Contribución al conocimiento de la erosión eólica en suelos

Scientific registration nº : 2434
Symposium nº : 31
Presentation : poster
Contribución al conocimiento de la erosión eólica en
suelos labrados, en la isla de Fuerteventura (I. Canarias,
España)
Estimation de l'érosion éolienne de l'île de Fuerteventura
(I. canaries, Espagne)
Assessment on wind erosion in the Fuerteventura island
(Canary I., Spain)
RODRIGUEZ RODRIGUEZ Antonio, TEJEDOR SALGUERO María Luisa,
JIMENEZ MENDOZA Carmen Concepción, TORRES CABRERA Juan Miguel
Dpto. de Edafología y Geología, Facultad de Biología, Avda. Astrofísico Francisco Sánchez
s/n, Universidad de La Laguna, 38204, La Laguna, Tenerife, Islas Canarias, España
INTRODUCCION
La desertificación es uno de los problemas ambientales a los que debe enfrentarse la
humanidad en el siglo venidero.
Las Islas Canarias no son ajenas a este problema y se considera que la degradación
cualitativa y cuantitativa de los suelos es uno de los agentes que con mayor intensidad
contribuye al fenómeno.
La erosión del suelo condicionada por factores naturales y acelerada por las
actuaciones humanas es un proceso que afecta al 40% de la superficie insular. Estos procesos
erosivos se deben fundamentalmente a la acción del agua (erosión laminar), aunque en
determinadas condiciones, la pérdida de suelo debido a la acción de los vientos (erosión
eólica), puede ser importante.
Este es el caso de la isla de Fuerteventura y de otras zonas del archipiélago canario,
donde su proximidad al continente africano y su topografía llana hace que la incidencia de los
vientos alisios, reforzados esporádicamente por invasiones de aire sahariano, sea una
constante durante todo el año. Este hecho, unido a que el recubrimiento vegetal sobre el suelo
y la humedad edáfica son prácticamente nulos durante todo el año, hace que en estos casos la
erosión eólica se constituya en un importante factor de degradación de los suelos y por tanto
de desertificación en el contexto general del territorio de las Islas Canarias, y por tanto
necesita un mayor conocimiento de los procesos implicados, lo cual es el objetivo de este
trabajo.
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MATERIAL Y METODOS
Se realizó una evaluación de los parámetros integrantes de la ecuación de pérdida de
suelos por erosión eólica, definida por Woodruff y col. (1965), según la cual la pérdida
potencial anual de suelo por efecto del viento (E) es una función de varios parámetros, según
la siguiente expresión
E = f (I,K,C,L,V)
donde I es el factor erodibilidad del suelo, K es el factor de rugosidad de la superficie del
suelo, C es el factor climático o erosividad del viento, L es la distancia media recorrida por el
viento a lo largo de un campo y V es el recubrimiento vegetal equivalente.
Erodibilidad del suelo (I).- Aunque en la ecuación original se considera que este
factor depende fundamentalmente del contenido del suelo en partículas sólidas de tamaño
superior a 0,85 mm. para este trabajo hemos calculado este factor basándonos en el
porcentaje de agregados mayores a 1 mm. (FAO, 1980), siguiendo el trabajo expuesto por
Skidmore (1988). Se muestrearon los primeros 10-15 cm. de 91 muestras de suelo y no los
2 cm. superficiales, como propone Skidmore, ya que para evaluar el efecto del laboreo en las
pérdidas de suelo por el viento interesa muestrear hasta la profundidad que habitualmente
alcanza el arado. Se pesaron entre 0,5-0,6 kg. de suelo, se tamizaron a través de 1 mm. y se
calculó el porcentaje de elementos no erodibles del suelo, una vez eliminados los elementos
gruesos. Con este valor se determinó la erodibilidad del suelo mediante la tabla elaborada con
base en experiencias en túnel de viento con la fracción mayor a 0,85 mm. (Woodruff y col.,
1965).
Erosividad del viento (C).- Este factor considera la influencia de algunas
condiciones climáticas (velocidad del viento, pluviometría y evapotranspiración) en relación al
transporte del suelo por el viento. Cuando se aplicó el índice de Chepil en la isla de
Fuerteventura se obtuvieron valores entre 200 y 12.000. El motivo de estos desorbitados
valores es que el índice de Chepil sólo es aplicable en regiones donde la pluviometría sea
superior a 13 mm. en la mayor parte de los meses (Skidmore, 1988), ya que cuando la
pluviometría es nula (lo que sucede en muchos meses, en la isla de Fuerteventura) el factor C
tiende al infinito. Para evitar este hecho y obtener un factor C más apropiado al
funcionamiento de los procesos de erosión eólica en esta isla, se le asignó el valor mínimo de
13 mm. de precipitación, necesario para una adecuada utilización del índice, a todos aquellos
meses con una pluviometría media inferior a ese valor. En el índice de Chepil se utiliza 386
como una constante calculada para las condiciones climáticas de Garden City (Kansas-USA).
Como quiera que su utilización conduce a estimaciones muy altas de las tasas de erosión y se
desconoce la validez de esta constante en las condiciones climáticas de la isla de
Fuerteventura, se modificó el índice de Chepil, excluyendo esta constante de la ecuación
aplicada.
Para su determinación debido a que los registros de vientos en la isla son escasos,
irregulares y se localizan en el centro-norte, se empleó un mapa de isolíneas de velocidades de
viento estimadas corregidas con base en los datos medidos reales. En cuanto a los datos de
precipitación, se emplearon los de pluviometrías medias mensuales de treinta y cuatro
estaciones, con un registro medio entre veinte y treinta años. Los datos de temperatura de la
isla son escasos, con series cortas y concentradas en el centro-norte, por lo que se emplearon
las temperaturas medias mensuales de tres estaciones representativas.
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Rugosidad del terreno (K), longitud del terreno en la dirección dominante del
viento (L) y recubrimiento vegetal equivalente (V).- Para el cálculo de estos índices se
aplicaron las ecuaciones desarrolladas por Williams y col. (Skidmore, 1988).
Aplicación del modelo de erosión eólica .- El riesgo de erosión eólica derivada del
laboreo se estimó a partir del cálculo de la E3, es decir una función de la erodibilidad del
mismo (factor I), la rugosidad del terreno (factor K) y las condiciones climáticas (factor C):
E3 = I x K x C, obviando los factores L y V de menor importancia en suelos
sometidos a laboreo
RESULTADOS Y DISCUSION
El rango de valores del factor I oscila entre 0 Tmha-1 (84% de materiales no
erodibles) para los suelos del sector de mayor altura de la isla, más húmedos y con mayor
contenido en materia orgánica (Camborthids) y las 695 Tmha-1
(0,6% de materiales no erodibles) para los suelos de los jables (Torripsamments).
Se estudió también la relación entre el factor I, el % de elementos no erodibles y
el % de agregación mayor a 1 mm con el tipo de suelo y diferentes parámetros edáficos.
Con respecto a la textura existe una clara tendencia a un descenso del porcentaje
de agregación a medida que ésta es más gruesa, ya que desciende el contenido de arcilla
y la capacidad para formar agregados. De esta manera, los mayores porcentajes de
agregación se presentan en los suelos arcillosos y los menores en los arenosos.
En los suelos de Fuerteventura los valores bajos de materia orgánica, similares en
toda la isla, no constituyen un parámetro tan determinante en la agregación como parece
serlo la textura. Igualmente la estructura también es, a grandes rasgos, un buen indicador
del grado de agregación en los suelos. La estructura poliédrica, característica de los
suelos arcillosos, presenta los mayores valores de agregación. Sin embargo, la estructura
particular, casi siempre con texturas arenosas, tiene el menor grado de agregación.
Por otra parte, la salinidad del suelo no presenta ninguna relación con el
porcentaje de agregación mayor a 1 mm (coeficiente de correlación = -0,09). Unicamente
se observa una tendencia al descenso del porcentaje de agregados a medida que aumenta
la salinidad. Los porcentajes de agregación con una CEes < 5 dSm-1 oscilan entre 0 y
80%, mientras que con una CEes > 60 dSm-1 oscilan entre 10 y 40%. Parte de esta baja
relación entre la agregación del suelo y la salinidad podría atribuirse a un error de
muestreo, ya que en la muestra total se incluyó el sello superficial, lo que podría
sobreestimar el porcentaje de agregación, al considerar al sello como fracción agregada.
Al agrupar las muestras según el tipo de suelo en función de su erodibilidad,
aplicando el test de la U de Mann-Whitney por tratarse de datos no paramétricos (no se
ajustan a una distribución normal), se pueden separar dos grupos de suelos en cuanto a
su sensibilidad a la erosión eólica:
- Erodibilidad moderada y alta: Paleargids, Calciorthids y Paleorthids
- Erodibilidad muy alta: Torripsamments y Calciorthids con una delgada capa de
arena en superficie.
La similitud de suelos tan distintos como los Paleargids, los Calciorthids y los
Paleorthids en cuanto a su erodibilidad, aunque tengan el mismo régimen hídrico,
muestra que la clasificación de suelos tiene una escasa correspondencia con este tipo de
parámetros. En efecto, la clasificación de los Aridisoles se basa en horizontes situados
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generalmente en profundidad, por lo que no guarda ninguna relación con las
características de los horizontes superficiales. Otros suelos (Torriorthents y
Gypsiorthids), cuyo tamaño de muestra no ha permitido realizar el análisis estadístico,
se han agrupado con los Paleargids, Paleorthids y Calciorthids por la similitud de sus
horizontes superficiales y de sus valores similares del factor I.
Los Torripsamments son los suelos con mayor erodibilidad, con valores de I
entre 400 y 700 Tmha-1año-1, para las arenas móviles, y en torno a 150 Tmha-1año-1, para
las arenas ligeramente cementadas. Con similar erodibilidad se encuentran los
Calciorthids sobre los que se dispone una delgada capa de arenas en superficie,
generalmente procedente del mar o de los jables cercanos, con valores de I entre 150250 Tmha-1año-1.
Por último, señalar que los Camborthids ustérticos del Pico de Jandía,
representados por una sola muestra, constituyen el único tipo de suelos con una
erodibilidad nula. Se trata de los suelos menos erodibles de la isla y por ello se ha
considerado como un grupo distinto. En ello probablemente no sólo intervenga su
textura arcillosa sino también el contenido en materia orgánica (en torno a un 4%) y la
presencia de esmectitas en la fracción arcilla.
En síntesis, se pueden agrupar los suelos de la isla de Fuerteventura según su
erodibilidad eólica del siguiente modo:
Baja: Camborthids ustérticos
Moderada-Alta: Paleargids, Paleorthids, Calciorthids, Gypsiorthids y
Torriorthents.
Muy alta: Torripsamments y Calciorthids con una capa de arenas calcáreas en
superficie.
Con respecto a la erosividad del viento (factor C), se ha observado que los
periodos de mayor velocidad del viento se corresponden con la primavera y el verano,
debido al reforzamiento de las componentes norte y noreste que llegan a alcanzar en el
mes de julio una frecuencia próxima al 80%.
Los vientos de componente norte y noreste no solo son los más frecuentes
durante el verano, sino también durante todo el año con una frecuencia media próxima al
55%. Además al presentar unas velocidades medias alrededor de 6,3-7 ms-1 pueden
considerarse como las componentes de mayor potencial erosivo. Los vientos de
componente noroeste y oeste, aunque menos frecuentes (15% y 8% respectivamente),
por su velocidad media cercana a los 7 ms-1, también presentan un alto potencial erosivo.
El resto de las orientaciones de los vientos presentan frecuencias casi siempre inferiores
al 5% y velocidades comprendidas entre los 1,6 ms-1 y los 4,4 ms-1 que contribuyen de
manera más limitada a los procesos de erosión eólica de la isla.
A partir de los valores medios de vientos asignados a cada estación pluviométrica
y la temperatura media para la isla se calculó el factor climático para todas las estaciones
con registro pluviométrico, elaborándose un mapa de isolíneas del factor C mediante un
método de interpolación kriging.
Empleando el índice de Chepil modificado, la mayor parte de las estaciones de la
isla presentan un valor C alto y algunas moderado o muy alto. El hecho de que las
máximas velocidades de viento se produzcan en los meses de julio y agosto, cuando
menor es la pluviometría, explican los elevados valores del factor C obtenidos. Por
consiguiente, tanto la aridez característica de Fuerteventura como el régimen de vientos,
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cuya velocidad máxima coincide con los meses más secos, hacen que la erosividad del
viento sea alta o muy alta en la mayor parte de la isla.
Por estos motivos, los meses comprendidos entre abril y septiembre son los que
presentan mayor riesgo de erosividad por el viento. Por lo tanto, en el diseño de
prácticas de control de los procesos de erosión eólica en la isla de Fuerteventura es
preciso:
- Reducir en lo posible el laboreo del suelo en las estaciones de primavera y verano.
- Diseñar barreras o franjas que reduzcan la velocidad del viento. Estas deben
orientarse en dirección perpendicular a la dirección de los vientos más erosivos.
Basándonos en los datos disponibles y como hemos comentado, las barreras
deben orientarse preferentemente perpendiculares a las componentes Norte y Noreste
que son los que presentan mayor potencial erosivo.
El factor de rugosidad del terreno (factor K), se basa en la altura y el
espaciado de los surcos y camellones. Para su cálculo en los suelos labrados de la isla se
consideró una altura estándar de 10 cm para el camellón y un espaciado entre camellones
de 40 cm, considerando además que éstos se disponen de modo perpendicular a la
dirección de los vientos dominantes. Aplicando las fórmulas de Skidmore (1988), se
obtuvo un valor del factor K de 0,5 para todos los suelos considerados. En el caso de los
Torripsamments y Calciorthids con arenas calcáreas en superficie, debido a su textura
arenosa, la morfología resultante del laboreo se destruye con rapidez, desapareciendo los
surcos y camellones y alisándose la superficie por lo que se le considera suelo liso,
asignándole el valor de 1.
La cartografía de riesgo de erosión eólica, a escala 1:100.000, se ha realizado
con base en los valores obtenidos para el suelo labrado, ya que al tratarse de la mayor
alteración de la superficie constituye el máximo riesgo esperado.
Los valores de E3 obtenidos únicamente tienen un carácter cualitativo de la
sensibilidad a la erosión eólica de los suelos en los distintos sectores de la isla y en
ningún caso deben considerarse como tasas reales de pérdida de suelo . En la Tabla 1 se
presenta las superficies correspondientes a cada uno de los grados de riesgo de erosión
(los malpaíses ocupan un 3%).
Tabla 1
Tmha-1año-1
0-10
10-50
50-150
> 150
Grado de riesgo
Bajo
Moderado
Alto
Muy alto
Superficie
0,1%
20,1%
71,1%
5,7%
Los Torripsamments destacan como los suelos más sensibles a la acción del
viento con un riesgo de erosión muy alto. El resto de los suelos mantiene un riesgo de
erosión eólica alto y ocasionalmente muy alto, con una ligera tendencia al descenso a
medida que nos aproximamos a la zona central de la isla. En esta zona, con una
pluviometría sensiblemente superior, el riesgo de erosión eólica es moderado y en
ocasiones alto.
Con ello se ha obtenido una primera aproximación a la distribución de los
procesos de erosión y la identificación de aquellas zonas de mayor riesgo.
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CONCLUSIONES
Los suelos de la isla de Fuerteventura se pueden considerar estables desde el
punto de vista de la erosión eólica. Esta estabilidad se la proporciona el pavimento de
piedras que los cubre y el sellado superficial. Ambos determinan, independientemente de
otros factores, que el riesgo de erosión eólica de los suelos naturales sea ligero o nulo.
Sin embargo, cuando estas características de la superficie son modificadas, por
laboreo o sobrepastoreo, el riesgo de pérdida de suelo por efecto del viento puede ser
alto o muy alto. Las condiciones climáticas caracterizadas por la ausencia de
precipitaciones, la mayor parte del año, y la elevada velocidad de los vientos favorecen
ese alto riesgo de erosión.
Desde el punto de vista metodológico, parece que la Ecuación de Pérdida de
Suelos por Erosión Eólica de Woodruff, con las modificaciones realizadas, reproduce
bastante fielmente las condiciones reales de erosión por el viento observadas en la isla,
para suelos sometidos regularmente a laboreo. Sin embargo creemos necesario el diseño
de un factor climático de erosividad del viento adaptado a condiciones de aridez con
varios meses de pluviometría cero o en todo caso inferior a 13 mm. y una mejor
definición del factor I para suelos de regiones áridas, salinos, carbonatados, con baja
estabilidad estructural y con alta tendencia al sellado superficial, que incorpore la
estabilidad mecánica de la costra de sellado.
BIBLIOGRAFIA
FAO. 1980. Metodología provisional para la evaluación de la degradación de los suelos.
Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación- FAO. Roma: 86p+
mapas.
SKIDMORE, E.L. 1988. Wind erosion. En: R. Lal (Ed.) Soil Erosion Research Methods. Soil and Water
Conservation Society, Iowa: 244p.
TORRES CABRERA, J.M. 1995. El suelo como recurso natural: Procesos de degradación y su
incidencia en la desertificación de la isla de Fuerteventura. Tesis Doctoral. Dpto. de Edafología y
Geología. Universidad de La Laguna. 560p.+ Mapas.
WOODRUFF, N.P. & SIDDOWAY, F.H. 1965. A wind erosion equation. Soil Sci.Soc.Am.Proc.
29:602-608.
AGRADECIMIENTOS
Este estudio ha sido subvencionado por la Dirección General de Investigación
Científica y Técnica del Ministerio de Educación y Ciencia (Proyecto nº PB88-0424):
“Contribución al estudio de los procesos de desertización en las Islas Canarias: erosión y
erosionabilidad de los suelos de origen volcánico” y por la Consejería de Educación,
Cultura y Deportes del Gobierno Autónomo de Canarias (Proyecto nº 17/31.07.89):
“Estudio de los procesos de desertificación en las Islas Canarias: Cartografía de la
erosión y erosionabilidad de los suelos de origen volcánico”.
Keywords : wind erosion, soil degradation, Fuerteventura, Canary Islands
Mots clés : érosion éolienne, dégradation des sols, Fuerteventura, îles Canaries
Palabras clave: Erosión eólica, degradación de suelos, Fuerteventura, Islas Canarias
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