden de unos pocos centímetros (alrededor de una pulgada) o menos y las pendientes a lo largo del canal pueden ser bastante empinadas. Esto significa que los surcos exhiben una física hidráulica muy diferente a la del agua que fluye a través de los canales más profundos y anchos de los arroyos y ríos. [11]
La erosión de cárcavas se produce cuando el agua de escorrentía se acumula y fluye rápidamente en canales estrechos durante o inmediatamente después de fuertes lluvias o nieve derretida, removiendo el suelo a una profundidad considerable. [12] [13] [14] Otra causa de la erosión de cárcavas es el pastoreo, que a menudo produce compactación del suelo. Debido a que el suelo queda expuesto, pierde la capacidad de absorber el exceso de agua y puede desarrollarse erosión en áreas susceptibles. [15]
La erosión de valles o arroyos ocurre con el flujo continuo de agua a lo largo de una característica lineal. La erosión es tanto descendente , profundizando el valle, como ascendente , extendiendo el valle hacia la ladera, creando cortes de cabecera y orillas empinadas. En la etapa más temprana de la erosión fluvial, la actividad erosiva es predominantemente vertical, los valles tienen una sección transversal típica en V y el gradiente del arroyo es relativamente empinado. Cuando se alcanza un nivel base , la actividad erosiva cambia a erosión lateral, que ensancha el fondo del valle y crea una llanura de inundación estrecha. El gradiente del arroyo se vuelve casi plano y la deposición lateral de sedimentos se vuelve importante a medida que el arroyo serpentea a través del fondo del valle. En todas las etapas de la erosión fluvial, la mayor parte de la erosión ocurre durante las épocas de inundación, cuando hay más agua disponible y de movimiento más rápido para transportar una mayor carga de sedimentos. En tales procesos, no es solo el agua la que erosiona: las partículas abrasivas suspendidas, los guijarros y las rocas también pueden actuar erosivamente a medida que atraviesan una superficie , en un proceso conocido como tracción . [16]
La erosión de las orillas es el desgaste de las orillas de un arroyo o río . Esto se distingue de los cambios en el lecho del curso de agua, a los que se denomina socavación . La erosión y los cambios en la forma de las orillas de los ríos se pueden medir insertando varillas de metal en la orilla y marcando la posición de la superficie de la orilla a lo largo de las varillas en diferentes momentos. [17]
La erosión térmica es el resultado del derretimiento y debilitamiento del permafrost debido al movimiento del agua. [18] Puede ocurrir tanto a lo largo de los ríos como en la costa. La rápida migración del canal del río observada en el río Lena de Siberia se debe a la erosión térmica , ya que estas partes de las orillas están compuestas de materiales no cohesivos cementados con permafrost. [19] Gran parte de esta erosión ocurre cuando las orillas debilitadas fallan en grandes derrumbes. La erosión térmica también afecta la costa del Ártico , donde la acción de las olas y las temperaturas cercanas a la costa se combinan para socavar los acantilados de permafrost a lo largo de la costa y hacer que fallen. Las tasas anuales de erosión a lo largo de un segmento de 100 kilómetros (62 millas) de la costa del mar de Beaufort promediaron 5,6 metros (18 pies) por año desde 1955 hasta 2002. [20]
En caso de caudales extremadamente altos, se forman kolks o vórtices por grandes volúmenes de agua que se precipitan rápidamente. Los kolks causan una erosión local extrema, arrancando el lecho rocoso y creando características geográficas de tipo baches llamadas cuencas excavadas en la roca . Se pueden ver ejemplos en las regiones de inundación resultantes del lago glacial Missoula , que creó las escolleras acanaladas en la región de la cuenca del Columbia en el este de Washington . [21]
La erosión eólica es una fuerza geomorfológica importante, especialmente en regiones áridas y semiáridas . También es una fuente importante de degradación de la tierra, evaporación, desertificación, polvo atmosférico nocivo y daños a los cultivos, especialmente después de haber aumentado muy por encima de las tasas naturales debido a actividades humanas como la deforestación , la urbanización y la agricultura . [22] [23]
La erosión eólica es de dos variedades principales: deflación , donde el viento recoge y arrastra partículas sueltas; y abrasión , donde las superficies se desgastan al ser golpeadas por partículas transportadas por el viento. La deflación se divide en tres categorías: (1) deslizamiento superficial , donde las partículas más grandes y pesadas se deslizan o ruedan por el suelo; (2) saltación , donde las partículas se elevan una pequeña altura en el aire y rebotan y saltan a través de la superficie del suelo; y (3) suspensión , donde las partículas muy pequeñas y ligeras son levantadas en el aire por el viento, y a menudo son transportadas a largas distancias. La saltación es responsable de la mayoría (50-70%) de la erosión eólica, seguida de la suspensión (30-40%), y luego el deslizamiento superficial (5-25%). [24] [25] Los suelos limosos tienden a ser los más afectados por la erosión eólica; las partículas de limo se desprenden y se arrastran con relativa facilidad. [26]
La erosión eólica es mucho más grave en zonas áridas y en épocas de sequía. Por ejemplo, en las Grandes Llanuras , se estima que la pérdida de suelo debido a la erosión eólica puede ser hasta 6100 veces mayor en años de sequía que en años húmedos. [27]
El movimiento en masa es el movimiento hacia abajo y hacia afuera de rocas y sedimentos en una superficie inclinada, debido principalmente a la fuerza de la gravedad . [28] [29]
El movimiento de masas es una parte importante del proceso de erosión y, a menudo, es la primera etapa en la descomposición y el transporte de materiales meteorizados en áreas montañosas. [30] Mueve material desde elevaciones más altas a elevaciones más bajas donde otros agentes erosivos, como arroyos y glaciares, pueden recoger el material y moverlo a elevaciones aún más bajas. Los procesos de movimiento de masas siempre ocurren continuamente en todas las laderas; algunos procesos de movimiento de masas actúan muy lentamente; otros ocurren muy repentinamente, a menudo con resultados desastrosos. Cualquier movimiento perceptible de roca o sedimento hacia abajo a menudo se conoce en términos generales como un deslizamiento de tierra . Sin embargo, los deslizamientos de tierra se pueden clasificar de una manera mucho más detallada que refleja los mecanismos responsables del movimiento y la velocidad a la que ocurre el movimiento. Una de las manifestaciones topográficas visibles de una forma muy lenta de tal actividad es una pendiente de pedregal . [31]
El hundimiento se produce en laderas empinadas, a lo largo de zonas de fractura diferenciadas, a menudo dentro de materiales como arcilla que, una vez liberados, pueden moverse rápidamente cuesta abajo. A menudo mostrarán una depresión isostática en forma de cuchara , en la que el material ha comenzado a deslizarse cuesta abajo. En algunos casos, el hundimiento se debe a que el agua debajo de la pendiente la debilita. En muchos casos, es simplemente el resultado de una ingeniería deficiente a lo largo de las carreteras donde ocurre con regularidad. [32]
El deslizamiento superficial es el movimiento lento de los restos de tierra y roca por acción de la gravedad, que normalmente no es perceptible excepto mediante una observación prolongada. Sin embargo, el término también puede describir el desplazamiento de partículas de tierra desprendidas de 0,5 a 1,0 mm (0,02 a 0,04 pulgadas) de diámetro por el viento a lo largo de la superficie del suelo. [33]
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 . [34] [35] 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 [36] [37] [38] Un patrón espacial característico de la erosión del suelo que se muestra en muchos manuales y folletos sobre la 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. [39] [34] [36] 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. [40] [41]
La cantidad e intensidad de las precipitaciones es el principal factor climático que rige la erosión del suelo por el agua. La relación es particularmente fuerte si las fuertes lluvias se producen en momentos en que, o en lugares en que, la superficie del suelo no está bien protegida por la vegetación . Esto puede suceder durante períodos en que las actividades agrícolas dejan el suelo desnudo, o en regiones semiáridas donde la vegetación es naturalmente escasa. La erosión eólica requiere vientos fuertes, particularmente durante épocas de sequía cuando la vegetación es escasa y el suelo está seco (y por lo tanto es más erosionable). Otros factores climáticos como la temperatura promedio y la amplitud térmica también pueden afectar la erosión, a través de sus efectos sobre la vegetación y las propiedades del suelo. En general, dada la similitud de la vegetación y los ecosistemas, se espera que las áreas con más precipitaciones (especialmente lluvias de alta intensidad), más viento o más tormentas tengan más erosión.
En algunas zonas del mundo (por ejemplo, el medio oeste de los EE. UU. y la selva amazónica ), la intensidad de las precipitaciones es el principal determinante de la erosividad; las precipitaciones de mayor intensidad generalmente resultan en una mayor erosión del suelo por el agua. El tamaño y la velocidad de las gotas de lluvia también son un factor importante. Las gotas de lluvia más grandes y de mayor velocidad tienen mayor energía cinética y, por lo tanto, su impacto desplazará las partículas del suelo a distancias mayores que las gotas de lluvia más pequeñas y de movimiento más lento. [42]
En otras regiones del mundo (por ejemplo, Europa occidental ), la escorrentía y la erosión son resultado de intensidades relativamente bajas de lluvias estratiformes que caen sobre suelos previamente saturados. En tales situaciones, la cantidad de lluvia, más que la intensidad, es el factor principal que determina la gravedad de la erosión del suelo por el agua. [43]
La composición, la humedad y la compactación del suelo son factores importantes para determinar la erosividad de la lluvia. Los sedimentos que contienen más arcilla tienden a ser más resistentes a la erosión que aquellos con arena o limo, porque la arcilla ayuda a unir las partículas del suelo. [44] El suelo que contiene altos niveles de materiales orgánicos a menudo es más resistente a la erosión, porque los materiales orgánicos coagulan los coloides del suelo y crean una estructura del suelo más fuerte y estable. [45] La cantidad de agua presente en el suelo antes de la precipitación también juega un papel importante, porque establece límites en la cantidad de agua que puede ser absorbida por el suelo (y, por lo tanto, evita que fluya en la superficie como escorrentía erosiva). Los suelos húmedos y saturados no podrán absorber tanta agua de lluvia, lo que conduce a niveles más altos de escorrentía superficial y, por lo tanto, mayor erosividad para un volumen dado de lluvia. [45] [46] La compactación del suelo también afecta la permeabilidad del suelo al agua y, por lo tanto, la cantidad de agua que fluye como escorrentía. Los suelos más compactados tendrán una mayor cantidad de escorrentía superficial que los suelos menos compactados. [45]
La vegetación actúa como una interfaz entre la atmósfera y el suelo . Aumenta la permeabilidad del suelo al agua de lluvia , disminuyendo así la escorrentía. Protege el suelo de los vientos , lo que da como resultado una disminución de la erosión eólica , así como cambios ventajosos en el microclima . Las raíces de las plantas unen el suelo y se entrelazan con otras raíces, formando una masa más sólida que es menos susceptible tanto a la erosión hídrica como a la eólica . La eliminación de la vegetación aumenta la tasa de erosión superficial . [47]
La topografía del terreno determina la velocidad a la que fluirá la escorrentía superficial , lo que a su vez determina la erosividad de la escorrentía. Las pendientes más largas y empinadas (especialmente aquellas sin una cubierta vegetal adecuada) son más susceptibles a tasas muy altas de erosión durante lluvias intensas que las pendientes más cortas y menos empinadas. El terreno más empinado también es más propenso a deslizamientos de lodo, deslizamientos de tierra y otras formas de procesos de erosión gravitacional . [48] [49] [50]
Las prácticas agrícolas insostenibles aumentan las tasas de erosión en uno o dos órdenes de magnitud por encima de la tasa natural y superan con creces la reposición por la producción de suelo. [51] [52] La labranza de las tierras agrícolas, que rompe el suelo en partículas más finas, es uno de los principales factores. El problema se ha agravado en los tiempos modernos, debido a los equipos agrícolas mecanizados que permiten un arado profundo , lo que aumenta gravemente la cantidad de suelo disponible para el transporte por erosión hídrica. Otros incluyen el monocultivo , la agricultura en pendientes pronunciadas, el uso de pesticidas y fertilizantes químicos (que matan los organismos que unen el suelo), el cultivo en hileras y el uso de riego superficial . [53] [54] Una situación general compleja con respecto a la definición de pérdidas de nutrientes de los suelos podría surgir como resultado de la naturaleza selectiva del tamaño de los eventos de erosión del suelo. La pérdida de fósforo total , por ejemplo, en la fracción erosionada más fina es mayor en relación con todo el suelo. [55] Si extrapolamos esta evidencia para predecir el comportamiento posterior dentro de los sistemas acuáticos receptores, la razón es que este material, que se transporta más fácilmente, puede soportar una menor concentración de fósforo en solución en comparación con las fracciones de tamaño más grueso. [56] La labranza también aumenta las tasas de erosión eólica, al deshidratar el suelo y romperlo en partículas más pequeñas que pueden ser recogidas por el viento. Esto se ve agravado por el hecho de que la mayoría de los árboles generalmente se eliminan de los campos agrícolas, lo que permite que los vientos tengan recorridos largos y abiertos sobre los que viajar a mayor velocidad. [57] El pastoreo intensivo reduce la cubierta vegetal y causa una severa compactación del suelo, lo que aumenta las tasas de erosión. [58]
En un bosque no perturbado , el suelo mineral está protegido por una capa de hojarasca y un humus que cubre el suelo del bosque. Estas dos capas forman una estera protectora sobre el suelo que absorbe el impacto de las gotas de lluvia. Son porosas y altamente permeables a la lluvia, y permiten que el agua de lluvia se filtre lentamente en el suelo debajo, en lugar de fluir sobre la superficie como escorrentía . [59] Las raíces de los árboles y las plantas [60] mantienen unidas las partículas del suelo, evitando que sean arrastradas. [59] La cubierta vegetal actúa para reducir la velocidad de las gotas de lluvia que golpean el follaje y los tallos antes de tocar el suelo, reduciendo su energía cinética . [61] Sin embargo, es el suelo del bosque, más que el dosel, el que previene la erosión superficial. La velocidad terminal de las gotas de lluvia se alcanza en unos 8 metros (26 pies). Debido a que los doseles de los bosques suelen ser más altos que esto, las gotas de lluvia a menudo pueden recuperar la velocidad terminal incluso después de golpear el dosel. Sin embargo, el suelo forestal intacto , con sus capas de hojarasca y materia orgánica, todavía es capaz de absorber el impacto de las lluvias. [61] [62]
La deforestación provoca un aumento de las tasas de erosión debido a la exposición del suelo mineral al eliminar las capas de humus y hojarasca de la superficie del suelo, eliminar la cubierta vegetal que une el suelo y causar una fuerte compactación del suelo debido a los equipos de tala. Una vez que los árboles han sido eliminados por el fuego o la tala, las tasas de infiltración se vuelven altas y la erosión baja en la medida en que el suelo del bosque permanece intacto. Los incendios graves pueden provocar una erosión aún mayor si van seguidos de fuertes lluvias. [63]
En el mundo, una de las principales causas de la pérdida erosiva del suelo en 2006 fue la tala y quema de los bosques tropicales . En varias regiones del mundo, sectores enteros de un país se han vuelto improductivos. Por ejemplo, en la alta meseta central de Madagascar , que abarca aproximadamente el diez por ciento de la superficie terrestre de ese país, prácticamente todo el paisaje está estéril de vegetación , con surcos erosivos de más de 50 metros de profundidad y 1 kilómetro de ancho. La agricultura migratoria es un sistema agrícola que a veces incorpora el método de tala y quema en algunas regiones del mundo. Esto degrada el suelo y hace que se vuelva cada vez menos fértil. [64]
El impacto humano tiene efectos importantes en los procesos de erosión: primero, al despojar al terreno de su cubierta vegetal, alterar los patrones de drenaje y compactar el suelo durante la construcción; y luego, al cubrir el terreno con una capa impermeable de asfalto u hormigón que aumenta la cantidad de escorrentía superficial y aumenta la velocidad del viento en la superficie. [65] Gran parte de los sedimentos que se transportan en la escorrentía de las zonas urbanas (especialmente las carreteras) están altamente contaminados con combustible, aceite y otros productos químicos. [66] Este aumento de la escorrentía, además de erosionar y degradar la tierra sobre la que fluye, también causa importantes trastornos en las cuencas hidrográficas circundantes al alterar el volumen y la velocidad del agua que fluye a través de ellas y llenarlas de sedimentación contaminada químicamente. El aumento del flujo de agua a través de los cursos de agua locales también provoca un gran aumento en la tasa de erosión de las riberas. [67]
Se espera que las temperaturas atmosféricas más cálidas observadas en las últimas décadas conduzcan a un ciclo hidrológico más vigoroso, incluidos eventos de lluvia más extremos. [68] El aumento de los niveles del mar que se ha producido como resultado del cambio climático también ha incrementado considerablemente las tasas de erosión costera. [69] [70]
Los estudios sobre la erosión del suelo sugieren que el aumento de la cantidad e intensidad de las precipitaciones conducirá a mayores tasas de erosión del suelo. Por lo tanto, si la cantidad e intensidad de las precipitaciones aumentan en muchas partes del mundo como se espera, la erosión también aumentará, a menos que se tomen medidas de mejora. Se espera que las tasas de erosión del suelo cambien en respuesta a los cambios en el clima por una variedad de razones. La más directa es el cambio en el poder erosivo de la lluvia. Otras razones incluyen: a) cambios en el dosel vegetal causados por cambios en la producción de biomasa vegetal asociada con el régimen de humedad; b) cambios en la cubierta de hojarasca en el suelo causados por cambios en las tasas de descomposición de residuos vegetales impulsadas por la temperatura y la actividad microbiana del suelo dependiente de la humedad, así como las tasas de producción de biomasa vegetal; c) cambios en la humedad del suelo debido al cambio de los regímenes de precipitación y las tasas de evapotranspiración, que cambian las tasas de infiltración y escorrentía; d) cambios en la erosionabilidad del suelo debido a la disminución de las concentraciones de materia orgánica del suelo en los suelos que conducen a una estructura del suelo que es más susceptible a la erosión y al aumento de la escorrentía debido al aumento del sellado y la formación de costras en la superficie del suelo ; e) un cambio en las precipitaciones invernales de nieve no erosiva a lluvia erosiva debido al aumento de las temperaturas invernales; f) el derretimiento del permafrost, que induce un estado de suelo erosionable a partir de uno previamente no erosionable; y g) los cambios en el uso de la tierra que se hacen necesarios para adaptarse a los nuevos regímenes climáticos. [71]
Estudios de Pruski y Nearing indican que, sin considerar otros factores como el uso del suelo, es razonable esperar aproximadamente un cambio de 1,7% en la erosión del suelo por cada cambio de 1% en la precipitación total bajo el cambio climático. [72] En estudios recientes, se pronostican aumentos de la erosividad de la lluvia de un 17% en los Estados Unidos, [73] de un 18% en Europa, [74] y a nivel mundial de un 30 a 66% [75].
Debido a la gravedad de sus efectos ecológicos y la escala en que ocurre, la erosión constituye uno de los problemas ambientales globales más importantes que enfrentamos hoy. [3]
La erosión hídrica y eólica son ahora las dos causas principales de la degradación de la tierra ; combinadas, son responsables del 84% de la superficie degradada. [2]
Cada año, se erosionan alrededor de 75 mil millones de toneladas de suelo de la tierra, una tasa que es aproximadamente entre 13 y 40 veces más rápida que la tasa natural de erosión. [78] Aproximadamente el 40% de las tierras agrícolas del mundo están gravemente degradadas. [79] Según las Naciones Unidas , un área de suelo fértil del tamaño de Ucrania se pierde cada año debido a la sequía , la deforestación y el cambio climático . [80] En África , si continúan las tendencias actuales de degradación del suelo, el continente podría ser capaz de alimentar solo al 25% de su población para 2025, según el Instituto de Recursos Naturales en África de la UNU con sede en Ghana. [81]
Los recientes desarrollos de modelado han cuantificado la erosividad de la lluvia a escala global utilizando registros de lluvia de alta resolución temporal (<30 min) y alta fidelidad. El resultado es un amplio esfuerzo de recopilación de datos globales producido en la Base de Datos Global de Erosividad de la Lluvia (GloREDa) que incluye la erosividad de la lluvia para 3.625 estaciones y cubre 63 países. Esta primera Base de Datos Global de Erosividad de la Lluvia se utilizó para desarrollar un mapa global de erosividad [82] a 30 segundos de arco (~1 km) basado en un sofisticado proceso geoestadístico. Según un nuevo estudio [83] publicado en Nature Communications, casi 36 mil millones de toneladas de suelo se pierden cada año debido al agua, y la deforestación y otros cambios en el uso de la tierra empeoran el problema. El estudio investiga la dinámica global de la erosión del suelo por medio de modelos distribuidos espacialmente de alta resolución (tamaño de celda de aproximadamente 250 × 250 m). El enfoque geoestadístico permite, por primera vez, incorporar exhaustivamente en un modelo global de erosión del suelo el uso de la tierra y los cambios en el uso de la tierra, la extensión, los tipos, la distribución espacial de las tierras de cultivo globales y los efectos de diferentes sistemas de cultivo regionales.
La pérdida de fertilidad del suelo debido a la erosión es aún más problemática porque la respuesta a menudo es aplicar fertilizantes químicos, lo que conduce a una mayor contaminación del agua y del suelo , en lugar de permitir que la tierra se regenere. [84]
La erosión del suelo (especialmente la causada por la actividad agrícola) se considera la principal causa mundial de contaminación difusa del agua , debido a los efectos del exceso de sedimentos que fluyen hacia los cursos de agua del mundo. Los sedimentos en sí mismos actúan como contaminantes, además de ser portadores de otros contaminantes, como moléculas de pesticidas adheridas o metales pesados. [85]
El efecto del aumento de la carga de sedimentos sobre los ecosistemas acuáticos puede ser catastrófico. El cieno puede sofocar los lechos de desove de los peces, al rellenar el espacio entre la grava del lecho del río. También reduce su suministro de alimentos y les causa importantes problemas respiratorios cuando el sedimento entra en sus branquias . La biodiversidad de las plantas acuáticas y las algas se reduce, y los invertebrados también son incapaces de sobrevivir y reproducirse. Si bien el evento de sedimentación en sí puede ser relativamente breve, la alteración ecológica causada por la muerte masiva a menudo persiste durante mucho tiempo en el futuro. [86]
Uno de los problemas de erosión hídrica más graves y de mayor duración en todo el mundo se da en la República Popular China , en el curso medio del río Amarillo y en el curso superior del río Yangtze . Desde el río Amarillo , más de 1.600 millones de toneladas de sedimentos fluyen hacia el océano cada año. Los sedimentos se originan principalmente a partir de la erosión hídrica en la región de la meseta de Loess en el noroeste. [87]
Las partículas de suelo que se recogen durante la erosión eólica del suelo son una fuente importante de contaminación del aire , en forma de partículas suspendidas en el aire , conocidas como "polvo". Estas partículas de suelo suspendidas en el aire suelen estar contaminadas con sustancias químicas tóxicas, como pesticidas o combustibles derivados del petróleo, lo que supone un riesgo ecológico y para la salud pública cuando aterrizan o se inhalan o ingieren. [88] [89] [90] [91]
El polvo de la erosión actúa para suprimir las precipitaciones y cambia el color del cielo de azul a blanco, lo que conduce a un aumento de los atardeceres rojos [ cita requerida ] . Los eventos de polvo se han relacionado con un deterioro en la salud de los arrecifes de coral en el Caribe y Florida, principalmente desde la década de 1970. [92] Columnas de polvo similares se originan en el desierto de Gobi , que combinadas con contaminantes, se extienden grandes distancias a sotavento, o hacia el este, hacia América del Norte. [93]
El seguimiento y modelado de los procesos de erosión puede ayudar a las personas a comprender mejor las causas de la erosión del suelo, hacer predicciones de la erosión en una variedad de condiciones posibles y planificar la implementación de estrategias preventivas y restaurativas para la erosión. Sin embargo, la complejidad de los procesos de erosión y la cantidad de disciplinas científicas que deben considerarse para comprenderlos y modelarlos (por ejemplo, climatología, hidrología, geología, ciencia del suelo, agricultura, química, física, etc.) hacen que la modelización precisa sea un desafío. [94] [95] [96] Los modelos de erosión también son no lineales, lo que dificulta su trabajo numérico y hace que sea difícil o imposible ampliarlos para hacer predicciones sobre grandes áreas a partir de datos recopilados mediante el muestreo de parcelas más pequeñas. [97]
El modelo más utilizado para predecir la pérdida de suelo por erosión hídrica es la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE, por sus siglas en inglés). Esta ecuación se desarrolló en los años 1960 y 1970. Calcula la pérdida de suelo anual promedio A en un área del tamaño de una parcela como: [98]
donde R es el factor de erosividad de la lluvia , [99] [100] K es el factor de erosionabilidad del suelo , [101] L y S son factores topográficos [102] que representan la longitud y la pendiente, [103] C es el factor de cobertura y manejo [104] y P es el factor de prácticas de soporte. [105]
A pesar de la base espacial a escala de parcela del USLE , el modelo se ha utilizado a menudo para estimar la erosión del suelo en áreas mucho más grandes, como cuencas hidrográficas , continentes y a nivel mundial. Un problema importante es que el USLE no puede simular la erosión de cárcavas, por lo que la erosión de cárcavas se ignora en cualquier evaluación de erosión basada en el USLE. Sin embargo, la erosión de cárcavas puede representar una proporción sustancial (10-80%) de la erosión total en tierras cultivadas y de pastoreo. [106]
Durante los 50 años desde la introducción del USLE, se han desarrollado muchos otros modelos de erosión del suelo. [107] Pero debido a la complejidad de la erosión del suelo y sus procesos constituyentes, todos los modelos de erosión solo pueden aproximarse aproximadamente a las tasas de erosión reales cuando se validan , es decir, cuando las predicciones del modelo se comparan con mediciones de erosión del mundo real. [108] [109] Por lo tanto, se siguen desarrollando nuevos modelos de erosión del suelo. Algunos de estos siguen basándose en el USLE, por ejemplo, el modelo G2. [110] [111] Otros modelos de erosión del suelo han abandonado en gran medida (por ejemplo, el modelo del Proyecto de Predicción de Erosión Hídrica ) o totalmente (por ejemplo, RHEM, el Modelo de Hidrología y Erosión de Pastizales [112] ) el uso de elementos USLE. Los estudios globales continúan basándose en el USLE. [75]
A menor escala (por ejemplo, para canales individuales , presas o aliviaderos ), existen modelos de tasa de erosión disponibles basados en la tensión cortante crítica de erosión , así como en la erosionabilidad del suelo. Estos pueden medirse utilizando métodos de ingeniería geotécnica, como la prueba de erosión por agujero o la prueba de erosión por chorro . [113]
El método más eficaz conocido para la prevención de la erosión es aumentar la cobertura vegetal de la tierra, lo que ayuda a prevenir la erosión eólica e hídrica. [114] La construcción de terrazas es un medio extremadamente eficaz de control de la erosión, que ha sido practicado durante miles de años por personas de todo el mundo. [115] Los cortavientos (también llamados cinturones de protección) son hileras de árboles y arbustos que se plantan a lo largo de los bordes de los campos agrícolas, para protegerlos de los vientos. [116] Además de reducir significativamente la erosión eólica, los cortavientos proporcionan muchos otros beneficios, como microclimas mejorados para los cultivos (que están protegidos de los efectos deshidratantes y dañinos del viento), hábitat para especies de aves beneficiosas, [117] secuestro de carbono , [118] y mejoras estéticas en el paisaje agrícola. [119] [120] También se ha demostrado que los métodos de plantación tradicionales, como el cultivo mixto (en lugar del monocultivo ) y la rotación de cultivos , reducen significativamente las tasas de erosión. [121] [122] Los residuos de cultivos desempeñan un papel en la mitigación de la erosión, porque reducen el impacto de las gotas de lluvia que rompen las partículas del suelo. [123] Existe un mayor potencial de erosión cuando se producen patatas que cuando se cultivan cereales o cultivos oleaginosos. [124] Los forrajes tienen un sistema de raíces fibrosas, que ayuda a combatir la erosión anclando las plantas a la capa superior del suelo y cubriendo la totalidad del campo, ya que es un cultivo que no se realiza en hileras. [125] En los sistemas costeros tropicales, se han examinado las propiedades de los manglares como un medio potencial para reducir la erosión del suelo. Se sabe que sus complejas estructuras de raíces ayudan a reducir el daño de las olas de las tormentas y los impactos de las inundaciones al tiempo que unen y fortalecen los suelos. Estas raíces pueden ralentizar el flujo de agua, lo que lleva a la deposición de sedimentos y reduce las tasas de erosión. Sin embargo, para mantener el equilibrio de sedimentos, es necesario que haya un ancho adecuado de bosque de manglares. [126]
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