Radiotrazado y modelización para limitar la magnitud de las pérdidas de suelo y nutrientes con el cambio climático (REDNUTsoil) / Radiotracing and modeling for constraining the magnitude of soil and nutrient losses under climate change: The REDNUTsoil project


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Nombre/Name
Radiotrazado y modelización para limitar la magnitud de las pérdidas de suelo y nutrientes con el cambio climático (REDNUTsoil) / Radiotracing and modeling for constraining the magnitude of soil and nutrient losses under climate change: The REDNUTsoil project
 
Referencia de proyecto/Project Code
PID2019-104857RB-I00
 
Investigador principal/Principal Investigator
 
Investigadores externos/External Researchers
 
Fecha de inicio/Start Year
01/06/2020
 
Fecha de finalización/End Year
01/06/2024
 
 
Instituto/Institute
CSIC - Estación Experimental de Aula Dei (EEAD)
 
Descripción/Description
[ESP]La erosión y la degradación del suelo son las principales amenazas para su conservación en el siglo XXI por los cambios ambientales y la creciente demografía. Existe una importante preocupación social y ambiental por mantener el buen estado del suelo que requiere datos cuantitativos fiables que permitan asesorar a los gestores para que las poblaciones puedan adaptarse a los cambios previstos. Los agroecosistemas mediterráneos tienen características fisiográficas, climáticas y de intervención humana milenaria que los hacen muy vulnerables. En una amplia franja surpirenaica, las tierras productivas de secano pueden verse seriamente amenazadas por el cambio climático. La ocurrencia de tormentas convectivas durante la labranza junto con las proyecciones de aumento de eventos extremos y mayor duración de las sequías son riesgos adicionales de intensificación de la erosión. Además, la pérdida de nutrientes comporta un riesgo para la funcionalidad del suelo. La movilización del suelo implica el transporte asociado de nutrientes además de la transferencia de elementos y radionucleidos. Hemos evidenciado que los patrones de redistribución del suelo están estrechamente relacionados con los nutrientes y, como tal, aplicamos métodos de fingerprinting para identificar sus fuentes y sumideros. Asimismo, los procesos complejos que ocurren en cauces y laderas suministran cantidades importantes de sedimentos durante las tormentas que amenazan la sostenibilidad de los recursos hídricos. Nuestra propuesta para preservar el suelo plantea: i) Evaluar la movilización del suelo y nutrientes en laderas con diferentes usos y vegetación (LULC). Utilizaremos radiotrazadores para identificar donde se pierde o acumula suelo, rastreando su movimiento lateral y el de los nutrientes asociados. Determinaremos las tasas de erosión y depósito a medio plazo utilizando 137Cs. Como en el área de estudio, las sequías a menudo son seguidas por tormentas, evaluaremos la redistribución del suelo y nutrientes con precipitaciones de diferente intensidad erosiva mediante 7Be. ii) Modelizar la distribución espacial de la erosión y depósito a escala de cuenca aplicando el modelo WaTEM/SeDEM para simular la distribución conjunta del suelo y 137Cs bajo diferentes usos y precipitaciones; iii) Identificar los usos del suelo que contribuyen al suministro de sedimentos y nutrientes durante las tormentas mediante la incorporación de nuevos biotrazadores (n-alcanos) junto con radionucleidos y geoquímica para cuantificar las contribuciones de diferentes LULC mediante la aplicación de modelos de desmezcla de última generación. Esta propuesta consolida y amplía las actividades de proyectos anteriores y permitirá una mejor comprensión del ciclo completo de generación, transporte y acumulación de partículas y nutrientes del suelo, y el control sobre estos procesos del uso del suelo y parámetros climáticos, específicamente en eventos de tormenta que son factores impulsores clave en las condiciones de cambio climático. Las nuevas metodologías propuestas junto con el uso pionero de biotrazadores, como los n-alcanos, se encuadran entemáticas de investigación de la División Conjunta FAO-OIEA (ONU) y de la UE, así como en el Programa Nacional de I+D+i dirigido a Retos de la Sociedad, ""Cambio climático y uso de recursos y materias primas"" en cuyo contexto se incluye nuestra propuesta.
[ENG] Erosion and degradation of soils are main threats for soil conservation under climate change and anthropogenic pressures in the 21st century. A major social and environmental concern emerges for maintaining soil health. Quantitative data are required in order to be able to advise policy makers and stakeholders on how local populations can adapt to changes. Mediterranean agroecosystems have physiographic, climatic and millenary human intervention features that generate intricate mosaics in the landscape. The occurrence of convective storms during soil tillage along with projections of extreme events increase and the greater duration of droughts are added risks for intensification of soil erosion under climate change. The loss of nutrients in agroecosystems poses a risk for the conservation of adequate levels of nutrients necessary for the functionality of soil, affecting agricultural and farm incomes. A large sector in the South Pyrenean holds productive rainfed croplands that can be seriously threatened under climate change. Soil mobilization involves the associated transport of nutrients besides the transfer of stable elements and radionuclides. We have evidenced that patterns of soil redistribution are closely linked to that of nutrients and as such we apply fingerprinting methods for tracking nutrient sources and sinks. Complex processes that occur on hillslopes and stream channel banks supply important amounts of sediments during storms threatening the quality and quantity of water and the sustainability of hydrological resources. Our proposal for preserving soil involves: i) Assessing the mobilization of soil and nutrients (C, N, P) at hillslope scale under different land uses and land covers (LULC). We will use radiotracers for identifying the sites where soil has been lost or gained, thus tracing the lateral movement of soil and associated nutrients. We will determine the erosion and deposition rates in the medium term by using 137Cs. As in the study area droughts are often followed by storm events we will track processes of soil and nutrient redistribution for different erosive intensity rainfalls by using 7Be. ii) Modeling the spatial distribution of soil erosion and deposition at catchment scale by applying the WaTEM/SeDEM model to replicate the joint distribution of soil and 137Cs and for simulating the responses under different land uses and rainfalls; iii) Identifying the land uses that contribute to supply sediments and nutrients during storms by incorporating new biotracers (n-alkanes) along with radioisotopic and geochemical signatures in the fingerprinting procedure for quantifying contributions of different LULC by applying state of the art unmixing models. This proposal consolidates and extends the activities of previous projects and will allow a better understanding of the whole cycle of generation of soil particles and nutrients, their pathway and accumulation in the different compartments of agroecosystems and the control over these processes of land use and climatic parameters, specifically storm events that are key drivers under climate change. The proposed novel methodologies and the pioneering use of tracer properties such as n-alkanes, are in accordance with international research of UN joint FAO-IAEA Division and EU, as well as those of the National I+D+i Program aimed at Challenges of the Society, ""Climate change and use of resources and raw materials” in which context our proposal is included.
 
Fuente de Financiación/Funding
Ministerio de Ciencia e Innovación (España). Agencia Estatal de Investigación (España)
 
Fecha de actualización/Last update
oct. 2020