Elaboración de un modelo predictivo de la acumulación de sales en suelos agrícolas de regadío bajo clima mediterráneo; aplicación a la Vega Baja del Segura y Bajo Vinalopó (Alicante)

Abstract

La salinización de los suelos constituye una amenaza de desertificación en áreas de regadío bajo clima mediterráneo, sobre todo cuando existe escasez de recursos hídricos, como es el caso del sur de la provincia de Alicante. En este contexto, la elaboración de modelos de simulación del proceso de acumulación de sales en los suelos resulta una tarea necesaria, por un lado para la evaluación de la extensión e intensidad del proceso, y por otro para el diseño de prácticas agrícolas sostenibles. Un modelo razonablemente validado es una herramienta útil para la selección de las prácticas de manejo del agua, el suelo y el cultivo más adecuadas con objeto de conservar la calidad de los suelos y las aguas. En consecuencia, se ha elaborado un modelo predictivo de la acumulación de sales en suelos de regadío bajo clima mediterráneo llamado SALTIRSOIL. Este modelo calcula la composición iónica mayoritaria y conductividad eléctrica de la solución del suelo a partir de información de calidad de agua de riego, clima, suelo y manejo del cultivo y el riego. En la elaboración de este modelo se ha hecho uso entre otras, de dos hipótesis principales acerca del funcionamiento del sistema suelo-agua-planta-atmósfera. En primer lugar, se ha hecho uso de la hipótesis de capacidad de retención de agua disponible para simular el movimiento de agua en el suelo. En segundo lugar, se ha hecho uso de la hipótesis de equilibrio químico. De este modo, SALTIRSOIL realiza un balance mensual de agua en el suelo, y utiliza los términos de este balance para calcular un factor de concentración anual de la solución del suelo a capacidad de campo respecto del agua de riego. Mediante el uso de funciones de edafotransferencia adecuadas se puede calcular el factor de concentración de la solución del suelo a otro potencial distinto del de capacidad de campo. En cualquier caso, la composición iónica mayoritaria del agua de riego se multiplica por el factor de concentración de la solución en estudio, obteniéndose de esta manera la composición de una solución alejada del equilibrio. Esta composición sirve de punto de partida, junto con otra información de suelo, como contenido de yeso y calcita y presión parcial de dióxido de carbono, para un modelo de equilibrio químico de la solución del suelo llamado SALSOLCHEM. Este modelo fue elaborado paralelamente a SALTIRSOIL e integrado dentro de él, para el cálculo de la composición de equilibrio de la solución en estudio.

La solución del suelo más adecuada como referencia para la elaboración de SALTIRSOIL no es la solución del extracto de saturación, sino la solución en la pasta saturada del suelo. Esta es la solución para la cual la hipótesis de equilibrio termodinámico de los iones mayoritarios es más razonable, según los resultados de los análisis estadísticos y termodinámicos llevados a cabo en varios tipos de soluciones de suelo. Se hallaron los valores característicos de producto de solubilidad de la calcita y el yeso, además de la presión parcial aparente de dióxido de carbono en la pasta saturada. También se seleccionó, calibró y validó un modelo para el cálculo de la conductividad eléctrica a 25º y hasta 30 dS m-1 en soluciones de suelo a partir de su composición inorgánica mayoritaria. Este modelo está basado en la hipótesis siguiente. La conductividad eléctrica es directamente proporcional a la suma del producto de concentraciones de iones libres y pares iónicos cargados por su carga por la conductividad iónica a dilución infinita de cada uno de los iones, multiplicada por un parámetro empírico general, el cual fue encontrado mediante calibración.

El modelo de equilibrio químico SALSOLCHEM fue elaborado mediante una metodología paso a paso o stepwise que gira en torno a la validación. De acuerdo con esta metodología, en el modelo de equilibrio se fueron introduciendo única y exclusivamente las hipótesis necesarias para realizar predicciones suficientemente exactas, es decir válidas. Con este propósito se adoptó un método de validación riguroso basado en el test probabilístico de la diferencia normalizada, descrito y utilizado en este trabajo por primera vez. La elaboración del modelo de equilibrio exigió la introducción de las siguientes hipótesis de forma secuencial: equilibrio con los sólidos calcita y yeso, equilibrio con el complejo de cambio, y finalmente hipótesis de adsorción salina en la doble capa difusa de los coloides edáficos. La inclusión del equilibrio con el complejo de cambio nos llevó al modelo de equilibrio químico SALSOLCHEMEC. Noobstante, en SALTIRSOIL únicamente fue necesario implementar la versión simplificada SALSOLCHEM, que considera solamente el equilibrio con los minerales calcita y yeso. El análisis de sensibilidad global que se llevó a cabo con SALTIRSOIL, puso de manifiesto que se trata de un modelo lineal, y que los factores con mayor peso en los cálculos predictivos de la salinidad y sodicidad del suelo son, respectivamente, la salinidad y sodicidad del agua de riego. A continuación de éstos, pero a distancia en el caso de la sodicidad, se sitúan los factores de clima, cultivo y propiedades hidrofísicas del suelo en este orden. Los cálculos que realiza SALTIRSOIL, de conductividad eléctrica y relación de adsorción de sodio en el extracto de saturación del suelo, fueron validados con información de 25 puntos con cultivo arbóreo ubicados en el sur de la provincia de Alicante. En definitiva, se logró modelizar de un modo razonable la química de los iones mayoritarios de la solución de suelos agrícolas moderadamente salinos. La validación de SALTIRSOIL en el área de estudio nos dio confianza para su aplicación en la elaboración de cartografía de salinización y sodificación de los suelos de regadío del sur de Alicante. Los mapas de predicciones y observaciones mostraron una concordancia bastante satisfactoria. La validación de SALTIRSOIL continuará en parcelas ensayo.