Evaluación del modelo WEPP para predecir la erosión hídrica en pastizales semiáridos del noreste de la Patagonia

Abstract

Los modelos matemáticos son herramientas útiles para la predicción de las pérdidas de suelo por erosión hídrica. El desarrollo reciente del modelo WEPP y su utilización para evaluar los riesgos de erosión en pastizales naturales ha significado un avance interesante en el campo de la erosión y la conservación de suelos de estos ecosistemas. En este trabajo examinamos la eficiencia del modelo WEPP para predecir los procesos hidrológicos y de erosión del suelo en los pastizales naturales semiáridos del noreste de la provincia de Chubut. Se identificaron tres comunidades de plantas ubicadas a lo largo de un gradiente de degradación del suelo: estepa herbácea con arbustos aislados (EH), estepa herbáceo-arbustiva (EHA) y estepa arbustiva degradada (EA). En cada una de estas comunidades se aplicó una lluvia simulada (100 mm h-1 durante 30 min) sobre parcelas de 1 m2 (0,6 x 1,67 m) y se colectó el escurrimiento y los sedimentos totales. A partir de los datos de la condición superficial de cada parcela se estimó el escurrimiento y la producción de sedimentos mediante el modelo WEPP. En este trabajo se observó una baja eficiencia del modelo WEPP para predecir el escurrimiento (Eficiencia, E = 0,14) y la erosión del suelo (E = -0,93). La predicción del escurrimiento y pérdida de suelo del modelo WEPP mostró mayor sensibilidad a cambios en los parámetros de lluvia y pendiente del terreno y una sensibilidad moderada a cambios en la cobertura, textura, erodabilidad del suelo y conductividad hidráulica efectiva. El escurrimiento y la producción de sedimentos estimados por WEPP fueron significativamente diferentes en las distintas comunidades de plantas (p < 0,05). La diferencia entre los valores medios estimados y observados varió en las distintas comunidades. Así, el escurrimiento medio estimado fue un 55,5% más elevado en la EH y la producción de sedimentos fue un 69,6; 62,7 y 17,5% más baja en la EH, EHA y EA, respecto a los valores observados. El uso del modelo WEPP en los ecosistemas de pastizales naturales constituye una importante herramienta para estimar la erosión. Sin embargo, estos resultados sugieren que es necesario calibrar el modelo para las condiciones locales e incorporar una estratificación de los pastizales de acuerdo a las diferentes unidades de suelo y vegetación.

Mathematical models are useful tools to predict soil loss by water erosion. The recent development of the WEPP model and its use in assessing the risks of erosion in rangelands has led to significant advances in the field of erosion and soil conservation of these ecosystems. In this work we examine the efficiency of the WEPP model in predicting the hydrological processes and soil erosion in semiarid rangelands of the northeast Chubut Province. Three plant communities along a soil degradation gradient were identified: grass with scattered shrubs (EH), grass-shrubs (EHA), and degraded shrub steppes (EA). In each of these communities simulated rainfall (100 mm h-1 for 30 min) was applied on 1 m2 (0.6 x 1.67 m) plots and total runoff and sediment production were collected. Using the soil surface condition data from each plot, runoff and sediment production were estimated by means of the WEPP model. We found a low efficiency of the WEPP model to predict runoff (Efficiency, E = 0.14) and soil erosion (E = -0.93). The WEPP-estimated runoff and soil losses showed high sensitivity to changes in rainfall and slope parameters and moderate sensitivity to changes in soil cover, texture, soil erodability and effective hydraulic conductivity. The runoff and sediment production estimated by the WEPP model were significantly different among plant communities (p < 0.05). The difference between the estimated and observed mean values varied in the different plant communities: runoff according to the WEPP model was 55.5% greater in the EH and sediment production was 69.6, 62.7 and 17.5% lower, respectively, in the EH, EHA, and EA than the observed values. These results suggest that it is necessary to calibrate the model for local conditions and to incorporate rangeland stratification according to the different soil-vegetation units.