Evaluation of soil degradation and land capability in Mediterranean areas under climate and management change scenarios(Andalusia region, Spain and El-Fayoum province, Egypt)

Resumen

La población mundial actual es de unos siete mil millones y superará los nueve mil millones en 2050. Se espera que esto conduzca a un aumento de la demanda de alimentos. El área total de la superficie terrestre incluye tierras marginales o no aptas para el cultivo, tales como desiertos, montañas escarpadas, pantanos, al igual que zonas anteriormente cultivadas que han sido degradadas como consecuencia de un manejo inapropiado. El presente estudio se centra en el análisis de la degradación del suelo y el potencial agrícola en dos zonas del Mediterráneo: Andalucía (suroeste de España) y El-Fayoum (norte de Egipto). Estas áreas zonas fueron escogidas para estudiar los procesos de contaminación, erosión del suelo y su capacidad para diferentes usos, y, finalmente, llevar a cabo recomendaciones orientadas a la conservación de la tierra cultivable como un recurso no renovable. Andalucía representa el 17.3% de la superficie total de España, mientras que la provincia de El-Fayoum comprende sólo el 0.6% de Egipto. Esta provincia incluye la mayoría de los principales tipos de suelos del delta y el valle del Nilo, mientras que Andalucía incluye los principales tipos de suelos que se encuentran en la zona mediterránea. La agricultura andaluza depende en gran parte de la lluvia para su abastecimiento de agua, con un 90% de la superficie ocupada por cultivos de secano. Ante el contexto actual de cambio global, en este trabajo se ha realizado el estudio de la degradación (contaminación y erosión) y aptitud agrícola del suelo bajo diferentes escenarios de cambio climático (actual, 2040, 2070 y 2100) y de cambio de manejo. Por otro lado, la producción agrícola en El-Fayoum, una zona extremadamente árida, depende principalmente del suministro de agua del Nilo, por lo que la capacidad y la degradación del suelo se han considerado principalmente bajo escenarios hipotéticos de cambio de manejo, mediante el control de las entradas de agua, fertilizantes y pesticidas para minimizar el riesgo de la degradación del suelo. Para la evaluación biofísica del suelo se ha utilizado el sistema agro-ecológico de ayuda a la decisión MicroLEIS DSS. Este sistema incluye tres bases de datos (clima, suelo y manejo agrícola) y doce modelos de evaluación relacionados con la productividad del suelo y la degradación de la tierra: a) Las bases de datos MicroLEIS fueron utilizadas de la siguiente forma: [i] la base de datos de suelos SDBm-Andalucía con datos físicos, químicos y morfológicos de 62 perfiles de suelos representativos de Andalucía, y la SDBm-El-Fayoum con datos de 46 perfiles de suelos; [ii] la base de datos climáticos CDBm-Andalucía (temperatura media mensual, precipitación mensual máxima y mínima y el número de días de lluvia, registrados durante un período de 30 años) y CDBm-el-Fayoum (con los datos registrados durante un período de 44 años), [iii] la base de datos del manejo agricultura MDBm-Andalucía y el-Fayoum, conteniendo información sobre el uso y manejo agrícola de los principales cultivos cultivos en ambas zonas. b) Cinco modelos MicroLEIS fueron utilizados bajo escenarios de cambio de clima y de manejo: el modelo Pantanal (vulnerabilidad del suelo a la contaminación por fósforo, nitrógeno, metales pesados y pesticidas), el modelo Raizal (riesgo de erosión del suelo por agua y viento), el modelo Terraza (deficiencia bioclimática), el modelo Cervatana (capacidad de uso agrícola de las tierras), y el modelo Almagra (aptitud relativa para cultivos mediterráneos anuales, semianuales y perennes). Como escenarios de cambio climático se han utilizado los promedios de datos de 17 modelos climáticos globales para 2040-A1B, 2070-A1B and 2100-A1B, calculados por la Agencia Española de Meteorología (AEMET, 2011). Por último, la representación cartográfica de los resultados en mapas se ha llevado a cabo utilizando el sistema de información geográfica. También se ha realizado el estudio y evaluación detallada de la degradación del suelo (erosión y contaminación) y la capacidad del uso agrícola a partir de dos transectos topográficos en la provincia de Sevilla y uno en la de El-Fayoum, considerando diferentes hipotéticos escenarios del cambio climático y del manejo. a) Los transectos de Sevilla (S-N y W-E), incluyen 63 puntos representativos a intervalos regulares de 4 km. A estos puntos se les asociaron 41 perfiles de suelos de la base de datos de suelos SDBm-Sevilla. Los escenarios de cambio climático se han calculado de acuerdo con el modelo climático global (CNRMCM3) mediante la extracción de los datos climáticos espaciales bajo el escenario A1B de IPCC para el período actual (datos promediados 1960 a 2000), 2040, 2070 y 2100. b) En la zona de El-Fayoum, se consideró un transecto topográfico (SE-NO), incluyendo 10 perfiles de suelos representativos en intervalos regulares de 3.3 km. Para este estudio se utilizaron datos climáticos de la estación meteorológica de El-Fayoum, y se evaluaron los riesgos de degradación del suelo para los cultivos de trigo, girasol y olivar en diferentes condiciones de manejo. En Andalucía los modelos Terraza y Cervatana predicen una significativa disminución de la productividad en la mayoría en los tipos de suelos y para los cultivos considerados (trigo, patata, girasol, maíz y algodón), bajo los escenarios climáticos previstos (A1B-2040, A1B-2070 y A1B -2100), en comparación con el escenario actual. Esta disminución de la productividad, asociada con el cambio climático, es más notable en los tipos de suelo Typic y Calcic Haploxerepts, de acuerdo con la siguiente secuencia de cultivos: maíz <algodón <girasol <patata <trigo. En la zona de El-Fayoum, se pronostica una buena aptitud agrícola en los tipos de suelo Vertic Torrifluvents y Typic Haplogypsids, Por otro lado, la clase marginal sólo incluye una pequeña área adyacente al lago Qarun (Typic Haplosalids). Una disminución del 25% en el agua de riego no tiene un efecto negativo en la capacidad agrícola y, por consiguiente, en la producción de la mayoría de los cultivos. Esto significa que El-Fayoum disfruta de un riego actual excesivo. Por otra parte, una reducción de agua de riego del 50% si provoca una disminución en la capacidad de la tierra y a la disminución de los rendimientos de cosechas. La alta variabilidad de las clases de capacidad agrícola observadas en Andalucía y El-Fayoum es debida a la elevada diversidad de las características del suelo (como la profundidad útil, pedregosidad, textura, drenaje, contenido en carbonato de calcio y otros parámetros). En las zonas de estudio, la clase óptima de capacidad de uso es difícil de observar, ya que en la mayoría de los casos se presenta al menos una característica del suelo o parámetro climático como factor limitante. En Andalucía, se espera que el riesgo de contaminación se reduzca bajo los escenarios climáticos previstos (2040, 2070 y 2100) para la mayoría de los tipos de suelo en comparación con el escenario actual. Por otro lado, el riesgo de erosión se incrementará en un cierto tipo de suelo bajos los escenarios climáticos proyectados, pues aunque la precipitación disminuirá en el futuro se producirá más concentrada en el tiempo. Al contrario, en determinados tipos de suelo, se espera una reducción del riesgo de erosión. Obviamente, las zonas de uso agrícola presentan alto riesgo de contaminación en comparación con las zonas forestales y naturales, como consecuencia de las prácticas agrícolas que conllevan adición de fertilizantes y plaguicidas. En El-Fayoum, de acuerdo con los resultados del modelo Pantanal, los suelos Typic Haplogypsids y Typic Torripsamments presentan el mayor riesgo de contaminación. El modelo predice una disminución significativa en el riesgo de contaminación del suelo para el escenario de manejo recomendado. Las recomendaciones se refieren a los inputs de agua, fertilizantes y pesticidas. También, en El-Fayoum, el modelo Raizal puso de relieve un alto riesgo de erosión eólica en zonas marginales sobre los suelos Typic Torripsamments. El análisis de los transectos topográficos mostró que el riesgo de degradación del suelo no varía bajo los distintos escenarios de cambio climático. Por otro lado, se prevén variaciones negativas significativas de productividad agrícola de los distintos cultivos bajo dichos escenarios del cambio climático. La reducción progresiva de las precipitaciones favorece la degradación del suelo, disminuyendo también las clases de productividad y los rendimientos. Es probable que el cambio climático provoque un grave estrés hídrico a lo largo del siglo 21. Principalmente, el déficit de agua se incrementará con el tiempo, dando lugar a reducciones de rendimiento de los cultivos de trigo y girasol. El análisis de aptitud de los suelos agrícolas y su mejora han sido estudiados para poner de relieve sus principales factores limitantes, y proponer su mejora como una estrategia de adaptación al cambio climático. En conclusión, el cambio climático en Andalucía afectará directa y negativamente a la producción de los cultivos agrícolas, al igual que a la degradación de los suelos. Por consiguiente, los múltiples e individualizados impactos del cambio climático que pronostican los modelos de evaluación de suelos sobre su capacidad de uso y riesgos de degradación, tendrán que ser tomados muy en cuenta antes de formular propuestas y tomar decisiones sobre uso y manejo agrícola. Dado que la agricultura en El-Fayoum depende básicamente del aporte de agua de riego, los futuros cambios de la cantidad de agua fluvial disponible tendrán un efecto mucho mayor sobre las cosechas que los cambios derivados del clima. Por lo tanto, en la planificación agrícola de este territorio desértico siempre será prioritario la conservación y optimización del uso de los recursos hídricos. Finalmente, mediante este análisis predictivo de la aptitud agrícola de los suelos y su vulnerabilidad se ponen de relieve los principales factores edáficos limitantes a la hora de proponer estrategias de adaptación al cambio climático.