La degradación del suelo fértil se ha convertido en uno de los retos ambientales más graves en las zonas agrícolas de clima mediterráneo. Con el objetivo de entender mejor este proceso y aportar soluciones aplicables en el terreno, el ingeniero agrónomo Iñigo Barberena Ruiz (Pamplona, 1998) ha articulado su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), en torno a dos líneas de trabajo que se complementan entre sí.
Por una parte, ha profundizado en el estudio de las cárcavas efímeras, incisiones que se generan en el terreno por efecto de la erosión provocada por el agua. Por otra, ha diseñado herramientas informáticas que simplifican el uso de modelos de simulación orientados a anticipar estos procesos y a planificar actuaciones para minimizar la pérdida de suelo.
La investigación se ha centrado en la erosión del suelo tanto en pequeñas parcelas agrícolas como a escala de cuenca. Esta doble perspectiva le ha permitido analizar cómo influyen en la erosión variables como la naturaleza del suelo, el régimen de precipitaciones, el clima o las prácticas de manejo agrícola, dado que se trata de “un fenómeno muy complejo” y que “solo puede entenderse bien si se analizan todos sus componentes al mismo tiempo”, según explica el investigador del Instituto ISFOOD de la UPNA en una nota de prensa.
Turbidez del agua y pérdida de suelo
Una parte sustancial del trabajo se llevó a cabo en cuencas agrícolas instrumentadas por el Gobierno de Navarra, donde se registra cuánta tierra transporta el agua de lluvia (sedimentos) y qué nivel de erosión se produce en cada episodio. Estos datos pusieron de manifiesto que “no siempre es fácil calcular la cantidad de suelo que se pierde”. Habitualmente se vincula la turbidez del agua, lo “sucia” que parece, con la concentración de sedimentos en suspensión, pero en entornos agrícolas “esta relación cambia rápido”.
“Esto se debe a que la agricultura modifica continuamente el tipo de suelo que se arrastra, su tamaño, su contenido en materia orgánica e, incluso, el color del agua por el crecimiento de algas. En cuencas pequeñas, estos cambios son muy rápidos, lo que hace aún más difícil establecer relaciones estables entre las variables”, indica el autor de la tesis.
Para hacer frente a estas limitaciones, el trabajo recurrió a modelos de simulación de la erosión. Uno de los empleados fue AnnAGNPS, un software diseñado para analizar la escorrentía y la pérdida de suelo en áreas agrícolas. Aunque permite obtener una visión global de cómo se erosiona un territorio, su utilización “no es sencilla, ya que exige numerosos datos y produce resultados difíciles de interpretar”.
Con el propósito de simplificar su uso, Iñigo Barberena ha desarrollado una herramienta específica denominada QAnnAGNPS, integrada en QGIS, un programa de código abierto muy extendido entre personal técnico y administraciones públicas. “Este complemento permite preparar los datos, ejecutar el modelo y visualizar los resultados sea mucho más fácil y rápido, lo que acerca esta herramienta a perfiles no especializados y facilita comparaciones entre diferentes prácticas agrícolas”, añade Iñigo Barberena.
Drones para seguir la evolución de las cárcavas
La tesis también se ha centrado en un tipo de erosión muy llamativa: las cárcavas efímeras, surcos profundos que aparecen en los campos tras episodios de lluvia intensa. Para su análisis, se monitorizó de forma continuada una parcela agrícola navarra mediante vuelos de dron después de cada evento de precipitación. Las imágenes evidenciaron que estas cárcavas “son más complejas de lo que suele asumirse y cambian de forma muy rápida, incluso cuando el suelo, la vegetación o el cultivo se mantienen constantes”.
Al confrontar estas observaciones de campo con las salidas del modelo AnnAGNPS, Barberena comprobó que la herramienta solo reproduce una parte de lo que ocurre realmente. “Reprodujo algunas de las cárcavas observadas, pero también simuló otras que en realidad no aparecieron -señala-. Además, tendió a exagerar su tamaño o su rapidez de formación. Esto muestra que estos modelos funcionan bien para tener una idea general, pero no pueden reflejar todos los detalles de un proceso tan cambiante”.
De forma paralela, el investigador ha creado otra herramienta informática para facilitar el uso de VFSMOD, un modelo ampliamente empleado en gestión ambiental. Este programa permite evaluar la eficacia de las franjas vegetales (pequeñas bandas de vegetación situadas junto a las parcelas), que actúan como filtros naturales y contribuyen a retener suelo y contaminantes antes de que lleguen a los cauces fluviales. La nueva interfaz diseñada en la tesis hace posible utilizar este modelo de manera “más intuitiva”, es compatible con distintos sistemas operativos e incorpora funciones avanzadas como el análisis de la incertidumbre de los resultados o la aceleración de los cálculos, lo que supone “un ahorro importante de tiempo”.
En conjunto, el trabajo concluye que la erosión en terrenos agrícolas es un fenómeno “extremadamente complejo y cambiante”. “No basta con observar las lluvias o el tipo de suelo: intervienen muchos factores y cambian con rapidez. Por ello, es difícil medirla, estudiarla y predecirla con exactitud. Dado que esa complejidad no se puede eliminar, solo queda gestionarla de la mejor manera posible, mediante modelos capaces de representar los procesos esenciales y herramientas que hagan más fácil su uso en la práctica”, resume el investigador.
Formación y trayectoria investigadora
Iñigo Barberena Ruiz cursó el grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural en la UPNA, donde también realizó el máster universitario en Ingeniería Agronómica. Su trabajo final de máster dio lugar a una publicación internacional sobre la medición automática de la uniformidad en riego por microaspersión. En 2022 obtuvo una beca de la UPNA para desarrollar su tesis doctoral bajo la dirección de dos docentes de la universidad navarra, el catedrático Javier Casalí Sarasibar y el profesor titular Miguel Ángel Campo Bescós, investigadores del Instituto ISFOOD, junto con un profesor de la Universidad de Florida (Estados Unidos), Rafael Muñoz Carpena.
A lo largo de la tesis, Barberena abordó diferentes aspectos relacionados con la contaminación y el transporte de sedimentos en áreas agrícolas y creó varias herramientas informáticas para facilitar la aplicación de modelos de simulación. De esta labor han surgido dos artículos científicos y nuevas aplicaciones de software, entre ellas la interfaz de VFSMOD y el complemento en QGIS para el uso de AnnAGNPS, desarrollados durante su estancia de cuatro meses en la Universidad de Florida.