Capacidad de infiltración de los suelos de la isla de tenerifeevaluación de los factores implicados

Resumen

ANTECEDENTES La tasa de infiltración del agua en el suelo es una propiedad fundamental que interviene en aspectos tan variados como la disponibilidad de agua para las plantas, la recarga de los acuíferos o los procesos de erosión hídrica, ocurrencia de avenidas y modelado del territorio. En este sentido, se ven afectados por ella tanto elementos naturales del medio como otros de índole humana como son los relacionados con la agronomía o la ordenación del territorio. El objetivo de los estudios de infiltración son muy variados y van desde su caracterización con fines agronómicos (Lentz et al., 1996; Martens y Frankenberger, 1992; McIntyre et al., 1982) hasta el estudio de la escorrentía y la erosión (Molina et al., 2007; Rodríguez Rodríguez et al., 2002; Zehetner y Miller, 2006), pasando por el análisis de la relación entre infiltración y propiedades edáficas o ambientales (Cerdà y García-Fayos, 1997; Collisgeorge y Greene, 1979; Poulenard et al., 2001b). Los métodos para la determinación de la infiltración del agua en el suelo son numerosos y han ido evolucionando a lo largo del tiempo. De forma general se pueden clasificar en función del tipo de medida que realizan y de las condiciones de pendiente del medio en las que se desarrollan. Por un lado se encuentran los métodos que permiten medir, directa y exclusivamente, la velocidad de entrada del agua en el suelo en zonas llanas. Es el caso de sistemas como el permeámetro de disco (Perroux y White, 1988), el permeámetro de Guelph (Reynolds y Elrick, 1985) o el infiltrómetro de doble anillo o método de Müntz (Mathieu y Pieltain, 1998), uno de los métodos más extendidos para la medida de la velocidad de infiltración en llanuras agrícolas (Hills, 1970). Por otro, los que se centran en el estudio de la escorrentía y pérdida de suelo y dan información indirecta de la velocidad de infiltración en condiciones de pendiente. En este grupo destacan las parcelas de erosión y simuladores de lluvia, cuyo diseño y funcionamiento es muy variado. Son numerosos los factores que intervienen en la infiltración del agua en el suelo y, como consecuencia, también los trabajos que estudian esta relación. Puesto que este proceso sucede como un balance entre el agua de lluvia y la capacidad del medio edáfico para aceptarla, en general se pueden clasificar estos factores en función del elemento del balance al que afecte. Es de sobra conocida la influencia que tienen algunas propiedades edáficas sobre el proceso de infiltración, y son numerosos los autores que han estudiado su relación. Algunas de ellas son: la porosidad (Denning et al., 1974; Guerif et al., 2000; Lin et al., 1996; Pla, 1983), la estructura y su estabilidad (Agassi et al., 1981; Le Bissonnais, 1996; Porta et al., 2003), la textura (Emerson, 1977; Lado et al., 2004b; Le Bissonnais y Singer, 1993), la mineralogía de las arcillas (Ben-Hur et al., 1998; Fernández Caldas y Tejedor Salguero, 1975; Molina et al., 2007; van Olphen, 1977), el contenido de materia orgánica (Lado et al., 2004a; Porta et al., 2003), el estado salino-sódico (Ben-Hur et al., 1998; Shainberg y Letey, 1984; van Olphen, 1977), las acumulaciones secundarias de carbonatos y yeso (Enrique et al., 1999; Houman, 1999; Le Bissonnais, 1996), la presencia de óxidos cementantes (Oades y Waters, 1991; Rhoton et al., 1998; Six et al., 2004), el contenido de elementos gruesos y la pedregosidad superficial (Beven y Germann, 1982; Cerdà, 2001; Fies, 1971; Flint y Child, 1984; Ingelmo et al., 1994; van Wesemael et al., 1995) y la repelencia al agua del suelo (Debano, 1971; Doerr et al., 2000; Robichaud, 1998; Simanton et al., 1988). Dentro de las características de la lluvia que afectan al proceso de infiltración, y que han sido estudiadas ampliamente, destacan su intensidad, energía cinética y duración (Eltz y Norton, 1997; Romkens et al., 1986; Zehetner y Miller, 2006), así como su composición química (Agassi y Bradford, 1999; Agassi et al., 1981; Borselli et al., 2001). Por último, existe un conjunto de factores que de forma directa o indirecta pueden modificar cualquier fase del proceso de infiltración. Es el caso de la pendiente (Assouline y Ben-Hur, 2006; Cerdà y García-Fayos, 1997; Descroix et al., 2001; Poesen, 1984), la cobertura vegetal (Rutter, 1967; van Dijk y Bruijnzeel, 2001; Vis, 1986), el uso y manejo del terreno (Harden, 1991; Poulenard et al., 2001a) y los incendios (Benavides-Solorio y MacDonald, 2001; Kutiel y Inbar, 1993). OBJETIVOS El objetivo fundamental de esta Tesis Doctoral es la caracterización de la velocidad de infiltración de los suelos de la isla de Tenerife, así como conocer el efecto del cambio de uso/manejo y de los incendios forestales sobre esta propiedad, y su representación en una cartografía de escala general. Para el logro de este fin se desarrollarán, al menos, los siguientes objetivos parciales: Elaborar un inventario de la velocidad de infiltración básica en zonas llanas para cada una de las tipologías de suelo presentes en la isla y su distribución espacial. Analizar la infiltración, escorrentía y pérdida de suelo en Andisoles y suelos ándicos en zonas de pendiente. Estudio de la influencia de los factores edáficos en la velocidad de infiltración, escorrentía y pérdida de suelo. Estudio de los factores ambientales que tienen influencia sobre la capacidad de infiltración de los suelos, generación de escorrentía y pérdida de suelo (pendiente, cobertura vegetal, uso y manejo e incendios). Estudiar los efectos de un incendio forestal en las propiedades edáficas y en la infiltración, escorrentía y pérdida de suelo de Andisoles y suelos ándicos de la isla. METODOLOGÍA Teniendo en cuenta la peculiaridad de los métodos de campo para la determinación de la infiltración, el trabajo en la Memoria de Tesis se dividirá en dos partes. Por un lado, el estudio de la tasa de infiltración en el conjunto de tipologías de suelo en condiciones de ausencia de pendiente y, por otro, el de la infiltración, escorrentía y pérdida de suelo en Andisoles y suelos ándicos en zonas de pendiente. Estudio en áreas llanas Se seleccionará un conjunto de zonas de tal manera que esté incluida la amplia diversidad edáfica de la isla. Debido a las características isotrópicas que presenta la infiltración del agua en el suelo, se planteará un muestreo dirigido basado en las unidades edáficas definidas en la isla. Además, con el fin de poder estudiar el efecto del uso/manejo en la velocidad de infiltración de los suelos, se elegirán algunos puntos que presenten condiciones diferentes a las naturales. Para este estudio se utilizará el método del doble anillo o método de Müntz (Mathieu y Pieltain, 1998), un sistema sencillo que permite la medida de la infiltración en suelos con diferentes características. Estudios en zonas de pendiente La elección de los puntos de muestro se centrará en los suelos más característicos de las regiones volcánicas, los Andisoles y suelos ándicos. Con el fin de conocer el efecto de la pendiente sobre la infiltración, escorrentía y pérdida de suelo, en cada zona de estudio se seleccionarán, siempre que sea posible, 3 subzonas con pendientes del 10, 30 y 50%. Como en el caso anterior, con el fin de determinar la influencia del cambio de uso/manejo en los suelos y la afección de un incendio forestal, se elegirán una serie de zonas de estudio con condiciones diferentes a las naturales. Se utilizará un simulador de lluvia (Nacci y Pla, 1991) para la caracterización de la velocidad de infiltración, la tasa de escorrentía y la pérdida de suelo en zonas de pendiente. Características de los suelos Con el fin de determinar la influencia de las propiedades edáficas sobre la infiltración, escorrentía y pérdida de suelo se procederá a la caracterización de las mismas. La selección de la profundidad del muestreo se hará en base al frente de humectación obtenido en los estudios de infiltración (Cerdà y García-Fayos, 1997). De las experiencias ya realizadas se puede esperar que, si bien en las medidas efectuadas con anillos de infiltración, la profundidad del suelo que presenta influencia en la velocidad de infiltración puede estar en torno a 80-100 cm (Pla, 1983), en el caso de las simulaciones de lluvia es previsible que no supere los 2-5 cm (Cerdà y García-Fayos, 1997; Lavee et al., 1995). En los suelos afectados por un incendio, son los primeros centímetros los que se ven influenciados más directamente (Kutiel y Naveh, 1987; Kutiel y Shaviv, 1989). Entre los análisis a realizar destacan el contenido de humedad en el momento del estudio, densidad aparente, elementos gruesos, granulometría, estabilidad estructural, capacidad de retención de agua (33 y 1500kPa), hidrofobicidad, reacción del suelo, salinidad, carbonatos, carbono orgánico y nitrógeno total, retención de fosfatos y extracciones selectivas de Si, Fe y Al. Para el análisis estadístico de los datos obtenidos se utilizarán principalmente pruebas no paramétricas dado que la mayoría de la información a utilizar no cumple generalmente los criterios de normalidad y homogeneidad de la varianza requeridos para la utilización de pruebas de tipo paramétrico.