Spatial Variability of soil along Toposequance in the Workaria Watershed, South Wollo Zone, Ethiopia

Resumen Técnico: Variabilidad Espacial del Suelo a lo largo de la Toposecuencia en la Cuenca de Workaria, Zona de South Wollo, Etiopía

Planteamiento del Problema
La cuenca de Workaria, en la zona de South Wollo, Etiopía, enfrenta desafíos relacionados con la degradación del suelo, la erosión y la disminución de la fertilidad, impulsados por un terreno accidentado, la deforestación, el sobrepastoreo y las inundaciones. Si bien el suelo es un recurso dinámico y heterogéneo esencial para el desarrollo sostenible, existe información integrada limitada sobre la variabilidad espacial de los nutrientes del suelo y su relación con las posiciones topográficas en esta región específica. Comprender estas variaciones es crítico para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 2: Hambre Cero y ODS 15: Vida de Ecosistemas Terrestres), aunque la planificación eficaz del uso de la tierra requiere datos específicos para cada sitio que actualmente escasean.

Metodología
El estudio empleó un enfoque sistemático para caracterizar las propiedades del suelo y mapear su distribución espacial a través de los 375 hectáreas de la cuenca de Workaria.

• Diseño del Estudio: La cuenca fue clasificada en tres posiciones topográficas distintas: pendiente superior (30% de gradiente), pendiente media (8–30%) y pendiente inferior (0–8%).
• Estrategia de Muestreo: Se utilizó un enfoque de muestreo de calicatas mediante barrena basado en una cuadrícula. Se predefinieron treinta y dos puntos de muestreo utilizando ArcGIS con un tamaño de cuadrícula de 316 m × 316 m. En cada punto de la cuadrícula, se recolectaron cuatro submuestras de una profundidad de 0–20 cm para crear muestras compuestas.
• Descripción de los Pedones: Se seleccionaron tres pedones representativos correspondientes a las posiciones del paisaje superior, medio e inferior. Estos se describieron in situ hasta una profundidad de 200 cm (o hasta la roca madre), recolectando muestras de todos los horizontes genéticos identificados.
• Análisis de Laboratorio: Las muestras de suelo se sometieron a análisis de propiedades morfológicas, distribución del tamaño de partículas (método del hidrómetro), densidad aparente, pH, conductividad eléctrica (CE), carbono orgánico (Walkley-Black), nitrógeno total (Kjeldahl), fósforo disponible (Olsen) y cationes intercambiables (Ca, Mg, K, Na). También se calcularon la Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) y la saturación de bases.
• Clasificación y Mapeo: Los suelos se clasificaron según el sistema de la Base de Referencia Mundial (WRB). La variabilidad espacial se analizó mediante técnicas geoestadísticas (interpolación por Kriging) en ArcGIS 10.4, tras realizar pruebas de normalidad (Shapiro-Wilk). Se utilizó un enfoque de superposición ponderada para generar mapas de gestión específicos para cada sitio.

Resultados Clave

• Clasificación y Distribución de los Suelos: Se identificaron tres tipos de suelos dominantes, fuertemente correlacionados con la posición topográfica:
  • Cambisoles: Cubrieron el 55.2% (206.9 ha) de la cuenca, predominando en las posiciones de la pendiente superior.
  • Luvisoles: Ocuparon el 32.4% (121.4 ha), localizados principalmente en las pendientes medias.
  • Vertisoles: Representaron el 12.3% (46.2 ha), ubicados en las zonas bajas y casi planas.
• Propiedades Físicas: La textura del suelo en todas las posiciones fue predominantemente de arcilla a arcilla pesada. La densidad aparente osciló entre 0.97 y 1.78 g/cm³.
• Propiedades Químicas:
  • pH: Osciló entre 5.42 y 7.53, con las capas superficiales específicamente entre 5.61 y 7.53. La reacción del suelo fue moderadamente ácida en las pendientes superiores y medias, pero neutra en las pendientes inferiores, aumentando generalmente con la profundidad y disminuyendo con el gradiente de la pendiente.
  • Carbono Orgánico (CO) y Nitrógeno Total (NT): Los niveles de CO fueron generalmente bajos a muy bajos (1.95–3.41%), mientras que el NT osciló de medio a alto (0.17–0.29%). Se observó una fuerte correlación entre el CO y el NT.
  • Fósforo Disponible (P disp.): Osciló entre 4.03 y 9.04 mg/kg, clasificado como muy bajo a bajo en toda la cuenca.
  • Bases Intercambiables: El Potasio intercambiable (K) mostró una alta variabilidad (CV = 61.49%), encontrándose niveles bajos tanto de K intercambiable como de Nitrógeno Total en áreas pequeñas (26.7%) en la parte norte de la cuenca. El Calcio (Ca) y el Magnesio (Mg) fueron generalmente de medios a altos.
  • CIC y Saturación de Bases: La CIC fue muy alta (52.2–62.22 cmol(+)/kg), atribuida al material parental rico en arcilla. Sin embargo, el Porcentaje de Saturación de Bases (PSB) fue bajo (21.14–28.25%), lo que indica una lixiviación significativa de cationes básicos.
• Variabilidad Espacial: El análisis geoestadístico reveló que el pH, el Ca, el Mg, la CIC y la Saturación de Bases fueron los menos variables, mientras que el K fue el más variable. El P disponible y el CO mostraron una dependencia espacial moderada.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que los procesos de redistribución de suelos impulsados por la toposecuencia son los principales controladores de las propiedades del suelo y el estado de fertilidad en la cuenca de Workaria. El estudio proporciona datos de base críticos que demuestran deficiencias generalizadas en el carbono orgánico del suelo y el fósforo disponible, que son los factores más limitantes para la producción agrícola en la zona.

Los autores afirman que los mapas de distribución espacial generados y las recomendaciones de gestión específicas para cada sitio ofrecen una base científica para:

1. Intervenciones Focalizadas: Permitir que los agricultores y los servicios de extensión apliquen fertilizantes (específicamente P, N y K) y enmiendas orgánicas basándose en déficits de nutrientes específicos en lugar de una aplicación uniforme.
2. Gestión Sostenible de la Tierra: Identificar sitios vulnerables, como las pendientes superiores propensas a la erosión, para implementar prácticas de conservación.
3. Alineación con los ODS: Contribuir directamente al ODS 2 (Hambre Cero) mediante la optimización de la productividad agrícola a través de una gestión de nutrientes basada en evidencia, y al ODS 15 (Vida de Ecosistemas Terrestres) mediante la promoción de la gestión sostenible de los ecosistemas terrestres y la restauración del suelo.

El estudio concluye que, si bien la textura del suelo es relativamente uniforme, el estado de la fertilidad varía significamente con la posición del paisaje, lo que requiere estrategias de gestión diferenciadas para asegurar la seguridad alimentaria y la sostenibilidad ambiental en la región.