Actividades humanas que aumentan la erosión del suelo [ editar ]
Prácticas agrícolas [ editar ]
Las prácticas agrícolas insostenibles aumentan las tasas de erosión en uno o dos órdenes de magnitud sobre la tasa natural y superan con creces el reemplazo por la producción del suelo. [39] La labranza de las tierras agrícolas, que divide el suelo en partículas más finas, es uno de los factores principales. El problema se ha exacerbado en los tiempos modernos, debido al equipo agrícola mecanizado que permite el arado profundo , lo que aumenta severamente la cantidad de suelo disponible para el transporte por erosión hídrica. Otros incluyen el monocultivo , la agricultura en laderas empinadas, pesticidas y fertilizantes químicos.uso (que mata a los organismos que unen el suelo), el cultivo en hileras y el uso de riego de superficie . [40] [41] Podría surgir una situación general compleja con respecto a la definición de pérdidas de nutrientes de los suelos, como resultado de la naturaleza selectiva de 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. [42] Extrapolando esta evidencia para predecir el comportamiento posterior dentro de los sistemas acuáticos receptores, la razón es que este material transportado más fácilmente puede soportar una concentración más baja de solución P en comparación con las fracciones más gruesas. [43]La labranza también aumenta las tasas de erosión del viento, al deshidratar el suelo y dividirlo en partículas más pequeñas que el viento puede recoger. Esto exacerba 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. [44] El pastoreo intenso reduce la cubierta vegetal y provoca una compactación severa del suelo, lo que aumenta las tasas de erosión. [45]
Deforestación [ editar ]
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 . [46] Las raíces de los árboles y las plantas [47] mantienen unidas las partículas del suelo, evitando que sean arrastradas. [46]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 . [48] Sin embargo, es el suelo del bosque, más que el dosel, lo que evita 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 son generalmente más altas que esto, las gotas de lluvia a menudo pueden recuperar la velocidad terminal incluso después de golpear la copa. Sin embargo, el suelo del bosque intacto , con sus capas de hojarasca y materia orgánica, aún puede absorber el impacto de la lluvia. [48] [49]
La deforestación provoca un aumento de las tasas de erosión debido a la exposición del suelo mineral al eliminar el humus y las capas de basura de la superficie del suelo, eliminando la cubierta vegetal que une el suelo y causando una gran compactación del suelo del equipo 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 severos pueden conducir a una mayor erosión si se siguen fuertes lluvias. [50]
A nivel mundial, uno de los mayores contribuyentes a la pérdida de suelo erosivo en el año 2006 es el tratamiento de tala y quema de bosques tropicales . En varias regiones de la tierra, sectores enteros de un país se han vuelto improductivos. Por ejemplo, en la meseta central alta de Madagascar , que comprende aproximadamente el diez por ciento de la superficie terrestre de ese país, prácticamente todo el paisaje es estéril de vegetación , con surcos de barrancos erosivos que generalmente superan los 50 metros (160 pies) de profundidad y 1 kilómetro (0.6 millas) ) amplio. La agricultura migratoria es un sistema de cultivo que a veces incorpora la tala y quemamétodo en algunas regiones del mundo. Esto degrada el suelo y hace que el suelo se vuelva cada vez menos fértil. [ cita requerida ]
Carreteras y urbanización [ editar ]
La urbanización tiene efectos importantes en los procesos de erosión: primero al desnudar la tierra de la cubierta vegetal, alterar los patrones de drenaje y compactar el suelo durante la construcción; y luego cubriendo la tierra con una capa impermeable de asfalto u hormigón que aumenta la cantidad de escorrentía superficial y aumenta la velocidad del viento en la superficie. [51] Gran parte del sedimento transportado en la escorrentía de las áreas urbanas (especialmente carreteras) está altamente contaminado con combustible, petróleo y otros productos químicos. [52]Este aumento de la escorrentía, además de erosionar y degradar la tierra sobre la que fluye, también causa una interrupción importante en las cuencas hidrográficas circundantes al alterar el volumen y la velocidad del agua que fluye a través de ellas, y llenarlas con sedimentación contaminada químicamente. El aumento del flujo de agua a través de las vías fluviales locales también provoca un gran aumento en la tasa de erosión de los bancos. [53]
Cambio climático [ editar ]
Se espera que las temperaturas atmosféricas más cálidas observadas en las últimas décadas conduzcan a un ciclo hidrológico más vigoroso, que incluya eventos de lluvia más extremos. [54] El aumento del nivel del mar que ha ocurrido como resultado del cambio climático también ha aumentado considerablemente las tasas de erosión costera. [55] [56]
Los estudios sobre la erosión del suelo sugieren que mayores cantidades e intensidades de lluvia conducirán a mayores tasas de erosión del suelo. Por lo tanto, si las cantidades e intensidades de lluvia aumentan en muchas partes del mundo como se esperaba, 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 climáticos por una variedad de razones. El más directo es el cambio en el poder erosivo de la lluvia. Otras razones incluyen: a) cambios en el dosel de la planta causados por cambios en la producción de biomasa vegetal asociados con el régimen de humedad; b) cambios en la cubierta de la cama en el suelo causados por cambios tanto en las tasas de descomposición de los residuos de la planta como por la actividad microbiana del suelo dependiente de la temperatura y 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 evaporación y transpiración, lo que cambia las tasas de infiltración y escorrentía; d) suelolos cambios de erosibilidad 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 la precipitación invernal de nieve no erosiva a lluvia erosiva debido al aumento de las temperaturas invernales; f) derretimiento del permafrost, que induce un estado de suelo erosionable de uno previamente no erosionable; y g) cambios en el uso del suelo necesarios para acomodar nuevos regímenes climáticos. [ cita requerida ]
Los estudios de Pruski y Nearing indicaron que, sin considerar otros factores, como el uso de la tierra, es razonable esperar un cambio de aproximadamente el 1.7% en la erosión del suelo por cada cambio del 1% en la precipitación total bajo el cambio climático. [57] En estudios recientes, se prevé un aumento de la erosividad de la lluvia en un 17% en los Estados Unidos [58] y en un 18% en Europa. [59]
Efectos ambientales globales [ editar ]
Debido a la severidad de sus efectos ecológicos, y la escala en la que está ocurriendo, 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 degradación de la tierra ; combinados, son responsables del 84% de la superficie degradada. [2]
Cada año, alrededor de 75 mil millones de toneladas de tierra se erosionan de la tierra, una tasa que es aproximadamente 13 a 40 veces más rápida que la tasa natural de erosión. [62] Aproximadamente el 40% de las tierras agrícolas del mundo está gravemente degradado. [63] 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 . [64] En África , si las tendencias actuales de degradación del suelo continúan, el continente podría alimentar solo al 25% de su población para 2025, según el Instituto de Recursos Naturales en África de la UNU , con sede en Ghana. [sesenta y cinco]
Desarrollos de modelos recientes han cuantificado la erosividad de la lluvia a escala global utilizando alta resolución temporal (<30 alta="" de="" fidelidad.="" font="" lluvia="" min="" nbsp="" registros="" y="">El resultado es un extenso esfuerzo de recopilación de datos a nivel mundial que produjo la Base de Datos Global de Erosividad por 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 por Lluvia se usó para desarrollar un mapa global de erosividad [66] a 30 segundos de arco (~ 1 km) basado en un sofisticado proceso geoestadístico. Según un nuevo estudio [67]publicado en Nature Communications, casi 36 mil millones de toneladas de tierra 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 modelado espacialmente distribuido de alta resolución (ca. 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 regionales de cultivo.
La pérdida de fertilidad del suelo debido a la erosión es aún más problemática porque la respuesta es a menudo aplicar fertilizantes químicos, lo que conduce a una mayor contaminación del agua y el suelo, en lugar de permitir que la tierra se regenere. [68]
Sedimentación de ecosistemas acuáticos [ editar ]
La erosión del suelo (especialmente de 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 sedimentos mismos actúan como contaminantes, además de ser portadores de otros contaminantes, como las moléculas de pesticidas adheridas o los metales pesados. [69]
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, rellenando el espacio entre la grava en el lecho del arroyo. También reduce su suministro de alimentos y les causa problemas respiratorios importantes a medida que el sedimento ingresa a sus branquias . La biodiversidad de las plantas acuáticas y la vida de las algas se reduce, y los invertebrados tampoco pueden sobrevivir y reproducirse. Si bien el evento de sedimentación en sí mismo puede ser relativamente de corta duración, la interrupción ecológica causada por la muerte en masa a menudo persiste en el futuro. [70]
Uno de los problemas de erosión hídrica más graves y de larga duración en todo el mundo se encuentra en la República Popular de 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. El sedimento se origina principalmente de la erosión hídrica en la región de la meseta de Loess en el noroeste. [ cita requerida ]
Contaminación por polvo en el aire [ editar ]
Las partículas de suelo recogidas durante la erosión eólica del suelo son una fuente importante de contaminación del aire , en forma de partículas en el aire : "polvo". Estas partículas de suelo en 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 / ingieren. [71] [72] [73] [74]
El polvo de la erosión actúa para suprimir la lluvia 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 una disminución en la salud de los arrecifes de coral en todo el Caribe y Florida, principalmente desde la década de 1970. [75] Penachos de polvo similares se originan en el desierto de Gobi , que combinado con contaminantes, se extiende grandes distancias a favor del viento, o hacia el este, en América del Norte. [76]
Monitoreo, medición y modelado de la erosión del suelo [ editar ]
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El monitoreo 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 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 (p. Ej. Climatología, hidrología, geología, ciencias del suelo, agricultura, química, física, etc.) dificultan el modelado preciso. [77] [78] [79]Los modelos de erosión también son no lineales, lo que hace que sea difícil trabajar numéricamente y hace que sea difícil o imposible escalar para hacer predicciones sobre áreas grandes a partir de datos recopilados mediante el muestreo de parcelas más pequeñas. [80]
El modelo más comúnmente usado para predecir la pérdida de suelo por la erosión del agua es la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) . Esto se desarrolló en las décadas de 1960 y 1970. Estima la pérdida de suelo anual promedio A en un área del tamaño de una parcela como: [81]
- A = RKLSCP
donde R es el factor de erosividad de la lluvia , [82] [83] K es el factor de erosión del suelo , [84] L y S son factores topográficos [85] que representan la longitud y la pendiente, [86] C es el factor de cobertura y gestión [87 ] y P es el factor de prácticas de apoyo. [88]
A pesar del enfoque espacial a escala de parcela de la USLE , el modelo a menudo se ha utilizado para estimar la erosión del suelo en áreas mucho más grandes, como cuencas hidrográficas o incluso continentes enteros . Por ejemplo, RUSLE se ha utilizado recientemente para cuantificar la erosión del suelo en toda Europa. Un problema importante es que la USLE no puede simular la erosión de las quebradas, por lo que se ignora la erosión de las quebradas en cualquier evaluación de la erosión basada en la USLE. Sin embargo, la erosión de los barrancos puede ser una proporción sustancial (10–80%) de la erosión total en tierras cultivadas y pastadas. [89]
Durante los 50 años transcurridos desde la introducción de la USLE, se han desarrollado muchos otros modelos de erosión del suelo. [90] Pero debido a la complejidad de la erosión del suelo y sus procesos constituyentes, todos los modelos de erosión pueden dar resultados insatisfactorios cuando se validan, es decir, cuando las predicciones del modelo se comparan con las mediciones de erosión del mundo real. [91] [92] Por lo tanto, se siguen desarrollando nuevos modelos de erosión del suelo. Algunos de estos permanecen basados en USLE, por ejemplo, el modelo G2. [93] [94] Otros modelos de erosión del suelo han abandonado en gran medida (por ejemplo, el modelo del Proyecto de Predicción de Erosión del Agua ) o totalmente (por ejemplo, el Modelo de Hidrología y Erosión de Rangeland [95] ) el uso de elementos USLE.
Prevención y remediación [ editar ]
El método conocido más efectivo para la prevención de la erosión es aumentar la cubierta vegetal en la tierra, lo que ayuda a prevenir la erosión del viento y del agua. [96] Las terrazas son un medio extremadamente efectivo de control de la erosión, que ha sido practicado durante miles de años por personas de todo el mundo. [97] 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. [98] Además de reducir significativamente la erosión eólica, los rompevientos proporcionan muchos otros beneficios, como microclimas mejorados para cultivos (que están protegidos de los efectos deshidratantes y dañinos del viento), hábitat para especies de aves beneficiosas,[99] secuestro de carbono , [100] y mejoras estéticas en el paisaje agrícola. [101] [102] Los métodos de siembra tradicionales, como el cultivo mixto (en lugar del monocultivo ) y la rotación de cultivos también han demostrado reducir significativamente las tasas de erosión. [103] [104] Los residuos de cultivos juegan un papel en la mitigación de la erosión, porque reducen el impacto de las gotas de lluvia que rompen las partículas del suelo. [105] Existe un mayor potencial de erosión cuando se producen papas que cuando se cultivan cereales o cultivos de semillas oleaginosas. [106]Los forrajes tienen un sistema de raíces fibrosas, que ayuda a combatir la erosión al anclar las plantas a la capa superior del suelo y cubrir la totalidad del campo, ya que es un cultivo sin hileras. [107] 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 radiculares ayudan a reducir el daño de las olas por las tormentas y los impactos de las inundaciones mientras se unen y construyen suelos. Estas raíces pueden ralentizar el flujo de agua, lo que lleva a la deposición de sedimentos y a tasas de erosión reducidas. Sin embargo, para mantener el equilibrio de sedimentos, es necesario que haya un ancho adecuado de bosque de manglar. [108]El cultivo en franjas consiste en cultivos que permiten la erosión y resistencia a la erosión alternativamente en franjas a través de la pendiente y en el contorno aproximado. En este sistema, los cultivos como el maní y la soja se incluyen como cultivos resistentes a la erosión y jowar y bajra como cultivos que permiten la erosión [109] .
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