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Modelling the hydrological impacts of catchment land use change on a valley peatland in the French Massif Central

Un estudio de modelización acoplada MIKE SHE/MIKE 11 en el Macizo Central francés demuestra que la sustitución de bosques de frondosas por plantaciones de coníferas reduce significativamente la entrada de agua y el caudal de los arroyos hacia una turbera de valle, mientras que la conversión a pastizales o brezales aumenta estas entradas hidrológicas.

Autores originales: Arnaud Duranel, Julian Richard Thompson, Helene Burningham, Herve Cubizolle, Philippe Durepaire

Publicado 2026-10-18

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CC BY 4.0

Autores originales: Arnaud Duranel, Julian Richard Thompson, Helene Burningham, Herve Cubizolle, Philippe Durepaire

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En lo profundo de las colinas de granito onduladas del centro de Francia se encuentra un paisaje que parece un tazón gigante y poco profundo tallado en la tierra. Esta es la cuenca de Dauges, un lugar donde la lluvia se acumula y se filtra en el suelo, alimentando una turbera, un humedal raro y antiguo. Estas turberas no son solo parches de tierra empapados; son esponjas vivas hechas de materia vegetal parcialmente descompuesta que se han ido acumulando durante miles de años. Debido a que retienen tanto carbono y agua, actúan como filtros vitales para el medio ambiente, almacenando contaminantes y regulando el flujo de los ríos río abajo. Sin embargo, estos ecosistemas son increíblemente sensibles al agua que los alimenta. Si el nivel del agua baja incluso ligeramente, el delicado equilibrio de vida dentro de la turba puede alterarse, liberando potencialmente el carbono almacenado y dañando a las plantas y animales únicos que los llaman hogar. El agua que mantiene vivos a estos humedales proviene de dos fuentes principales: la lluvia que corre directamente sobre la tierra y el agua que se filtra desde las profundidades del subsuelo. Ambas fuentes dependen enteramente de lo que crece en las colinas que rodean el humedal.

Durante más de un siglo, las colinas alrededor de Dauges han estado cambiando. Los agricultores abandonaron la tierra y los bosques volvieron a crecer, pero no siempre del mismo tipo de bosque. En muchos lugares, los árboles de hoja ancha nativos, como el haya y el roble, fueron reemplazados por plantaciones de coníferas de rápido crecimiento, como el abeto de Douglas y el pino. Aunque los árboles son generalmente buenos para el medio ambiente, los científicos sospechan desde hace tiempo que diferentes tipos de árboles beben agua a ritmos muy distintos. Para comprender exactamente cómo estos cambios en el bosque afectan al humedal situado debajo, un equipo de investigadores construyó un mapa digital detallado de toda la zona. No se limitaron a suponer; utilizaron un sofisticado modelo informático que simula cómo se mueve el agua a través del suelo, la roca y la vegetación. Alimentaron este modelo con años de datos meteorológicos reales y mediciones de los niveles de agua tomadas de pozos en el humedal. Una vez que el modelo demostró coincidir con el mundo real, realizaron una serie de experimentos. Le pidieron al ordenador que imaginara qué pasaría si la mezcla actual de árboles y hierba se sustituyera por completo por uno de tres escenarios diferentes: un bosque de coníferas, un bosque de árboles de hoja ancha o pastizales y brezales abiertos.

Los resultados de estas simulaciones revelan una diferencia abismal en cómo estos paisajes gestionan el agua. Cuando los investigadores reemplazaron la vegetación existente por plantaciones de coníferas, el humedal comenzó a secarse. El modelo mostró que estos árboles de hoja perenne, con sus densas agujas, atrapan una enorme cantidad de lluvia en sus ramas antes de que llegue al suelo. Esta agua interceptada se evapora de nuevo al aire, lo que significa que menos agua llega al suelo. En consecuencia, la cantidad de agua que fluye sobre la tierra hacia el humedal disminuyó a la mitad, y el agua subterránea que se filtra desde abajo disminuyó un catorce por ciento. El impacto en los ríos que alimentan la zona fue aún más dramático. El flujo promedio de agua en los arroyos cayó casi a la mitad y, durante las épocas más secas del año, el flujo podría disminuir hasta un ochenta y dos por ciento. Quizás lo más preocupante fue el efecto sobre el nivel freático dentro de la propia turba. En las simulaciones, el nivel del agua en el humedal descendió hasta un metro en algunas zonas, particularmente alrededor de los bordes del pantano y durante los meses calurosos y secos del final del verano. Esto sugiere que plantar estos tipos específicos de árboles podría convertir un pantano húmedo y saturado en un entorno mucho más seco, amenazando potencialmente a las plantas que necesitan una humedad constante para sobrevivir.

En contraste, los otros escenarios pintaban un panorama muy diferente. Cuando los investigadores imaginaron las colinas cubiertas de pastizales o brezales, el humedal recibió más agua. Estos hábitats abiertos permitieron que más lluvia llegara al suelo, aumentando el flujo de agua hacia el humedal en casi un treinta por ciento. Los niveles de agua en la turba subieron ligeramente, manteniendo el suelo más húmedo durante más tiempo, especialmente durante las sequías de verano. El estudio también analizó qué pasaría si las colinas estuvieran cubiertas de árboles de hoja ancha, similares a los que existen actualmente. Los resultados fueron muy cercanos a la situación actual, lo que sugiere que los bosques nativos de hoja ancha son una opción estable que no altera drásticamente el equilibrio hídrico. Los investigadores descubrieron que los cambios no eran uniformes en todo el paisaje; los bordes del humedal eran los más vulnerables a secarse cuando se introducían las coníferas, mientras que el centro permanecía relativamente estable. Esto se debe a que el agua que mantiene húmedos los bordes proviene de las colinas circundantes y, cuando ese suministro es cortado por árboles sedientos, los márgenes son los primeros en sufrir.

Las implicaciones de estos hallazgos se extienden mucho más allá de este único valle en Francia. La cuenca de Dauges es solo un ejemplo de muchos humedales de tierras altas en la región que dependen del agua que llega desde sus colinas circundantes. El estudio sugiere que las políticas destinadas a proteger estos humedales deben mirar más allá de los límites de los propios humedales. Plantar árboles en las colinas sobre un pantano protegido puede parecer una buena idea para el almacenamiento de carbono, pero si esos árboles son del tipo equivocado, podrían drenar el mismísimo humedal que pretenden proteger. Los investigadores enfatizan que, si bien el modelo informático proporciona una imagen clara de los cambios hidrológicos, las consecuencias en el mundo real podrían ser aún más complejas al combinarse con un clima más cálido. Las simulaciones muestran que la combinación de plantaciones de coníferas y veranos más secos podría provocar graves escaseces de agua tanto para el humedal como para las comunidades de aguas abajo que dependen de estos ríos. En última instancia, el estudio sirve como un recordatorio de que la naturaleza está profundamente conectada; lo que sucede en la ladera de la colina inevitablemente repercute en el fondo del valle, y proteger un humedal requiere gestionar todo el paisaje que lo alimenta.

Resumen Técnico: Modelización de los Impactos Hidrológicos del Cambio de Uso del Suelo en la Cuenca sobre una Turbera de Valle en el Macizo Central Francés

Planteamiento del Problema
Las turberas proporcionan servicios ambientales críticos, incluyendo el almacenamiento de carbono y la filtración de contaminantes, los cuales dependen del mantenimiento de condiciones hidrológicas específicas, particularmente la saturación superficial. Si bien la forestación directa de humedales está cada vez más regulada, los impactos indirectos ("knock-on") de los cambios de uso del suelo dentro de las cuencas más amplias de estos humedales permanecen insuficientemente investigados. En el Macizo Central de Francia, los cambios económicos rurales han provocado un aumento significativo de la cubierta forestal, que a menudo reemplaza hábitats abiertos como breñales y pastizales por plantaciones de coníferas. Dado que muchas turberas de tierras altas en esta región dependen en gran medida de la escorrentía superficial y de las aportaciones de aguas subterráneas de sus cuencas circundantes, existe una laguna de conocimiento crítica sobre cómo estos cambios de uso del suelo aguas arriba afectan el balance hidrológico y la estabilidad del nivel freático de las turberas designadas para su conservación.

Metodología
El estudio emplea un modelo hidrológico y hidráulico acoplado de alta resolución MIKE SHE / MIKE 11 de la cuenca de la Reserva Natural Nacional de Dauges, de 231.3 hectáreas, en el departamento de Haute-Vienne. El modelo, previamente calibrado y validado frente a la descarga observada en corrientes y las profundidades del nivel freático (GWT) (1998–2013), simula procesos de evapotranspiración real, flujo no saturado, flujo saturado y flujo superficial.

Una característica metodológica clave es la parametrización específica de la evapotranspiración (ET) para reflejar con precisión las diferencias de uso del suelo. En lugar de depender únicamente de los módulos estándar de ET de MIKE SHE, el estudio integra el enfoque del modelo HYLUC (Calder, 2003). Este distingue entre la evaporación en tiempos húmedos (intercepción) y la transpiración en tiempos secos para la vegetación alta (bosques, breñales), mientras utiliza coeficientes de cultivo estándar para la vegetación corta (pastizales, humedales). Los parámetros, tales como el coeficiente de intercepción ( $\gamma$ ) y el coeficiente de cultivo basal ( $\beta$ ), se derivaron de revisiones bibliográficas y se calibraron frente a los ratios de intercepción esperados y las características de la vegetación (LAI, altura, resistencia foliar).

Se simularon tres escenarios de cambio de uso del suelo para el periodo 2001–2013, reemplazando la vegetación de bosque caducifolio seminatural y los hábitats abiertos existentes (excluyendo la propia turbera) por:

Plantaciones de coníferas (dominadas por abeto de Douglas y pino silvestre).
Pastizales.
Breñales.

Estos se compararon contra un escenario de línea base que representa la vegetación actual. El análisis se centró en los componentes del balance hídrico (entradas, salidas, ET, almacenamiento), los cuantiles de descarga de corriente (Q5, Q95) y las variaciones espaciales y temporales de la profundidad del GWT en toda la cuenca y específicamente dentro de la turbera.

Resultos Clave
Los resultados de la modelización indican cambios hidrológicos sustanciales dependiendo del escenario de uso del suelo:

Aforestación de Coníferas: Reemplazar la vegetación existente con coníferas resultó en un aumento del 45% en la evapotranspiración real (+249 mm año⁻¹), impulsado principalmente por un aumento del 96% en la intercepción. En consecuencia, la entrada de escorrentía superficial a la turbera disminuyó un 50%, y la entrada de aguas subterráneas disminuyó un 14%. La descarga media de la corriente declinó entre un 28 y 47% en las estaciones de aforo, sufriendo las condiciones de bajo caudal (Q95) las reducciones más severas (46–82%). Dentro de la turbera, la profundidad del GWT aumentó (descenso del nivel freático) hasta 1 metro en los márgenes durante los meses más secos de finales de verano, aunque los impactos fueron mínimos en el centro de la turbera o durante el invierno cuando la turba está saturada.
Conversión a Pastizales y Breñales: Reemplazar la vegetación existente por pastizales o breñales aumentó la entrada de escorrentía superficial en un 29% y un 22%, respectivamente, e incrementó la entrada de aguas subterráneas en un 4%. La descarga media de la corriente aumentó entre un 9 y 29%, con el Q95 aumentando entre un 13 y 89%. Si bien estos escenarios aumentaron las entradas de agua, el impacto absoluto sobre la profundidad del GWT dentro de la turbera fue pequeño porque el nivel freático ya se encontraba cerca de la superficie durante gran parte del año bajo las condiciones de la línea base.
Variabilidad Espacial: Los impactos hidrológicos fueron más pronunciados en los canales de cabecera y en los márgenes de la turbera. El centro de la turbera mostró la menor sensibilidad a los cambios de uso del suelo de la cuenca, lo que sugiere que las áreas marginales son las zonas primarias donde las perturbaciones de la cuenca se manifiestan como cambios en la profundidad del nivel freático.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que su principal contribución es proporcionar evidencia de que los cambios de uso del suelo en la cuenca, particularmente la expansión de las plantaciones de coníferas, pueden alterar significativamente el balance hídrico de las turberas alimentadas por aguas subterráneas y superficiales, incluso cuando la propia turbera permanece inalterada. El estudio demuestra que la aforestación de coníferas reduce los rendimientos de agua y baja los niveles freáticos, amenazando potencialmente la integridad ecológica de la turbera, particularmente durante las sequías estivales.

Los autores argumentan que estos hallazgos refuerzan la necesidad de un "enfoque de cuenca completa" en la política de conservación de turberas. Sugieren que, bajo la Directiva de Hábitats de la UE, las actividades que alteran el flujo de aguas subterráneas en las cuencas de aguas arriba (como la aforestación) deberían estar sujetas a una evaluación adecuada, ya que pueden impactar significativamente a los sitios protegidos. El estudio destaca un posible conflicto entre las estrategias de mitigación climática (aforestación) y la conservación de humedales, señalando que los impactos hidrológicos del cambio de uso del suelo pueden sumarse a los efectos del cambio climático, el cual ya se proyecta que reducirá los caudales de corriente en verano en la región. El artículo concluye que se requieren mecanismos de compensación robustos para equilibrar las prioridades ambientales contrapuestas.

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