Jiménez, L., Marqués, M.J., Pérez, R., Bienes, R.

Transcripción

1 Estudio de la infiltración en una revegetación sobre suelos yesíferos de la Comunidad de Madrid. Aplicación de arbustos y lodo térmico: resultados preliminares Jiménez, L., Marqués, M.J., Pérez, R., Bienes, R. Dpto. Desarrollo Rural. Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA). Ctra. N-II km 38,2. 288, Alcalá de Henares, Madrid. luis.jimenez@madrid.org Resumen En este artículo se estudió la infiltración y el desarrollo de la cobertura del suelo en otoño después de la utilización de dos técnicas de restauración: aplicación de una enmienda orgánica de lodo procedente de una EDAR tratado con un secado térmico y la revegetación con especies arbustivas: Retama sphaerocarpa, Atriplex halimus y Santolina chamaeciparisus. La utilización conjunta de ambas técnicas aumentó la infiltración, al reducir el coeficiente de escorrentía entre un 71 y un 8 % (p<,5; ANOVA medidas repetidas), y aumentó entre 1,6 y 2,6 veces la cantidad de suelo cubierto (p<,5; ANOVA medidas repetidas). La mayor infiltración en los tratamientos en los que se aplicaron dos técnicas provocó un aumento de la vegetación entre septiembre y diciembre (p<,1 post hoc ajustado por Bonferroni), que no se dio cuando se aplicó una técnica o en el control. Palabras clave: Infiltración, lodo térmico, arbusto, escorrentía. Abstract In this paper we studied the infiltration and the development of ground cover in autumn after the use of two restoration techniques: application of an organic amendment of sludge from an EDAR tried with a thermal drying and revegetation with shrubs: Retama sphaerocarpa, Atriplex halimus y Santolina chamaeciparisus. The combined use of both techniques increased infiltration, because runoff coefficient was reduced between a 71 and 8% (p <,5; repeated measured ANOVA), and quantity of ground cover increased between 1,6 and 2,6 times (p <,5; repeated measured ANOVA). The biggest infiltration in treatments when two techniques were applied, caused an increase of the vegetation between September and December (p <,1 post hoc adjusted by Bonferroni). I t didn't happen when a technique was applied or in the control. Key words: Infiltration, sludge, shrub, runoff. Introducción Este artículo se enmarca en un estudio de erosión en el que se prueban diversas técnicas para controlar dicho proceso. Los eventos erosivos relevantes se dan cuando las precipitaciones tienen una intensidad elevada y, en consecuencia, una energía cinética grande. En los estudios sobre erosión los muestreos se centran en ese tipo de eventos, que se producen con un periodo de recurrencia alto. No se presta tanta atención a las lluvias de menor intensidad que suceden a lo largo del año. En este artículo estudiaremos con detalle las lluvias de otoño. Es importante apuntar que en los climas semiáridos, el factor limitante fundamental para el desarrollo de la vegetación es el agua (Issar y Resnick, 1996). La escorrentía favorece la evacuación de agua, de forma que se reduce la cantidad de agua en el suelo. Por ello, el crecimiento de vegetación en otoño y la disponibilidad de una mayor cantidad de agua hasta primavera dependen de la capacidad de infiltración del suelo en otoño. Esto se puede ver potenciado en años de sequía, como está sucediendo a comienzos de 25. El objetivo de este trabajo consiste en estudiar las posibles diferencias en el comportamiento hidrológico y en el desarrollo de la vegetación en otoño al aplicar diferentes técnicas de restauración. Las técnicas aplicadas son revegetación con arbustos y aplicación de una enmienda orgánica de lodo térmico procedente de una EDAR. La utilización de arbustos en restauración no está muy desarrollada, restringiéndose en el pasado a zonas áridas (Vallejo et al, 23). Muchas restauraciones con especies arbóreas tienen una supervivencia baja (Carreras et al, 1997), mientras que la supervivencia algunos los arbustos pueden ser

2 mayores (Vallejo et al, 23), lo que reduce el coste en reposición de marras. La enmienda orgánica de lodo proporciona al suelo materia orgánica y nutrientes, los cuales favorecen el desarrollo de la vegetación (Ingelmo et al, 22; Marqués et al, 24). Material y Métodos Las parcelas de estudio se encuentran en la Finca de La Chimenea (Aranjuez, Madrid) del Instituto Madrileño de Investigación y Desarrollo Rural, Agrario y Alimentario (IMIDRA). El suelo se desarrolla sobre margas yesíferas y tiene un horizonte de acumulación de yeso vermiforme (Bienes et al, 21). Su perfil se clasifica como Xeric Haplogypsid (USDA, 23). El clima de la zona es semiárido. La precipitación media anual es de 427 mm (Marqués et al, 24). El régimen de humedad es xérico y el térmico mésico (Lázaro et al, 1978). La zona de estudio se encuentra en un espartal que fue quemado en el año 1993 y estuvo abandonada hasta el año 23. El diseño experimental (Tabla 1) consistió en la combinación de dos técnicas: plantación de una especie arbustiva y adición de lodo térmico procedente de una EDAR. Tabla 1. Diseño experimental. Técnicas llevadas a cabo Nº Técnicas Tratamiento Adición de lodo Tipo Vegetación Utilizadas Réplicas Retama sphaerocarpa RC DOS 5 Con lodo Atriplex halimus RS DOS 5 Santolina chamaeciparisus AC DOS 5 Vegetación espontánea AS UNA 5 Retama sphaerocarpa SC UNA 5 Sin lodo Atriplex halimus SS UNA 5 Santolina chamaeciparisus VC UNA 5 Vegetación espontánea VS NINGUNA 5 La preparación de las parcelas de estudio se llevó a cabo en los siguientes pasos: - Octubre de 23: labrado del terreno y plantación (antes de la época de heladas y después de las lluvias otoñales). - Febrero de 24: Rastrillado de cada parcela para homogeneizar el terreno y eliminar los surcos ocasionados por el labrado. - Marzo de 24: adición del lodo en superficie con una dosis equivalente a 2 tn/ha. Se establecieron 4 parcelas de erosión con un tamaño de 2 m de longitud, en la línea de máxima pendiente, y,5 m de anchura. En las parcelas con arbusto se colocaron dos plantones con 1 m de separación. Al final de cada parcela se colocó un colector similar a los utilizados por Gerlach (1967) con un depósito en su salida para recoger la escorrentía y los sedimentos producidos por la lluvia. El volumen de lluvia fue medido por una estación meteorológica completa, situada al lado de las parcelas. La estación registra automáticamente los datos cada 1 minutos. En este artículo se utilizaron los datos de precipitación e intensidad máxima. Se muestrearon tres eventos de lluvia natural de otoño de 24, lo que representan un total de 115 registros de escorrentía (5 registros fueron nulos). Se muestreó la cantidad de escorrentía y sedimentos, aunque en este artículo se analizan en profundidad los datos de escorrentía. El volumen de escorrentía en cada parcela se midió en campo con probetas después de cada evento. Se realizaron dos muestreos de cobertura del suelo, uno en septiembre de 24 y otro en diciembre de 24. La superficie de suelo cubierto total es la suma de la superficie cubierta por el arbusto, por la vegetación espontánea, por la hojarasca y por el liquen. Se utilizaron cuadrats de,5 m de lado, subdivididos a su vez en cuadrados de,1 m de lado para aumentar la precisión en la medida. En cada parcela se tomaron 4 medidas y se sumaron para obtener el suelo cubierto de toda la parcela. El análisis estadístico que se utilizó para encontrar diferencias significativas en las variables estudiadas fue el ANOVA de medidas repetidas. Los análisis post hoc se ajustaron por Bonferroni para controlar el aumento del error de tipo I debido a las múltiples estimas de probabilidad.

3 Resultados y Discusión Características de los eventos de lluvia natural. El Evento 1 corresponde a las lluvias ocurridas entre el 18 y el 21 de octubre, con un volumen recogido de 19 mm y una intensidad máxima de 4,8 mmh -1. El Evento 2 corresponde a las lluvias ocurridas entre el 23 y el 28 de octubre, con un volumen recogido de 31 mm y una intensidad máxima de 4,8 mmh -1. El Evento 3 corresponde a las lluvias ocurridas entre el 29 de octubre y el 9 de diciembre, con un volumen recogido de 35 mm y una intensidad máxima de 5,3 mmh -1. En base a estos datos se observa que son lluvias típicas de otoño, en las que la intensidad máxima es muy pequeña. La energía cinética de estas lluvias será muy baja y su capacidad erosiva es casi despreciable (media de los sedimentos recogidos para los tres eventos:,13±,18 tnha -1 ). Análisis de los coeficientes de escorrentía. Se estudiaron los datos obtenidos en los tres eventos de lluvia sucesivos que se produjeron en la estación de otoño. Inicialmente, los datos se analizaron Coeficientes de escorrentía medios en función del tratamiento aplicado, para cada evento. Coeficiente de Escorrentía (%) Evento 1 Evento 2 Evento 3 TRATAMIENTO APLICADO Figura 1. Coeficientes de escorrentía medios en función del tratamiento aplicado, para cada evento. AC AS RC RS SC SS VC VS mediante un ANOVA de medidas repetidas, en el cual los factores intrasujetos fueron los coeficientes de escorrentía obtenidos en cada evento a lo largo del (factor ) y los factores inter-sujetos fueron los tratamientos llevados a cabo. Se encontraron diferencias significativas para los efectos intra-sujetos (p<,1), ya que cada evento de lluvia originó diferentes coeficientes de escorrentías. A pesar de la semejanza entre los eventos, nunca se puede afirmar que dos lluvias naturales sean iguales entre sí. No se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos aplicados (efecto inter-sujetos). Tampoco se encontraron diferencias para las interacciones de ambos factores, pero en la Figura 1, se puede observar tres grupos diferenciados, en función de la cantidad de técnicas aplicadas. Por ello, se analizaron los datos de nuevo, pero en este caso, los factores inter-sujetos fueron la cantidad de técnicas aplicadas. Los resultados del ANOVA de medidas repetidas se ven en la Tabla 2. Tabla 2. ANOVA de medidas repetidas para el coeficiente de escorrentía (%) para el número de técnicas aplicadas en los tres eventos de lluvia acaecidos en otoño (Tiempo). Coeficiente de Escorrentía Fuente gl Media Cuadrática F P Nº Técnicas 2 727,98 5,2,12 Factores inter-sujetos Error ,1 14,4 Tiempo 2 73,1 <,1 3 Factores intra-sujetos Tiempo x Nº Técnicas 4 12,825 2,53,49 Error 68 5,69 De nuevo, se encontraron diferencias significativas entre cada evento de lluvia (p<,1) (Tabla 2). Por el contrario a los análisis realizados anteriormente, se encontraron diferencias entre el número de técnicas (p=,12) y en la interacción entre el y el nº técnicas (p=,49), aunque esta última muy débil.

4 Coeficientes de escorrentía medios en función del Número de técnicas aplicadas, para cada evento. Coeficiente de Escorrentía (%) Evento 1 Evento 2 Evento 3 NÚMERO DE TÉCNICAS APLICADAS Figura 2. Coeficientes de escorrentía medios en función del número de técnicas aplicadas, para cada evento. 1 2 En la figura 2, se pueden observar como los tratamientos con aplicación de ambas técnicas a la vez, tienen un coeficiente de escorrentía mayor, reduciéndose en los tratamientos en los que se aplica una técnica un 71 % y en el tratamiento control un 8 %, en el que no se aplicó ninguna técnica. Se realizaron análisis post-hoc para la interacción x nº técnicas y la significación se ajustó por Bonferroni. En el evento 1, se encontraron diferencias entre los tratamientos con dos técnicas aplicadas y aquellos con una (p<,5) y control (ninguna técnica aplicada; p<,5). Para el evento 2, tan solo se encontraron entre las dos técnicas aplicadas y el control (p<,5). Para el evento 3, no se encontraron diferencias para la cantidad de técnicas aplicadas en cada tratamiento. Análisis de los datos de cobertura del suelo. Se estudiaron los datos obtenidos en 2 muestreos de vegetación sucesivos realizados en otoño: uno en septiembre y otro en diciembre. Cantidad de suelo cubierto en función del número de técnicas aplicadas para los muestreos de septiembre y diciembre Cobertura del suelo (%) Septiembre Diciembre NÚMERO DE TÉCNICAS APLICADAS Figura 3. Cantidad de suelo cubierto en función del número de técnicas aplicadas, para cada evento. 1 2 Los datos se analizaron mediante un ANOVA de medidas repetidas, en el cual los factores intrasujetos fueron los porcentajes de suelo cubierto muestreados en septiembre y diciembre (factor ) y los factores inter-sujetos fueron el número de técnicas aplicadas en los tratamientos. Se encontraron diferencias significativas en la cantidad de suelo cubierto para los factores inter-sujetos (p=,11) (Tabla 3), de forma que existen diferencias entre el número de técnicas aplicadas. A medida que aumenta el número de técnicas aplicadas, la cobertura del suelo es mayor, tanto en el muestreo de septiembre como el de diciembre (Figura 3). Esto se ve corroborado al analizar la interacción x nº técnicas (p<,1) (Tabla 3), mediante un análisis post hoc con la significación ajustada por Bonferroni. En el muestreo de Diciembre, se encontraron diferencias en la cantidad de suelo cubierto entre los tratamientos con dos técnicas aplicadas y aquellos con una (p<,1; aumentó 1,6 veces) y control (ninguna técnica aplicada; p<,1; aumento 2,6 veces). En el muestreo de diciembre no se encontraron diferencias entre las técnicas aplicadas. Se encontraron diferencias significativas para los efectos intra-sujetos (p=,18) y para la interacción entre x nº técnicas (p<,1) (Tabla 3). Habitualmente se observa un crecimiento de la vegetación en otoño, gracias al aporte de agua de las lluvias de está época. Sin embargo, en nuestros datos solamente se observa un crecimiento de la vegetación, entre septiembre y diciembre, el los tratamientos con aplicación de dos técnicas (p<,1) (Figura 3). En los tratamientos con una técnica aplicada y en el control, no se observa un aumento de la vegetación aunque no se observan diferencias significativas. En el clima semiárido, el factor limitante fundamental para el desarrollo de la vegetación es el agua (Issar y Resnick, 1996). Por lo tanto, estas diferencias pueden ser debidas a la capacidad de aumentar la infiltración de los tratamientos en los que se aplican dos técnicas. Esto permite una mayor disponibilidad de agua en el suelo para el desarrollo de la

5 vegetación. Esto unido a la capacidad de reducir la evaporación del agua del suelo que ejerce esa misma vegetación, garantiza un mejor aprovechamiento del agua de lluvia en las zonas donde se aplicaron las dos técnicas a la vez. Tabla 3. ANOVA de medidas repetidas para la cantidad de suelo cubierto (%) para el número de técnicas aplicadas en los dos muestreos de vegetación en otoño (Tiempo). Suelo Cubierto Fuente gl Media Cuadrática F P Factores inter-sujetos Nº Técnicas ,88 5,151,11 Error 37 95,991 Tiempo 1 292,132 6,75,18 Factores intra-sujetos Tiempo x Nº Técnicas 2 68,561 12,655 <,1 Error 37 48,87 Conclusiones La aplicación conjunta de las dos técnicas estudiadas, plantación de una especie arbustiva y adición de un lodo térmico de EDAR, favorecieron la infiltración con respecto a la aplicación de una técnica y a la no aplicación, al reducir el coeficiente de escorrentía entre un 71 y 8%. La aplicación de una sola técnica no favorece la infiltración de forma significativa. La aplicación conjunta de las dos técnicas estudiadas dio lugar a un porcentaje de suelo cubierto total 1,6 veces mayor con respecto a la aplicación de una técnica y 2,6 veces mayor con respecto a la no aplicación. La aplicación de una sola técnica no aumenta significativamente el porcentaje de suelo cubierto total. La aplicación conjunta de dos técnicas de restauración permite un mayor aprovechamiento del agua procedente de las lluvias de otoño, lo que repercute en un crecimiento de la vegetación, que no se da cuando se aplica una técnica o ninguna. Bibliografía Bienes, R.; Guerrero-Campo, J.; Aroca, J.A.; Gómez, B.; Nicolau, J.M.; Espigares, T. (21). Evolución del coeficiente de escorrentía en campos agrícolas del centro de España con diferentes usos del suelo. Ecología, 15: Carreras, C., Sánchez, J., Reche, P., Herrero, D., Navarro, A. y Navío, J.J. (1997). Primeros resultados de una repoblación mediante siembra con protectores en Vélez-Rubio. Cuadernos de la SECF, 4: Elías, F. y Ruiz, L. (1977). Agroclimatología de España. INIA-MAPA, Madrid. 564 pp. Ingelmo, F., Albiach, R., Ortiz, F., Escarré, A. y Lledó, M.J. (22). Producción de planta forestal con un sustrato derivado de lodos de depuradora: una alternativa para viveristas. Residuos, 67. Issar, A. S. y Resnick, S. D. (1996) Runoff, infiltration and subsurface flow of water in arid and semiarid regions. Ed. Kluwer Academic Publishers, London, 181 pp. Lázaro, F.; Elías, F.; Nieves, M. (1978). Regímenes de humedad de los suelos de la España peninsular. INIA-MAPA, Madrid, 25 pp. Marqués, M.J., Jiménez, L., Pérez-Rodríguez, R., García-Ormaechea, S. y Bienes, R. (24). Reducing water erosion in a Gypsic soil by combined use of organic amendment and shrub revegetation. Land degradation & development, 15: Gerlach, T. (1967). Hillslope for measuring sedimet movement. Revue Geóm. dyn., 4, 173. USDA 23. Key to Soil Taxonomy. 9 th Ed. Soil Survey Staff. NRCS. Handbook p. Washington. USA. Vallejo, R., Cortina, J., Vilagrosa, A., Seva, J.P. y Alloza, J.A.. (23) Capítulo II: Problemas y perspectivas de la utilización de leñosas autóctonas en la restauración forestal. En Restauración de ecosistemas mediterráneos. Eds: Rey, J.M., Espigares, T., Nicolau, J.M. 272 pp.