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 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 glacial , erosión de 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 superficial del suelo . La pérdida de suelo de las tierras agrícolas puede reflejarse en un menor potencial de producción de cultivos , una menor calidad del agua superficial y daños en las redes de drenaje. La erosión del suelo también podría causar sumideros .
Las actividades humanas han aumentado entre 10 y 50 veces el ritmo al que se produce la erosión en todo el mundo. La erosión excesiva (o acelerada) causa problemas tanto "in situ" como "fuera de sitio". Los impactos en el sitio incluyen disminuciones en la productividad agrícola y (en paisajes naturales ) colapso ecológico , ambos debido a la pérdida de las capas superiores del suelo ricas en nutrientes . En algunos casos, el resultado final es la desertificación . Los efectos fuera del sitio incluyen la sedimentación de vías fluviales y la eutrofización de cuerpos de agua, así como daños relacionados con los sedimentos a carreteras y casas. La erosión hídrica y eólica son las dos causas principales de la degradación de la tierra ; combinados, son responsables de aproximadamente el 84% de la superficie mundial de tierras degradadas, 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 lo que respecta 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 suelos vulnerables.
Las precipitaciones y la escorrentía superficial que puede resultar de las lluvias producen cuatro tipos principales de erosión del suelo: erosión por salpicadura , erosión laminar , erosión en surcos y erosión en barrancos . La erosión por salpicadura generalmente se considera la primera y menos grave etapa del proceso de erosión del suelo, seguida de la erosión laminar, luego la erosión en surcos y finalmente la erosión en barrancos (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 tasa 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 terrestre. [10]
La erosión de surcos se refiere al desarrollo de pequeños caminos de flujo concentrado, efímeros , que funcionan como fuente de sedimentos y como sistemas de entrega de sedimentos para la erosión en las laderas. Generalmente, donde las tasas de erosión hídrica en áreas de tierras altas perturbadas son mayores, los riachuelos están activos. Las profundidades del flujo en los arroyos suelen ser del orden de unos pocos centímetros (aproximadamente una pulgada) o menos y las pendientes a lo largo del canal pueden ser bastante pronunciadas. Esto significa que los riachuelos exhiben una física hidráulica muy diferente de la del agua que fluye a través de los canales más profundos y anchos de arroyos y ríos. [11]
La erosión por barrancos se produce cuando el agua de escorrentía se acumula y fluye rápidamente en canales estrechos durante o inmediatamente después de fuertes lluvias o derretimiento de nieve, eliminando tierra a una profundidad considerable. [12] [13] [14] Otra causa de la erosión de los barrancos es el pastoreo, que a menudo resulta en la compactación del suelo. Debido a que el suelo está 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 un flujo continuo de agua a lo largo de una característica lineal. La erosión es tanto hacia abajo , profundizando el valle, como hacia arriba , extendiendo el valle hacia la ladera, creando cortes de cabeza y taludes empinados. En la etapa más temprana de la erosión de la corriente, la actividad erosiva es predominantemente vertical, los valles tienen una sección transversal típica en V y la pendiente de la corriente es relativamente pronunciada. Cuando se alcanza cierto nivel base , la actividad erosiva cambia a erosión lateral, lo que ensancha el fondo del valle y crea una estrecha llanura aluvial. La pendiente del arroyo se vuelve casi plana 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 de los arroyos, la mayor parte de la erosión ocurre durante las épocas de inundación, cuando hay más agua disponible y que se mueve más rápido para transportar una mayor carga de sedimentos. En tales procesos, no es sólo el agua la que se erosiona: las partículas abrasivas suspendidas, los guijarros y los cantos rodados también pueden actuar erosivamente al atravesar una superficie , en un proceso conocido como tracción . [dieciséis]
La erosión de 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, lo 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 cauce del río observada en el río Lena de Siberia se debe a la erosión térmica , ya que estas porciones de las orillas están compuestas de materiales no cohesivos cementados con permafrost. [19] Gran parte de esta erosión se produce cuando los bancos debilitados quiebran en grandes crisis. La erosión térmica también afecta a la costa ártica , 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 provocar su falla. Las tasas de erosión anual 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 entre 1955 y 2002. [20]
En flujos extremadamente altos, los kolks o vórtices se forman por grandes volúmenes de agua que corre rápidamente. Los kolks causan una erosión local extrema, arrancando el lecho de roca y creando características geográficas tipo baches llamadas cuencas excavadas en la roca . Se pueden ver ejemplos en las regiones inundables resultantes del lago glacial Missoula , que creó las tierras de costras canalizadas en la región de la Cuenca de 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 nocivo en el aire 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 se lleva 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) fluencia superficial , donde partículas más grandes y pesadas se deslizan o ruedan por el suelo; (2) saltación , donde las partículas se elevan una corta altura en el aire y rebotan y saltan a través de la superficie del suelo; y (3) suspensión , donde el viento levanta en el aire partículas muy pequeñas y ligeras que a menudo son transportadas a largas distancias. La saltación es responsable de la mayor parte (50–70%) de la erosión eólica, seguida de la suspensión (30–40%) y luego la fluencia 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 arrastran con relativa facilidad. [26]
La erosión eólica es mucho más grave en zonas áridas y durante 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 los años de sequía que en los años húmedos. [27]
El movimiento de masa es el movimiento hacia abajo y hacia afuera de rocas y sedimentos sobre una superficie inclinada, debido principalmente a la fuerza de 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 transporte de materiales erosionados en zonas montañosas. [30] Mueve material de 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 vertientes; 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 cuesta abajo a menudo se denomina en términos generales deslizamiento de tierra . Sin embargo, los deslizamientos de tierra se pueden clasificar de una manera mucho más detallada que refleje los mecanismos responsables del movimiento y la velocidad a la que se produce el movimiento. Una de las manifestaciones topográficas visibles de una forma muy lenta de tal actividad es una pendiente de pedregal . [31]
El hundimiento ocurre en laderas empinadas y ocurre a lo largo de distintas zonas de fractura, a menudo dentro de materiales como arcilla que, una vez liberados, pueden moverse con bastante rapidez 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 es causado por el agua debajo de la pendiente que la debilita. En muchos casos, es simplemente el resultado de una mala ingeniería a lo largo de las carreteras , donde ocurre con regularidad. [32]
La fluencia superficial es el movimiento lento de los escombros del suelo y las rocas por gravedad, que generalmente no es perceptible excepto mediante una observación prolongada. Sin embargo, el término también puede describir el rodamiento de partículas de suelo desalojadas 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 se produce en campos cultivados debido al movimiento del suelo mediante la labranza . [34] [35] Cada vez hay más pruebas de que la erosión de la 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 erosión hídrica, las cimas de las colinas erosionadas, en realidad es causada por la erosión por labranza, ya que la erosión hídrica causa principalmente pérdidas de suelo en los segmentos medios y bajos de una pendiente, no en las cimas de las colinas. [39] [34] [36] La erosión de la labranza produce la degradación del suelo, lo que puede provocar una reducción significativa del rendimiento de los cultivos y, por tanto, pérdidas económicas para la explotación. [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 ocurren fuertes lluvias en momentos o en lugares donde la superficie del suelo no está bien protegida por la vegetación . Esto podría ocurrir durante períodos en los 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 media y el rango de temperatura, también pueden afectar la erosión, a través de sus efectos sobre la vegetación y las propiedades del suelo. En general, dada la similitud de vegetación y ecosistemas, se espera que las áreas con más precipitaciones (especialmente lluvias de alta intensidad), más viento o más tormentas tengan más erosión.
En algunas áreas 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, y 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 el resultado de intensidades relativamente bajas de lluvia estratiforme que caen sobre suelos previamente saturados. En tales situaciones, la cantidad de lluvia, más que la intensidad, es el principal factor 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 los que contienen arena o limo, porque la arcilla ayuda a unir las partículas del suelo. [44] Los suelos que contienen altos niveles de materiales orgánicos suelen ser más resistentes 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 a la cantidad de agua que puede ser absorbida por el suelo (y, por lo tanto, evita que fluya hacia la superficie como escorrentía erosiva). Los suelos húmedos y saturados no podrán absorber tanta agua de lluvia, lo que provocará niveles más altos de escorrentía superficial y, por lo tanto, una mayor erosividad para un volumen determinado 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 escurrimiento superficial que los suelos menos compactados. [45]
La vegetación actúa como 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 resulta en 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 y menos susceptible a la erosión hídrica y 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 las lluvias intensas que las pendientes más cortas y menos empinadas. Los terrenos más empinados también son más propensos a deslizamientos de tierra, 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 sustitución por la producción del suelo. [51] [52] La labranza de las tierras agrícolas, que descompone el suelo en partículas más finas, es uno de los factores principales. El problema se ha exacerbado 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 la 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), los cultivos en hileras y el uso de riego superficial . [53] [54] Podría surgir una situación general compleja con respecto a la definición de pérdidas de nutrientes de los suelos 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] Al extrapolar 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 concentración de P en solución más baja en comparación con las fracciones de tamaño más grueso. [56] La labranza también aumenta las tasas de erosión eólica, al deshidratar el suelo y dividirlo en partículas más pequeñas que pueden ser recogidas por el viento. Lo que agrava esto es 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 para viajar a velocidades más altas. [57] El pastoreo intenso reduce la cubierta vegetal y provoca una compactación severa del suelo, lo que aumenta las tasas de erosión. [58]
En un bosque intacto , el suelo mineral está protegido por una capa de hojarasca y humus que cubren el suelo del bosque. Estas dos capas forman una estera protectora sobre el suelo que absorbe el impacto de las gotas de lluvia. Son porosos y altamente permeables a la lluvia, y permiten que el agua de lluvia se filtre lentamente hacia el suelo, en lugar de fluir sobre la superficie como escorrentía . [59] Las raíces de los árboles y 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, lo que previene la erosión de la superficie. La velocidad terminal de las gotas de lluvia se alcanza en unos 8 metros (26 pies). Debido a que las copas de los bosques suelen ser más altas, las gotas de lluvia a menudo pueden recuperar su velocidad terminal incluso después de golpear la copa. Sin embargo, el suelo del bosque intacto , con sus capas de hojarasca y materia orgánica, todavía es capaz de absorber el impacto de la lluvia. [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 provocar 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]
A nivel mundial, uno de los mayores contribuyentes a la pérdida erosiva de suelo en el año 2006 es el tratamiento de tala y quema de los bosques tropicales . En varias regiones del planeta, sectores enteros de un país han quedado improductivos. Por ejemplo, en la alta meseta central de Madagascar , que comprende aproximadamente el diez por ciento de la superficie terrestre de ese país, prácticamente todo el paisaje carece de vegetación , con surcos erosivos que suelen superar los 50 metros (160 pies) de profundidad y 1 kilómetro (0,6 millas). ) 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 el suelo se vuelva cada vez menos fértil. [64]
El impacto humano tiene efectos importantes en los procesos de erosión: primero, al despojar la tierra de la cubierta vegetal, alterar los patrones de drenaje y compactar el suelo durante la construcción; y luego cubriendo 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 del sedimento transportado por la escorrentía de las áreas urbanas (especialmente las carreteras) está altamente contaminado con combustible, petróleo y otros productos químicos. [66] Este aumento de la escorrentía, además de erosionar y degradar la tierra sobre la que fluye, también causa una alteración importante en las cuencas circundantes al alterar el volumen y la velocidad del agua que fluye a través de ellas y llenarlas con sedimentación químicamente contaminada. 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 orillas. [67]
Se espera que las temperaturas atmosféricas más cálidas observadas en las últimas décadas den lugar a un ciclo hidrológico más vigoroso, incluidos episodios de precipitaciones más extremas. [68] El aumento del nivel del mar que se ha producido como resultado del cambio climático también ha aumentado 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 y la intensidad de las precipitaciones aumentan en muchas partes del mundo como se espera, la erosión también aumentará, a menos que se tomen medidas para mejorarlas. Se espera que las tasas de erosión del suelo cambien en respuesta a los cambios climáticos por diversas razones. El más directo es el cambio en el poder erosivo de las precipitaciones. Otras razones incluyen: a) cambios en la cubierta vegetal causados por cambios en la producción de biomasa vegetal asociados con el régimen de humedad; b) cambios en la cobertura de hojarasca en el suelo causados por cambios en las tasas de descomposición de residuos vegetales impulsados por la actividad microbiana del suelo dependiente de la temperatura y la humedad, así como por las tasas de producción de biomasa vegetal; c) cambios en la humedad del suelo debido a cambios en los regímenes de precipitación y tasas de evapotranspiración, lo que cambia las proporciones de infiltración y escorrentía; d) cambios en la erosionabilidad del suelo debido a la disminución de las concentraciones de materia orgánica del suelo que conducen a una estructura del suelo que es más susceptible a la erosión y al aumento de la escorrentía debido al mayor sellado de la superficie del suelo y formación de costras; e) un cambio de las precipitaciones invernales de nieve no erosiva a lluvias erosivas debido al aumento de las temperaturas invernales; f) 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 necesarios para adaptarse a los nuevos regímenes climáticos. [71]
Los estudios de Pruski y Nearing indicaron que, sin considerar otros factores como el uso de la tierra, es razonable esperar aproximadamente un cambio del 1,7% en la erosión del suelo por cada cambio del 1% en la precipitación total bajo el cambio climático. [72] En estudios recientes, se pronostican aumentos de la erosividad de las precipitaciones del 17% en los Estados Unidos, [73] del 18% en Europa, [74] y a nivel mundial del 30 al 66% [75].
Debido a la gravedad de sus efectos ecológicos y a la escala en la 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 ; combinados, son responsables del 84% de la superficie degradada. [2]
Cada año, se erosionan alrededor de 75 mil millones de toneladas de suelo, un ritmo que es entre 13 y 40 veces más rápido que el ritmo natural de erosión. [78] Aproximadamente el 40% de las tierras agrícolas del mundo están gravemente degradadas. [79] Según las Naciones Unidas , cada año se pierde una superficie de suelo fértil del tamaño de Ucrania 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 alimentar sólo al 25% de su población para 2025, según el Instituto de Recursos Naturales en África de la UNU , con sede en Ghana. [81]
Desarrollos recientes de modelización han cuantificado la erosividad de las precipitaciones a escala global utilizando registros de precipitaciones de alta resolución temporal (<30 min) y alta fidelidad. El resultado es un extenso esfuerzo global de recopilación de datos que produjo la Base de datos global de erosividad de las precipitaciones (GloREDa), que incluye la erosividad de las precipitaciones para 3.625 estaciones y cubre 63 países. Esta primera base de datos global de erosividad de las precipitaciones se utilizó para desarrollar un mapa de erosividad global [82] a 30 segundos de arco (~1 km) basado en un sofisticado proceso geoestadístico. Según un nuevo estudio [83] publicado en Nature Communications, cada año se pierden casi 36 mil millones de toneladas de suelo 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 mediante modelos distribuidos espacialmente de alta resolución (aproximadamente 250 × 250 m de tamaño de celda). El enfoque geoestadístico permite, por primera vez, la incorporación completa en un modelo global de erosión del suelo del 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 los diferentes sistemas de cultivo regionales.
La pérdida de fertilidad del suelo debido a la erosión es aún más problemática porque la respuesta suele ser 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 debido a 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 las vías fluviales del mundo. Los propios sedimentos 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 en los ecosistemas acuáticos puede ser catastrófico. El limo puede sofocar los lechos de desove de los peces, al llenar el espacio entre la grava en el lecho del arroyo. También reduce su suministro de alimentos y les causa importantes problemas respiratorios cuando el sedimento ingresa a sus branquias . La biodiversidad de las plantas acuáticas y las algas se reduce, y los invertebrados tampoco pueden sobrevivir ni reproducirse. Si bien el evento de sedimentación en sí puede tener una duración relativamente corta, la perturbación ecológica causada por la extinción masiva a menudo persiste durante mucho tiempo en el futuro. [86]
Uno de los problemas de erosión hídrica más graves y de larga duración en todo el mundo se encuentra en la República Popular China , en el tramo medio del río Amarillo y el tramo superior del río Yangtze . Desde el río Amarillo , más de 1.600 millones de toneladas de sedimentos fluyen al océano cada año. El sedimento se origina principalmente por la erosión hídrica en la región de la meseta de Loess en el noroeste. [87]
Las partículas del suelo recogidas durante la erosión eólica del suelo son una fuente importante de contaminación del aire , en forma de partículas suspendidas en el aire : "polvo". Estas partículas del suelo transportadas por el aire a menudo están contaminadas con productos químicos tóxicos como pesticidas o combustibles derivados del petróleo, lo que plantea riesgos ecológicos y para la salud pública cuando luego 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 provoca un aumento de las puestas de sol rojas [ cita requerida ] . Los fenómenos de polvo se han relacionado con una disminución de la salud de los arrecifes de coral en todo el Caribe y Florida, principalmente desde la década de 1970. [92] Penachos de polvo similares se originan en el desierto de Gobi , que, combinados con contaminantes, se extienden grandes distancias a favor del viento o hacia el este, hacia América del Norte. [93]
El seguimiento y la modelización de los procesos de erosión pueden 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 de restauración de la erosión. Sin embargo, la complejidad de los procesos de erosión y el número de disciplinas científicas que deben considerarse para comprenderlos y modelarlos (por ejemplo, climatología, hidrología, geología, ciencias 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 hace que sea difícil trabajar con ellos numéricamente y hace que sea difícil o imposible ampliarlos para hacer predicciones sobre grandes áreas a partir de datos recopilados mediante muestreo de parcelas más pequeñas. [97]
El modelo más comúnmente utilizado para predecir la pérdida de suelo por erosión hídrica es la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) . Esto se desarrolló en los años 1960 y 1970. Estima la pérdida promedio anual de suelo 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 apoyo. [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 la USLE no puede simular la erosión de las cárcavas, por lo que la erosión de las cárcavas se ignora en cualquier evaluación de la erosión basada en la USLE. Sin embargo, la erosión de los barrancos puede representar una proporción sustancial (10-80%) de la erosión total en tierras cultivadas y de pastoreo. [106]
Durante los 50 años transcurridos 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 sólo 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 continúan desarrollando nuevos modelos de erosión del suelo. Algunos de ellos siguen basados en 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 la erosión del agua ) o por completo (por ejemplo, RHEM, el modelo de hidrología y erosión de pastizales [112] ) el uso de elementos USLE. Los estudios globales continúan basándose en la USLE [113]
El método conocido más eficaz para la prevención de la erosión es aumentar la cubierta vegetal del terreno, lo que ayuda a prevenir la erosión tanto del viento como del agua. [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 contra los vientos. [116] Además de reducir significativamente la erosión eólica, los cortavientos brindan 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 del paisaje agrícola. [119] [120] También se ha demostrado que los métodos de siembra tradicionales, como los cultivos mixtos (en lugar de monocultivos ) 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 de semillas oleaginosas. [124] Los forrajes tienen un sistema de raíces fibrosas, lo que ayuda a combatir la erosión al anclar las plantas a la capa superior del suelo y cubrir la totalidad del campo, ya que no es un cultivo en hileras. [125] En los sistemas costeros tropicales, las propiedades de los manglares se han examinado 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 causadas por tormentas e inundaciones, al mismo tiempo que unen y construyen los suelos. Estas raíces pueden ralentizar el flujo de agua, lo que provoca la deposición de sedimentos y una reducción de las tasas de erosión. Sin embargo, para mantener el equilibrio de sedimentos, es necesario que el bosque de manglares tenga una anchura adecuada. [126]
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