Developing a desertification indicator system for a small Mediterranean catchment: a case study from the Serra de Rodes, Alt Empordà, Catalunya, NE Spain

Abstract

La desertificació és un problema de degradació de sòls de gran importància en regions àrides, semi-àrides i sub-humides, amb serioses conseqüències ambientals, socials i econòmiques com a resultat de l'impacte d'activitats humanes en combinació amb condicions físiques i medi ambientals desfavorables (UNEP, 1994). L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser el desenvolupament d'una metodologia simple per tal de poder avaluar de forma precisa l'estat i l'evolució de la desertificació a escala local, a través de la creació d'un model anomenat sistema d'indicators de desertificació (DIS). En aquest mateix context, un dels dos objectius específics d'aquesta recerca es va centrar en l'estudi dels factors més importants de degradació de sòls a escala de parcel.la, comportant un extens treball de camp, analisi de laboratori i la corresponent interpretació i discussió dels resultats obtinguts. El segon objectiu específic es va basar en el desenvolupament i aplicació del DIS. L'àrea d'estudi seleccionada va ser la conca de la Serra de Rodes, un ambient típic Mediterràni inclòs en el Parc Natural del Cap de Creus, NE Espanya, el qual ha estat progressivament abandonat pels agricultors durant el segle passat. Actualment, els incendis forestals així com el canvi d'ús del sòl i especialment l'abandonament de terres són considerats els problemes ambientals més importants a l'àrea d'estudi (Dunjó et al., 2003). En primer lloc, es va realitzar l'estudi dels processos i causes de la degradació dels sòls a l'àrea d'interés. En base a aquest coneixement, es va dur a terme la identificació i selecció dels indicadors de desertificació més rellevants. Finalment, els indicadors de desertificació seleccionats a escala de conca, incloent l'erosió del sòl i l'escolament superficial, es van integrar en un model espaial de procés. Ja que el sòl és considerat el principal indicador dels processos d'erosió, segons la FAO/UNEP/UNESCO (1979), tant el paisatge original així com els dos escenaris d'ús del sòl desenvolupats, un centrat en el cas hipotétic del pas d'un incendi forestal, i l'altre un paisatge completament cultivat, poden ser ambients classificats sota baixa o moderada degradació. En comparació amb l'escenari original, els dos escenaris creats van revelar uns valors més elevats d'erosió i escolament superficial, i en particular l'escenari cultivat. Per tant, aquests dos hipotètic escenaris no semblen ser una alternativa sostenible vàlida als processos de degradació que es donen a l'àrea d'estudi. No obstant, un ampli ventall d'escenaris alternatius poden ser desenvolupats amb el DIS, tinguent en compte les polítiques d'especial interés per la regió de manera que puguin contribuir a determinar les conseqüències potencials de desertificació derivades d'aquestes polítiques aplicades en aquest escenari tan complexe espaialment. En conclusió, el model desenvolupat sembla ser un sistema força acurat per la identificació de riscs presents i futurs, així com per programar efectivament mesures per combatre la desertificació a escala de conca. No obstant, aquesta primera versió del model presenta varies limitacions i la necessitat de realitzar més recerca en cas de voler desenvolupar una versió futura i millor del DIS.

The aim of this research was to develop a simple methodology for precisely appraising the status and trends of desertification in a semi-arid Mediterranean catchment, through a so-called desertification indicator system (DIS). The assessment of land degradation processes at plot scale was conducted through the monitoring of runoff-erosion microplots. As a result, a set of variables such as soil erosion, soil organic matter and vegetation cover, were identified as the most important factors for soil quality in the target area, and some of these were applied as inputs in the DIS model, accounting for their relevance not only at the plot but also at catchment scale. Regarding the parameter sensitivity of the DIS model, the saturated hydraulic conductivity as well as the erodability factor were identified as the most sensitive variables, whereas the soil-b parameter and also the vegetation cover and the slope angle were revealed as those affecting soil erosion and overland flow the least. Likewise, the model showed greater sensitivity to the dry than to the normal or wet rainfall scenarios. From the results of a plot scale model validation exercise it may be concluded that the behaviour of runoff and erosion at plot scale is somewhat different to that at the landscape scale: a scaling problem. At the plot scale, soil erosion was greatly overestimated by the model in the least vegetated environments and especially under cultivated olive trees, whilst it was slightly underestimated in the most vegetated ones (e.g. dense cork trees). The same pattern was found for overland flow, although measured and modelled runoff data were in the same order of magnitude and so errors were smaller than for erosion. Nevertheless, results may be considered significant in terms of which land uses are the most and least potentially degraded and in this way, the model fulfils its objective as a desertification support tool as it identifies the patterns of change expected, if not the magnitudes. The model would need to be more complex, have better and more input data and a regional scale validation if the magnitudes were to be predicted reliably. Since soil loss is considered the main indicator of soil erosion processes, according to FAO/UNEP/UNESCO (1979), the original landscape as well as the two developed scenarios, one related to a hypothetical landscape after a wildfire and another to a completely cultivated landscape, may be classified as being under low to moderate land degradation. In comparison to the original scenario, both developed scenarios were revealed to have higher soil erosion and runoff rates, especially the cultivated scenario. Hence, these two scenarios seem not to be a sustainable alternative to land degradation processes in the study area. However, a wide range of alternative scenarios may be developed with the DIS model, based on policies of particular relevance to the region and which help to determine the potential desertification consequences of these policies in this spatially complex landscape.