1 Калеро, Хулио; 2 Сбнчез-Гумез, Марио; 3 Fernбndez, Tomбs; 4 Товар, Дж .; 5 Гарка-Руиз, Роберто

1 Професор по договор. Доктор, Катедра по геология, UJA

2 Титулярен професор, Катедра по геология, UJA

3 доцент, катедра „Картографско инженерство, геодезия и фотограметрия“, UJA

4 Професор в университетското училище, Катедра по физика, UJA

5 Професор в университета, катедра по биология на животните, растенията и екологията, UJA

Въведение

Провинция Jaén е географската област с най-голямо разширение на маслинопроизводството в света. Реколтата заема 48% от обработваемата площ на провинцията (MAPAMA, 2015) и представлява 59% от площта на маслиновите горички в Испания, 30% в Европа и 19% в света (данни на FAOSTAT, http: // www.fao.org/faostat). Освен това това е регионът с най-висок производствен дял в световен мащаб, надвишаващ 17% (ОСП, 2015 г.). Поради тази причина маслиновата горичка подпомага икономическия, културния и социалния живот на провинцията, като е и най-емблематичният й пейзаж и нейното агрономическо управление има важни социално-икономически и екологични последици. Устойчивостта на тази култура обаче не е без заплахи. Интензификацията, на която са били подложени маслиновите почви през последните десетилетия, значително намали качеството им (Calero et al., 2018), което се изразява в намаляване на техния средносрочен дългосрочен капацитет за поддържане на селскостопанско производство. човешкото здраве и благосъстояние. Основните почвени заплахи включват ерозия на почвата.

маслиновата

Ерозивни процеси в маслиновата горичка

Почвената ерозия се определя като „разграждане на почвените агрегати и последващ транспорт от едно място на друго на отделените частици, поради действието на ерозивни агенти“ (Lal, 2002). Почвената ерозия е част от естествения геоложки цикъл и е тясно свързана с транспортни и седиментационни процеси, което прави изследването му до известна степен сложно на пространствено и времево ниво. В зависимост от причинителя на процеса, ние откриваме водна ерозия и вятърна ерозия, когато участващите агенти са съответно вода или вятър. Към тези два вида ерозия, които засягат главно повърхността на почвата, трябва да се добави ерозия поради гравитационни дисбаланси, най-известният пример за които са свлачища. За разлика от повърхностната ерозия, ерозията от гравитационни процеси засяга цялата дълбочина на почвата. Въпреки че този вид ерозия се наблюдава по-често от гледна точка на геоложките опасности, той е тясно свързан с водната ерозия и има важни последици за общите загуби на почвата и за управлението на селскостопански ферми и селски пътища (Fernбndez et al., 2016; Carpena et al., 2017).

Най-важната ерозия в Средиземноморския басейн и следователно в Андалусия и провинция Джайн е водната ерозия (Oldeman et al., 1991). Това се дължи на множество фактори, включително обилни и концентрирани валежи, високи средни склонове и лоша почвена покривка от растителност, типични за повечето средиземноморски култури, но и за много природни зони. Основният механизъм на водната ерозия е въздействието на капката дъждовна вода върху агрегатите на почвата, което ги кара да се разпадат и да отделят първичните частици пясък, тиня и глина. Този процес, наречен изпръскване, се влошава безкрайно, когато земята няма никакъв вид покритие, способно да абсорбира енергията от въздействието на капката вода. Веднъж освободени, тези малки частици, особено тези с по-малък размер и тегло, могат да бъдат транспортирани надолу от отточни води и следователно до нетна загуба на почвата. От своя страна, водният поток, в допълнение към транспорта, също причинява счупване на инертни материали и отстраняване на частици сам по себе си, ако почвата е незащитена, добавяйки към негативния ефект на изпръскването.

Почвената водна ерозия може да бъде класифицирана в два вида, в зависимост от морфологичните особености, които оставя на земята. По този начин говорим за ламинарна водна ерозия, когато водата преминава надолу по склона, без да засяга почвата, под формата на непрекъснат, дифузен и едва забележим лист. Процесът на пръскане, обсъден по-горе, също често се счита за част от ламинарната ерозия. Като не оставя пряка следа от действието си, като ивици или канали, ламинарната ерозия първоначално е трудна за възприемане, поне в началните си етапи. Някои характеристики на терена обаче, като основи на маслинови дървета или инфраструктура, могат да показват, че това се случва (Фигура 1). Ламинарната ерозия засяга както склонове, така и повече или по-малко равни площи, след като е била открита на склонове дори по-ниски от 2%.

Методологии, използвани за измерване на ерозията в маслиновата горичка

Измервания на ламинарна и бразда ерозия

Емпиричните измервания на загубата на почвата в маслиновите горички са извършени чрез инсталиране на експериментални парцели, които ограничават склоновете с променлива повърхност (обикновено 50 до 500 m 2), в които се събират отточни води и утайки. Съдържат след епизод на естествени или симулиран дъжд. При този метод се изчислява главно загубата на почвата поради ламинарна ерозия и в малки бразди, тъй като деретата обикновено надвишават размера на парцела и не позволяват правилната му характеристика. Експерименталните парцели често се използват в маслиновата горичка и позволяват точно да се сравняват загубите на почвата, свързани с различното управление. Гумез и др. (2009) намират максималната загуба при конвенционалната обработка на почвата (23 Mg ha -1 година -1), докато Durбn et al. (2009) свързват най-големите загуби в системите без обработка с голи почви (съответно 19 и 17 Mg ha -1 година -1). В цитираните случаи парцелите с растителна покривка или листа и останки от нарязана резитба, както е показано от Lozano-Garcнa et al. (2011), дава много по-ниски стойности на загуба на почвата.

Глобални оценки на ерозията на басейна чрез моделиране

Важно е да се подчертае, че значителна част от почвените загуби, оценени в експериментални участъци или с RUSLE, се отлагат повторно в други съседни области, където наклонът е по-нисък, или се транспортират от хидрографската мрежа извън басейна. В този смисъл и двете методологии предоставят малко информация за действителното количество седимент, допринесен в мащаба на хидрографския басейн (Merritt, 2003). Ramos et al. (2008) демонстрират чрез изваждане с висока прецизност DEM ремобилизирането на материала в склона на маслинова горичка в Lahiguera (Jaén), с нетно натрупване в долната му част. От друга страна, Calero et al. (2015) изчислява нетен пренос на ерозия, произведена в маслиновия басейн, наклонен към резервоара Doсa Aldonza (Jaén), от само 3%. По този начин приносът на утайките изглежда е значително по-нисък от този, оценен от RUSLE, което предполага, че голяма част от ерозиралия материал просто се отлага повторно в същия басейн.

Следователно проучванията на нивото на басейна ни дават по-пълна представа за ерозивния процес, включително явленията на ерозия, дължащи се на дерета. В маслиновите горички са приложени физически и/или концептуално базирани модели като AnnAGNPS (Taguas et al., 2012). Тези автори изчисляват загубите на почвата между 2 Mg ha -1 година -1 (почви с мерки за контрол на покритието и утайката) и 4 Mg ha -1 година -1 (традиционна обработка на почвата без мерки за контрол на утайките), стойности по-високи в съответствие с прехвърлят стойности от басейни към резервоари, споменати по-горе. Във всеки случай това са сложни модели, които изискват голямо количество входящи данни, както и сравнително сложни калибрирания, тъй като те изискват емпирични измервания на потоците отток и седименти в експериментални басейни с контролирано разширение.

Оценка на ерозията в деретата с помощта на геоматични техники

Освен моделирането, към еволюцията на системите на деретата с течение на времето може да се подходи чрез директни геометрични изследвания. Те се основават на геоматични техники, които варират от заснемане на дискретни точки с помощта на класическа и GNSS топография или масивна от LiDAR (наземна или въздушна), до заснемане на изображения с различна разделителна способност. За характеризирането на повърхността (ширина и дължина) днес е достатъчно да се използва въздушна ортофотография или, в противен случай, сателитни изображения с висока разделителна способност. При изследване на маслиновата горичка в условията на Torredelcampo, Fuerte del Rey и LaHiguera (Jaйn), на площ над 100 km 2, нашата изследователска група (Ribeiro, 2018) е получила увеличение на линейната плътност на котловини между 2009 и 2011 г. от 1,15 до 2 km km -2, съответно (Фигура 7). Това са стойности, дори по-високи от най-високите граници, определени от Гумез (2015) за Андалусия. По същия начин, при фотограметричен мониторинг на 5 големи дънови долини в района на Санто Томе (Jaén), извършен между 2009 и 2013 г., Alarcуn-Torres (inedito) установява средни увеличения на ширината от 40%.

Фигура 7. Измерване на нарастването на линейната плътност на деретата между 2009 и 2011 г. чрез фотоинтерпретация (Fuerte del Rey, Jaén). а) Въздушна фотография 2009; б) Въздушна фотография 2011; в) Въздушна фотография 2009 г., показваща регистрираните пещери (1,15 км км -2); г) Въздушна фотография 2011 г., показваща регистрираните пещери (2,00 км км -2).

Оценяването на дълбочината и обема на деретата обаче изисква други подходи, които позволяват 3D реконструкция на терена. За целта са използвани топографски методи, като измерване с лазерен измервател на разстояние и тотална станция, както и микрогеодични или фотограметрични методи (Castillo et al., 2012). От топографски измервания в новопоявяващите се дерета, Ribeiro (2018) изчислява обеми на отстранена почва между 148 и 3980 м 3, съответстващи на степента на загуба на почвата съответно между 3 и 70 Mg ha -1 година -1. От своя страна, Diaz (2017) изчислява, използвайки DEM с висока разделителна способност (20 cm), генериран с помощта на GPS, загуба на почвата от 7 960 m3 и 83 Mg ha -1 година -1. И в двата случая очакваната загуба на почвата в улеите умножава потенциалната ерозия, произведена от RUSLE, между 2 и 30 пъти за едно и също място. Проблемът с директните проучвания, независимо дали чрез топографски или микрогеодични мерки, е относително високата им цена във времето и ресурсите.

Заснемането на изображения, от наземна фотограметрия с неметрични камери (Castillo et al., 2012), до въздуха с помощта на безпилотни летателни апарати (UAV) (Лупес-Висенте и Блварес, 2018) или конвенционални въздушни платформи (Martínez- Casanova, 2003), обикновено е по-изгодно по отношение на точността/разходите за получаване на DEM. В допълнение, те са адаптивни в разширение и разделителна способност, от няколко метра до дециметри или дори сантиметри в полети на БЛА (Fernбndez et al., 2016), и са по-лесно възпроизводими, като също така позволяват да се извършват ретроспективни изследвания, когато исторически фотограметрични полетите са включени. Само LiDAR може да подобри ефективността при получаване на DEM (Castillo et al., 2012) и благоприятства получаването на цифрови модели на терена (DEM) чрез класифициране на облака от точки; въпреки че неотдавнашното му развитие ограничава времевия мащаб на проучване на деретата до последните години.

Понастоящем нашата изследователска група прилага този тип мерки за проследяване и мониторинг на долини на дъното на долината в маслиновата горичка в Jaén. Чрез изваждане на реконструирани DTM от историческа въздушна фотография (1977 - 2016), Fernбndez et al. (изпратени за публикуване) са изчислили увеличаване на дълбочината и натрупани почвени загуби от порядъка на 1,747 m и 57 226 m 3, съответно, в участък с дължина 1000 m в дефиле в град Torredelcampo (Jaén), подчертавайки, че една трета от загубата на обем е концентрирана в периода 2009 - 2011 г. (Фигура 8). Подобни данни се наблюдават и при други големи дерета по отношение на Bailín и Ibros, също в провинция Jaén. Напредъкът на процеса на дърворезба, получен от нашата изследователска група, както на ниво линейна плътност, така и на обем, е в съответствие с този, посочен от други автори в маслиновите горички (Hayas et al., 2017), който в крайна сметка осъзнава огромната гравитация на процеса.

Социално и икономическо значение на ерозията в Джайн

В допълнение към местните геоекологични фактори (литология, топография, климат), високите нива на ерозия вероятно отговарят на промените в обработващата система и използването на земята (Guzmбn-Бlvarez et al., 2009). Разширяването на маслиновата горичка до естествени зони или площи, заети от други култури, е най-важната промяна в земеползването в провинцията през последните 250 години (Garrido-González, 2007). Към това се добавя, че само 20% от маслиновата горичка в Яйн има постоянна растителна покривка (MAGRAMA, 2015), въпреки факта, че подобни мерки са ясно регламентирани в настоящата агроекологична законодателна рамка: Обща аграрна политика 2014-2020 (ЕО, 2005); ДР 1078/2014 от 20 декември, относно мерките за условност на схемата за директно плащане (BOE, 2014); и Указ 103/2015 от 19 март, Генерален план за маслинови горички (BOJA, 2015). Всичко това причинява ускоряване на скоростта на ерозия, както в дългосрочното проучване на Vanwalleghem et al. (2011), където се очаква увеличение на почвените загуби със 100% (от 30 Mg ha -1 година -1 през 1750 до повече от 60 Mg ha -1 година -1 през 2011 г.), със загуби на дебелина до 52 cm.

Ерозията предполага и икономическа загуба, въпреки че това е трудно да се оцени, тъй като в допълнение към загубата на продуктивност на почвата (загуба на хранителни вещества, вода и т.н.), трябва да се имат предвид ефектите ex-situ, като запушването на резервоарите или щетите. към инфраструктурата. В САЩ Pimentel et al. (1995) изчисляват средна загуба от $ 174 ha -1 година -1 при отглеждане на царевица за ниво на ерозия от 17 Mg ha -1 година -1. От тях най-високите разходи биха били произведени in-situ ($ 130,174 ha -1 година -1), със загуба до една трета от N и P торене и еквивалент на 750 m 3 ha -1 поради намаляването полезна вода от почвата. По отношение на ефектите ex-situ, се открояват щетите върху инфраструктурите до 4 милиарда долара годишно или влошаването на наводненията поради натрупаните утайки във водоеми и брегове (939 милиона долара годишно). Общо тези автори се оценяват на 44 милиарда долара годишно. По-новите произведения, като Uri (2001), изчисляват близо, макар и малко по-ниска сума (38 милиарда долара годишно).

В нашата географска обстановка Коломбо и др. (2003) оценяват щетите от ерозия между 42 и 72 Ђ ha -1 година -1 в проучване в горния басейн на Генил, докато Taguas и Gumez (2015) установяват загуби до 100 ha ha -1 година -1 за тънки маслинови горички, докато Монтанарела и др. (2007) установяват разходи до 118 Дж ха -1 година -1 за високи ерозионни нива (маслинова горичка от Яйн), подчертавайки, че приблизително 90% от загубите се дължат на ефекти ex-situ. Вероятно е, въпреки че не е определено количествено, че голяма част от икономическите загуби в района на изследване, свързани с влошаване на състоянието на селските пътища, наводнения или запушване на резервоари, се дължат на ex-situ ефектите на ерозията (Calero et ал., 2015). В този смисъл може да се запитаме какъв процент от прогнозните разходи за епизодите от наводненията, настъпили през 2010 г. на бреговете на Гуадалкивир (4,5 милиона Ђ, според данни на провинциалния съвет на Jaén), или от 19-те милиона of от разпределеният план Encamina2 През 2011 г. подреждането на селските пътища (данни от Министерството на земеделието и рибарството, Хунта де Андалусия) може да се отдаде на интензивната ерозия на нашите маслинови горички (Фигура 8).

Библиографски справки