Impacto de los cambios en el uso del suelo sobre el balance hídrico en zonas de llanura

Abstract

Los constantes cambios en el uso del suelo, provocados principalmente por el fenómeno de agriculturización, ha facilitado el predominio de cultivos de alta rentabilidad como la soja conduciendo a una menor diversidad de coberturas vegetales. Este hecho ha generado múltiples impactos principalmente en llanuras con alto potencial agrícola, ya que el aumento en la escala de explotación del suelo y las prácticas repetitivas alteran la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas y su interacción con los sistemas hídricos, terrestres y atmosféricos. En cuanto al componente hídrico, algunos de los procesos que intervienen en el balance hídrico de las llanuras resultan ser más sensibles a los cambios de vegetación. Por lo tanto, se planteó como objetivo principal cuantificar el balance hídrico bajo tres escenarios de usos del suelo. Esto con el fin de realizar un análisis más preciso del impacto que estos cambios generan al balance hídrico de una zona de llanura. La llanura bajo estudio es la cuenca superior del arroyo Del Azul, región que ha seguido la misma tendencia de la llanura pampeana en su actividad agrícola y que, además, presenta de forma periódica eventos de inundaciones y sequías. Para cumplir con el objetivo planteado, se simuló el balance hídrico de la cuenca empleando el modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT). El balance hídrico se calibró y validó a escala diaria para un periodo de 13 años (2003-2015) y se contrastó con tres escenarios de usos del suelo para los periodos 2006-2007 (P1), 2010-2011 (P2) y 2015-2016 (P3). Los usos del suelo presentes en cada periodo fueron caracterizados por una metodología basada en la fusión de imágenes satelitales de media resolución. Los resultados obtenidos representaron con un nivel de certidumbre bastante aceptable el sistema agrícola de la cuenca, evidenciando en qué medida cada cobertura fue reemplazada por los diferentes usos del suelo y en qué sectores de la cuenca estos cambios tuvieron lugar. En términos generales, al comparar los cambios que se llevaron a cabo en el transcurso de 10 años (2006-2015), se encontró que el uso del suelo que representó la mayor cantidad de reemplazos fue el cultivo de soja aumentando alrededor de 280%. El sistema de doble cultivo trigo-soja mantuvo un porcentaje de ocupación de aproximadamente 35%, mientras que los cultivos de invierno, maíz y las pasturas y pastizales naturales disminuyeron cerca de un 5%, 67% y 52%, respectivamente. En cuanto al proceso de simulación con SWAT, se logró cuantificar con un grado de acierto bastante satisfactorio el balance hídrico de la cuenca superior del arroyo Del Azul. El ajuste del modelo se realizó con la información de caudales registrados en la estación hidrométrica de Seminario. Se obtuvo valores de Nash Sutcliffe (NS) y coeficientes de determinación (R2) para el periodo de calibración (2006-2011) de 0,5 y 0,6 respectivamente y, para el periodo de validación (2012-2015) valores aproximados de 0,5, tanto para NS como para R2. Los resultados de la simulación con SWAT permitieron analizar la dinámica espacial de los procesos hidrológicos a través del tiempo, de los cuales, la evapotranspiración y la recarga representaron aproximadamente el 94% de la precipitación anual. A grandes rasgos, la respuesta de la evapotranspiración no varió de forma representativa con cada escenario de usos del suelo. Por el contrario, variables como la escorrentía superficial y la recarga fueron los procesos que presentaron mayores alteraciones espacio-temporales. Con el escenario P2, la recarga aumentó un 5%, pero la escorrentía superficial decreció 14%. En cuanto al escenario P3, la escorrentía superficial se incrementó 5% y la recarga disminuyó 7%. De acuerdo a los resultados, se espera que con los usos del suelo caracterizados en el escenario P2 sea menor el impacto de las transformaciones de coberturas. Al presentar mayor diversidad de usos del suelo, con este escenario la resiliencia de la cuenca ante los extremos hídricos sería mayor que con usos del suelo más homogéneos A escala mensual, se evidenció cómo el estado vegetativo de las coberturas influyó en la dinámica hídrica de la cuenca. Por eso a finales de primavera el déficit hídrico fue más severo con el escenario P3, ya que los cultivos que predominaron en este periodo entran en su etapa de maduración para esta época del año, aumentando la evapotranspiración y disminuyendo la humedad del suelo. Por el contrario, a finales de otoño, cuando gran parte de la superficie queda descubierta por la temporada de cosecha de cultivos de secano, la evapotranspiración fue más baja y la escorrentía superficial se incrementó y con ello, el impacto de las inundaciones. Adicionalmente, con SWAT fue posible identificar las regiones más vulnerables ante los excesos hídricos. Estas resultaron ser las zonas donde la pendiente es menor al 3%, es decir, hacia el norte de la cuenca, donde las pasturas y pastizales naturales fueron reemplazados en mayor medida. Finalmente, con la cuantificación del balance hídrico a escala mensual y anual, se concluye que efectivamente los cambios en el uso del suelo han impactado en la dinámica hídrica de la cuenca superior del arroyo Del Azul, zona con características propias de las llanuras. Al comparar los balances hídricos para cada escenario de usos del suelo, se constató que cuando un territorio asume un régimen de monocultivo, como es el caso del escenario P3, aumenta la escorrentía superficial y disminuye la tasa de recarga y humedad del suelo, lo cual podría aumentar la magnitud del impacto cuando se presentan periodos de excesos hídricos. Por el contrario, cuando el paisaje agrícola es más heterogéneo, como el del escenario P2, la escorrentía superficial se reduce y la recarga incrementa haciendo que posiblemente la resiliencia de las llanuras ante las inundaciones sea mayor. Al analizar un año con bajo índice pluviométrico como el 2008, el escenario de uso del suelo P1 fue el que más conservo la humedad del suelo y produjo una menor evapotranspiración. Teniendo en cuenta que este escenario presentó el mayor porcentaje de área cubierta por pasturas y pastizales naturales, se podría afirmar que esta cobertura vegetal influye en reducir el impacto de las sequías. A escala mensual, en los meses de primavera la cuenca presentó mayor déficit hídrico con el escenario P3, y en otoño inundaciones más severas. Por lo tanto, homogenizar el paisaje agrícola disminuye la resiliencia de la cuenca ante inundaciones y sequías. Igualmente, hay que resaltar que las prácticas agrícolas llevadas a cabo en las últimas décadas, no han tenido muy en cuenta factores, servicios y procesos naturales indispensables para un desarrollo sustentable de los territorios. Asimismo, se espera que los resultados obtenidos proporcionen pautas para que las entidades competentes formulen políticas y estrategias de gestión que protejan la economía y los ecosistemas de la región.