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

Sintesi Tecnica: Variabilità Spaziale del Suolo lungo la Toposequenza nel Bacino Idrografico di Workaria, Zona di South Wollo, Etiopia

Problematica
Il bacino idrografico di Workaria, nella zona di South Wollo in Etiopia, affronta sfide legate alla degradazione del suolo, all'erosione e al declino della fertilità, causati da un terreno accidentato, deforestazione, sovrapascolo e inondazioni. Sebbene il suolo sia una risorsa dinamica ed eterogenea essenziale per lo sviluppo sostenibile, esiste una limitata informazione integrata riguardante la variabilità spaziale dei nutrienti del suolo e la loro relazione con le posizioni topografiche in questa specifica regione. Comprendere tali variazioni è fondamentale per raggiungere gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile (SDG 2: Fame Zero e SDG 15: Vita sulla Terra), tuttavia, una pianificazione efficace dell'uso del suolo richiede dati specifici per il sito che attualmente mancano.

Metodologia
Lo studio ha impiegato un approccio sistematico per caratterizzare le proprietà del suolo e mappare la loro distribuzione spaziale attraverso i 375 ettari del bacino idrografico di Workaria.

• Disegno dello Studio: Il bacino è stato classificato in tre distinte posizioni topografiche: pendio superiore (pendenza del 30%), pendio medio (8–30%) e pendio inferiore (0–8%).
• Strategia di Campionamento: È stato utilizzato un approccio di campionamento con sonda ad auger basato su una griglia. Trentadue punti di campionamento sono stati predefiniti tramite ArcGIS con una dimensione della griglia di 316 m × 316 m. In ogni punto della griglia, quattro sottocampioni sono stati raccolti da una profondità di 0–20 cm per creare campioni compositi.
• Descrizione del Pedon: Tre pedon rappresentativi sono stati selezionati in corrispondenza delle posizioni paesaggistiche superiore, media e inferiore. Sono stati descritti in situ fino a una profondità di 200 cm (o fino alla roccia madre) con campioni raccolti da tutti gli orizzonti genetici identificati.
• Analisi di Laboratorio: I campioni di suolo sono stati sottoposti ad analisi per le proprietà morfologiche, la distribuzione granulometrica (metodo dell'idrometro), la densità apparente, il pH, la conducibilità elettrica (EC), il carbonio organico (Walkley-Black), l'azoto totale (Kjeldahl), il fosforo disponibile (Olsen) e i cationi scambiabili (Ca, Mg, K, Na). Sono stati inoltre calcolati la Capacità di Scambio Cationico (CSC) e la saturazione di basi.
• Classificazione e Mappatura: I suoli sono stati classificati secondo il sistema della World Reference Base (WRB). La variabilità spaziale è stata analata utilizzando tecniche geostatistiche (interpolazione Kriging) in ArcGIS 10.4, seguendo test di normalità (Shapiro-Wilk). Un approccio di sovrapposizione ponderata è stato utilizzato per generare mappe di gestione specifiche per il sito.

Risultati Chiave

• Classificazione e Distribuzione del Suolo: Sono stati identificati tre tipi di suolo dominanti, fortemente correlati alla posizione topografica:
  • Cambisols: Hanno coperto il 55,2% (206,9 ha) del bacino, dominando le posizioni del pendio superiore.
  • Luvisols: Hanno occupato il 32,4% (121,4 ha), trovandosi principalmente sui pendii medi.
  • Vertisols: Hanno rappresentato il 12,3% (46,2 ha), situati nelle aree inferiori e quasi pianeggianti.
• Proprietà Fisiche: La tessitura del suolo in tutte le posizioni è stata prevalentemente da argillosa a argilla pesante. La densità apparente variava da 0,97 a 1,78 g/cm³.
• Proprietà Chimiche:
  • pH: È variato da 5,42 a 7,53, con gli strati superficiali che andavano specificamente da 5,61 a 7,53. La reazione del suolo era moderatamente acida nei pendii superiori e medi, mentre neutra nei pendii inferiori, aumentando generalmente con la profondità e diminuendo con la pendenza.
  • Carbonio Organico (OC) e Azoto Totale (TN): I livelli di OC erano generalmente bassi o molto bassi (1,95–3,41%), mentre il TN variava da medio ad alto (0,17–0,29%). È stata osservata una forte correlazione tra OC e TN.
  • Fosforo Disponibile (Av. P): Variava da 4,03 a 9,04 mg/kg, classificandosi come molto basso o basso in tutto il bacino.
  • Basi Scambiabili: Il potassio scambiabile (K) ha mostrato un'alta variabilità (CV = 61,49%), con bassi livelli sia di K scambiabile che di azoto totale in piccole aree (26,7%) nella parte settentrionale del bacino. Il calcio (Ca) e il magnesio (Mg) erano generalmente da medi ad alti.
  • CSC e Saturazione di Basi: La CSC era molto alta (52,2–62,22 cmol(+)/kg), attribuita al materiale parentale ricco di argilla. Tuttavia, la percentuale di saturazione di basi (PBS) era bassa (21,14–28,25%), indicando un significativo lisciviamento dei cationi basici.
• Variabilità Spaziale: L'analisi geostatistica ha rivelato che pH, Ca, Mg, CSC e saturazione di basi erano i meno variabili, mentre il K era il più variabile. Il fosforo disponibile e l'OC hanno mostrato una moderata dipendenza spaziale.

Significatività e Rivendicazioni
L'articolo sostiene che i processi di ridistribuzione del suolo guidati dalla toposequenza sono i principali controllori delle proprietà del suolo e dello stato di fertilità nel bacino idrografico di Workaria. Lo studio fornisce dati di base critici dimostrando carenze diffuse di carbonio organico del suolo e fosforo disponibile, che sono i fattori più limitanti per la produzione agricola nell'area.

Gli autori affermano che le mappe di distribuzione spaziale generate e le raccomandazioni di gestione specifiche per il sito offrono una base scientifica per:

1. Interventi Mirati: Consentire agli agricoltori e ai servizi di estensione di applicare fertilizzanti (specificamente P, N e K) e ammendanti organici in base ai deficit nutrizionali specifici anziché tramite un'applicazione uniforme.
2. Gestione Sostenibile del Territorio: Identificare i siti vulnerabili, come i pendii superiori soggetti a erosione, per implementare pratiche di conservazione.
3. Allineamento agli SDG: Contribuire direttamente all'SDG 2 (Fame Zero) ottimizzando la produttività agricola attraverso una gestione dei nutrienti basata su prove, e all'SDG 15 (Vita sulla Terra) promuovendo la gestione sostenibile degli ecosistemi terrestili e il ripristino del suolo.

Lo studio conclude che, sebbene la tessitura del suolo sia relativamente uniforme, lo stato di fertilità varia significativamente con la posizione nel paesaggio, rendendo necessarie strategie di gestione differenziate per garantire la sicurezza alimentare e la sostenibilità ambientale nella regione.