1 Калеро, Хуліо; 2 Сбнчез-Гумез, Маріо; 3 Фернндез, Томбс; 4 Товар, Дж .; 5 Гарка-Руїс, Роберто

1 Професор за контрактом. Лікар, кафедра геології, UJA

2 Титульний професор, кафедра геології, UJA

3 доцент кафедри картографічної інженерії, геодезії та фотограметрії UJA

4 Професор університетської школи, фізичний факультет, UJA

5 професор університету, кафедра біології тварин, рослин та екології, UJA

Вступ

Провінція Хаен є географічним районом з найбільшим поширенням вирощування оливок у світі. Урожай займає 48% орної поверхні провінції (MAPAMA, 2015) і становить 59% поверхні оливкових гаїв в Іспанії, 30% в Європі та 19% у світі (дані FAOSTAT, http: // www. fao.org/faostat). Крім того, це регіон з найбільшою часткою виробництва у світі, що перевищує 17% (CAP, 2015). З цієї причини оливковий гай підтримує економічне, культурне та соціальне життя провінції, будучи також її найбільш знаковим ландшафтом, а його агрономічне управління має важливі соціально-економічні та екологічні наслідки. Однак стійкість цієї культури не позбавлена ​​загроз. Інтенсифікація, якій піддавались оливкові ґрунти в останні десятиліття, суттєво знизила їх якість (Calero et al., 2018), що обертається зменшенням їх середньо-довгострокової здатності підтримувати сільськогосподарське виробництво., Охорону навколишнього середовища та людських ресурсів. здоров'я та добробуту. Основними ґрунтовими загрозами є ерозія ґрунту.

процесів

Ерозійні процеси в оливковому гаю

Ерозія ґрунту визначається як "руйнування ґрунтових агрегатів і подальший транспорт з одного місця в інше частин, що виділяються, внаслідок дії ерозійних агентів" (Lal, 2002). Ерозія ґрунтів є частиною природного геологічного циклу і тісно пов’язана з процесами транспорту та осідання, що робить її вивчення дещо складним на просторовому та часовому рівні. Залежно від агента, що спричиняє процес, ми виявляємо водну ерозію та вітрову ерозію, коли агентами є, відповідно, вода або вітер. До цих двох типів ерозії, які в основному впливають на поверхню ґрунту, слід додати ерозію через гравітаційні дисбаланси, найвідоміший приклад яких - зсуви. На відміну від поверхневої ерозії, ерозія гравітаційними процесами впливає на всю глибину грунту. Хоча цей тип ерозії частіше розглядається з точки зору геологічних небезпек, він тісно пов'язаний з водною ерозією і має важливе значення для загальних втрат ґрунту та для управління фермами та сільськими дорогами (Fernбndez et al., 2016; Carpena et al., 2017).

Найважливішою ерозією в басейні Середземномор'я, а отже, в Андалусії та провінції Жаїн, є водна ерозія (Oldeman et al., 1991). Це пов’язано з безліччю факторів, включаючи сильні та концентровані опади, високі середні схили та бідний рослинний покрив, характерний для більшості середземноморських культур, а також для багатьох природних зон. Основним механізмом водної ерозії є вплив краплі дощової води на агрегати ґрунту, що призводить до їх руйнування та виділення первинних частинок піску, мулу та глини. Цей процес, званий розбризкуванням, нескінченно посилюється, коли земля не має жодного типу покриву, здатного поглинати енергію удару краплі води. Після випуску ці дрібні частинки, особливо ті, що мають менший розмір і вагу, можуть транспортуватися вниз по схилу стоками і, отже, до чистих втрат ґрунту. Зі свого боку, потік води, крім транспорту, також спричиняє поломку заповнювачів та видалення частинок сам по собі, якщо ґрунт незахищений, додаючи до негативного ефекту бризок.

Ерозію ґрунтової води можна класифікувати на два типи залежно від морфологічних особливостей, які вона залишає на землі. Отже, ми говоримо про ламінарну ерозію води, коли вода проходить по схилу, не впливаючи на ґрунт, у вигляді суцільного, дифузного і ледь помітного листа. Процес розбризкування, обговорений вище, також часто вважається частиною ламінарної ерозії. Не залишаючи прямого сліду його дії, такого як смуги або канали, ламінарна ерозія спочатку важко сприймається, принаймні на початкових стадіях. Однак деякі особливості місцевості, такі як основи оливкових дерев або інфраструктура, можуть свідчити про те, що це має місце (рис. 1). Ламінарна ерозія впливає як на схили, так і на більш-менш рівні площі, виявившись на схилах навіть нижче 2%.

Методології, що використовуються для вимірювання ерозії в оливковому гаю

Вимірювання ламінарної та жолобкової ерозії

Емпіричні вимірювання втрат ґрунту в оливкових гаях проводились шляхом встановлення експериментальних ділянок, які обмежують ділянки на схилах гір зі змінною поверхнею (зазвичай від 50 до 500 м 2), в яких збирається стічна вода та відклади. Містять після епізоду природні або симульований дощ. За допомогою цього методу втрати ґрунту внаслідок ламінарної ерозії та в невеликих борознах оцінюються головним чином, оскільки яри зазвичай перевищують розмір ділянки та не дозволяють правильно її характеризувати. Експериментальні ділянки часто використовувались в оливковому гаю і давали змогу точно порівнювати втрати ґрунту, пов’язані з різним управлінням. Гумез та ін. (2009) знаходять максимальні втрати при звичайному обробітку ґрунту (23 Mg ha -1 рік -1), тоді як Durбn et al. (2009) пов'язують найбільші втрати в системах, що не обробляють ґрунт, з оголеним ґрунтом (19 та 17 Mg га -1 рік -1 відповідно). У цитованих випадках ділянки з рослинним покривом або листям та залишками подрібненої обрізки, як продемонстрували Lozano-Garcнa et al. (2011), дав набагато нижчі значення втрат ґрунту.

Глобальні оцінки ерозії басейну шляхом моделювання

Важливо підкреслити, що значна частина втрат ґрунту, оцінена на експериментальних ділянках або з використанням RUSLE, повторно осідає в інших суміжних районах, де схил нижчий, або транспортується гідрографічною мережею за межі басейну. У цьому сенсі обидві методики надають мало інформації про фактичну кількість осаду, внесеного в масштабі гідрографічного басейну (Merritt, 2003). Рамос та співавт. (2008) демонструють відніманням високоточної ДЕМ ремобілізацію матеріалу на схилі оливкової гаї в Лагігері (Хаен) з чистим накопиченням у нижній його частині. З іншого боку, Калеро та ін. (2015) оцінив чистий перенос ерозії, що виробляється в оливковому басейні, що схиляється до водосховища Дос Альдонса (Хаен), лише 3%. Таким чином, вклад осаду, очевидно, є нижчим, ніж той, що оцінюється RUSLE, що означає, що значна частина ерозованого матеріалу просто повторно осідає в тому ж басейні.

Отже, дослідження на рівні басейну дають нам більш повне уявлення про ерозійний процес, включаючи явища ерозії внаслідок перекатів. В оливкових гаях застосовували фізичні та/або концептуальні моделі, такі як AnnAGNPS (Taguas et al., 2012). Ці автори оцінюють втрати ґрунту від 2 Mg ha -1 рік -1 (ґрунти з покривними та заглибними заходами) та 4 Mg ha -1 рік -1 (традиційний обробіток ґрунту без заходів боротьби з обробкою), значення вищі відповідно до передавати значення з басейнів у згадані вище водойми. У будь-якому випадку це складні моделі, які вимагають великої кількості вхідних даних, а також порівняно складні калібрування для їх проведення, оскільки вони вимагають емпіричних вимірювань стоку та потоків осаду в експериментальних басейнах контрольованого розширення.

Оцінка ерозії в ярах за допомогою геоматичних прийомів

Окрім моделювання, до еволюції систем балок з часом можна підходити за допомогою прямих геометричних зйомок. Вони засновані на геоматичних техніках, які варіюються від захоплення дискретних точок за допомогою класичної топографії GNSS або масивної від LiDAR (наземної чи повітряної) до зйомки зображень різної роздільної здатності. Для характеристики поверхні (ширини та довжини) сьогодні достатньо використовувати аерофотографії або, якщо не вдасться, супутникові знімки з високою роздільною здатністю. У дослідженні оливкової рощі в Торределькампо, Фуерте-дель-Рей і Ла-Гігера (Хаен) на площі більше 100 км 2 наша дослідницька група (Ribeiro, 2018) отримала збільшення лінійної щільності западин 2009 та 2011 з 1,15 до 2 км км -2 відповідно (рис. 7). Це значення навіть вищі за найвищі діапазони, визначені Гумесом (2015) для Андалусії. Подібним чином, під час фотограмметричного моніторингу 5 великих долинних балок долини в районі Санто-Томе (Хаен), проведеного між 2009 і 2013 роками, Alarcуn-Torres (inedito) виявив середній приріст ширини 40%.

Рисунок 7. Вимірювання збільшення лінійної щільності балок між 2009 і 2011 роками за допомогою фотоінтерпретації (Fuerte del Rey, Jaén). а) Аерофотозйомка 2009; б) Аерофотозйомка 2011; в) Аерофотозйомка 2009 р. із зазначенням зареєстрованих печер (1,15 км км -2); г) Аерофотозйомка 2011 р. із зазначенням зареєстрованих печер (2,00 км км -2).

Однак оцінка глибини та обсягу балок вимагає інших підходів, що дозволяють тривимірно реконструювати місцевість. Для цього були використані топографічні методи, такі як вимірювання за допомогою лазерного вимірювача відстані та тахеометра, а також мікрогеодичні або фотограмметричні методи (Castillo et al., 2012). На основі топографічних вимірювань у новоявлених ярах Рібейро (2018) оцінює обсяги вилученого ґрунту від 148 до 3980 м 3, що відповідає показникам втрат ґрунту від 3 до 70 мг мкг -1 рік -1 відповідно. У свою чергу, Діас (2017) оцінює, використовуючи DEM з високою роздільною здатністю (20 см), що генерується за допомогою GPS, втрати ґрунту 7960 м3 і 83 мг га -1 рік -1. В обох випадках розрахункові втрати ґрунту в перекатах помножували потенційну ерозію, спричинену РУСЛЕЮ, від 2 до 30 разів для того самого місця. Проблема прямих обстежень, чи топографічних, чи мікрогеодичних вимірів, полягає у їх відносно високій вартості в часі та ресурсах.

Захоплення зображень, починаючи від наземної фотограмметрії за допомогою неметричних камер (Castillo et al., 2012), до ефіру за допомогою безпілотних літальних апаратів (БПЛА) (Лупес-Вісенте та Бльварес, 2018) або звичайних повітряних платформ (Martínez- Casanova, 2003), як правило, це вигідніше щодо точності/вартості отримання DEM. Крім того, вони адаптуються в розширенні та роздільній здатності від декількох метрів до дециметрів або навіть сантиметрів у польотах БПЛА (Fernбndez et al., 2016), і їх легше відтворювати, також дозволяючи проводити ретроспективні дослідження, коли історичні фотограмметричні рейси включені. Тільки LiDAR може покращити ефективність отримання DEM (Castillo et al., 2012) і виступає за отримання цифрових моделей рельєфу (DEM), класифікуючи хмару точок; хоча його недавній розвиток обмежує часові масштаби вивчення перекатів останніми роками.

В даний час наша дослідницька група застосовує такий тип заходів для подальшого спостереження та моніторингу долинних долин в долині оливкової гаї Хаен. Вичитаючи реконструйовані DTM з історичної аерофотозйомки (1977 - 2016), Fernбndez et al. (надіслано для публікації) підрахували збільшення глибини та накопичені втрати ґрунту порядку 1747 м та 57 226 м 3 відповідно на ділянці ущелини довжиною 1000 м у містечку Торределькампо (Хаен), підкреслюючи, що обсягу втрат було зосереджено в період 2009 - 2011 рр. (рис. 8). Подібні дані спостерігаються і в інших великих перекатах в умовах Бейліна та Іброса, також у провінції Хаен. Прогрес процесу різьблення, отриманий нашою дослідницькою групою, як на рівні лінійної щільності, так і за обсягом, узгоджується з результатами, зазначеними іншими авторами в оливкових гаях (Hayas et al., 2017), який, зрештою, усвідомлює величезну силу процесу.

Соціальні та економічні наслідки ерозії в Джайні

Окрім місцевих геоекологічних факторів (літологія, рельєф, клімат), високі показники ерозії, ймовірно, реагують на зміни в системі вирощування та землекористуванні (Guzmбn-Бlvarez et al., 2009). Розширення оливкового гаю до природних зон або зайнятих іншими культурами було найважливішою зміною землекористування в провінції за останні 250 років (Гаррідо-Гонсалес, 2007). До цього додається, що лише 20% оливкового гаю в Хайні мають постійний рослинний покрив (MAGRAMA, 2015), незважаючи на те, що такі заходи чітко регламентовані чинною агроекологічною законодавчою базою: Спільна аграрна політика 2014-2020 (ЄС, 2005); РД 1078/2014 від 20 грудня про заходи обумовленості для схеми прямих платежів (BOE, 2014); та Указ 103/2015 від 19 березня, Генеральний план Оливкової гаї (BOJA, 2015). Все це спричиняє прискорення темпів ерозії, як у довгостроковому дослідженні Vanwalleghem et al. (2011), де оцінюється збільшення втрат ґрунту на 100% (з 30 мг га -1 рік -1 у 1750 до понад 60 мг га -1 рік -1 в 2011 році), з втратами товщини до 52 см.

Ерозія також передбачає економічні втрати, хоча це важко оцінити, оскільки, крім втрати продуктивності ґрунту (втрата поживних речовин, води тощо), слід враховувати наслідки ex-situ, такі як засмічення водойм або пошкодження. до інфраструктури. У США Піментел та співавт. (1995) оцінюють середню втрату $ 174 га -1 рік -1 при вирощуванні кукурудзи при рівні ерозії 17 мг га -1 рік -1. З них найвищі витрати будуть отримані in-situ (130174 га -1 -1 рік -1), з втратою до третини запліднення N і P та еквівалентом 750 м 3 га -1 за рахунок зменшення корисної води з ґрунту. Що стосується наслідків ex-situ, то виділяються збитки інфраструктурі до 4 мільярдів доларів на рік або посилення повені через накопичення осаду у водосховищах та на берегах річок (939 мільйонів доларів на рік). Загалом ці автори оцінюються у 44 мільярди доларів на рік. Більш пізні роботи, такі як Uri (2001), оцінюють близьку, хоча і дещо меншу суму (38 млрд. Доларів на рік).

У нашій географічній обстановці Коломбо та ін. (2003) оцінюють ерозійну шкоду між 42 і 72 Ђга -1 рік -1 у дослідженні у верхньому басейні Геніла, тоді як Тагуас та Гумез (2015) встановлюють втрати до 100 Дж га -1 рік -1 для тонких оливкових гаїв, тоді як Монтанарелла та ін. (2007) встановлюють витрати до 118 Дж/-1 рік -1 для високих ерозійних рівнів (оливковий гай Яйн), підкреслюючи, що приблизно 90% втрат спричинені ефектами ex-situ. Ймовірно, хоча це не було кількісно визначено, що значна частина економічних втрат у досліджуваному районі, пов'язаних із погіршенням стану сільських доріг, повенями або засміченням водойм, обумовлена ​​наслідками ерозії ex-situ (Calero et al., 2015). У цьому сенсі можна задатися питанням про те, який відсоток передбачуваних витрат на епізоди повені, що відбулися в 2010 році на березі Гвадалквівіру (4,5 мільйона Дж., Згідно з даними провінційного провінційного де Жатан), або 19 мільйонів мін план, виділений Encamina2 У 2011 році облаштування сільських доріг (дані Міністерства сільського господарства та рибного господарства, Хунта де Андалука) можна було б пояснити інтенсивною ерозією наших оливкових гаїв (Рисунок 8).

Бібліографічні посилання