Design Flow

1.5.1. Principales Características

La RWEQ utiliza datos mensuales de clima, suelo, campo y manejos, incluyendo en éste último datos de sistemas de cultivos, operaciones de labranzas y descripciones de barreras eólicas. Para ello cuenta con una serie de subrutinas:

Clima: incluye datos climáticos mensuales de viento, lluvia, radiación solar, temperatura y cobertura de nieve.

Manejo: contiene propiedades del suelo, geometría del campo, operaciones de labranza, rugosidad, irrigación, cobertura y barreras eólicas. Incluye los siguientes sub-modelos:

Suelo: contempla textura, porcentaje de arena, limo, MO, carbonato de calcio y cobertura de roca, permitiendo estos datos calcular la fracción erodable del suelo, la costra superficial y la degradación de la rugosidad.

Terreno: incluye información de tamaño, forma y orientación del terreno, y longitud y gradiente de la pendiente para cuantificar el efecto de las colinas.

Cobertura vegetal: calcula la cobertura y descomposición de residuos planos, silueta aérea de residuos erectos y canopeo. Rugosidad: el efecto de las operaciones de labranzas se expresa a través de la rugosidad orientada y la rugosidad no orientada o natural. Además, las operaciones de labranza pueden disturbar la superficie del suelo destruyendo la costra y enterrar o aplanar los residuos presentes en el suelo (Nelson et al., 1993), dependiendo ésto, de la textura del suelo, tipo de residuos, herramientas utilizadas y condición de humedad al momento de realizar las operaciones.

Irrigación: el impacto del agua de riego está incluido en la descomposición de residuos, degradación de la rugosidad y desarrollo de la costra superficial. Teniendo un efecto similar a las lluvias y riego por aspersión.

Barreras eólicas: se tiene en cuenta la densidad, espaciamiento, altura y orientación de barreras de vegetación.

El modelo permite estimar, a partir de condiciones de campo ya calculadas con las subrutinas antes descriptas, la Capacidad Máxima de Transporte (Qmax) y la Longitud Crítica del Terreno (s). El valor de Qmax para un evento particular se obtiene computando los siguientes datos: WF (factor climático), EF (fracción erodable), SCF (factor de encostramiento), K’ (factor de rugosidad) y COG (factor combinado de cultivo que incluye las tasas relativas

de erosión de los residuos yacentes, residuos erectos y canopeo de cultivo). Además, para este modelo, se ha desarrollado una planilla de cálculo (Excel) que permite estimar la pérdida de material en una tormenta particular (Zobeck, com. pers.).

Si bien el modelo es de dominio público y uso libre, sus parámetros y ecuaciones deben ser validados para cada sitio. Ajustes locales de rugosidad y cobertura son fundamentales para estimar el material erosionado por el viento con una frecuencia de 15 días. Para suelos de Argentina, particularmente de la RSPC, se han hecho algunos ajustes de cobertura vegetal (Mendez y Buschiazzo, 2008) y de factor climático (Panebianco y Buschiazzo, 2008) y en este estudio se pretende desarrollar las variables rugosidad del suelo y velocidad umbral para mejorar la eficiencia predictiva de la RWEQ en la RSPC.

1.5.2. El Parámetro Rugosidad del Suelo en la RWEQ

El efecto de las herramientas de labranza sobre la superficie del suelo es característico para cada labranza y región. Descripciones precisas de las condiciones de rugosidad orientada y no orientada del suelo, así como la incidencia de diferentes factores sobre su degradación son fundamentales para estimar y controlar la erosión eólica. Chepil y Woodruff (1954) estimaron que la erosión eólica de un suelo desnudo y sin rugosidad puede reducirse de 5.6 a 0.056 kg m-2 con una simple operación con lister.

El método de la cadena (Saleh, 1993) es utilizado por la RWEQ para expresar la rugosidad natural o no orientada (Crr). Este método considera la relación entre la longitud de una cadena extendida sobre una superficie lisa (L1, cm) y la longitud de la cadena sobre la superficie rugosa (L2, cm) y su

expresión matemática es:

Crr = (1-L2/L1)*100 Ec.[2]

La RWEQ utiliza además una expresión matemática para calcular el índice RR en base a mediciones realizadas con el método de la cadena (Crr, cm) (Saleh, 1997).

Zingg y Woodruff (1951) desarrollaron una ecuación matemática para la rugosidad orientada (Kr, cm) que relaciona la altura (RH, cm) de los camellones con el espaciamiento entre los mismos (RS, cm).

Kr = 4 [(RH)2 / (RS)] Ec. [3]

El modelo RWEQ incluye una tercera expresión matemática denominada factor de rugosidad del suelo (K’) que es utilizado para describir el efecto de la rugosidad sobre la pérdida de suelo por erosión. K’ conjuga las dos rugosidades y tiene en cuenta su orientación de acuerdo a la dirección dominante del viento (Anexo-1). Cuando el viento es paralelo a los camellones, K’ incluye solamente a la rugosidad no orientada del suelo (Crr) (Allmaras et al., 1966; Zobeck y Onstad, 1987), en cambio, cuando el viento es perpendicular a los camellones, K’ incluye tanto al rugosidad no orientada (Crr) como la orientada (Kr). En dicha ecuación, el valor de Kr debe ser corregido por el ángulo del viento (A, en grados) respecto a los camellones expresado a través de un coeficiente rotacional (Rc) (Saleh, 1994). Cuando el viento sopla paralelo a los camellones A es igual a 90° y cuando la dirección es perpendicular a los camellones A es igual a 0°.

1.5.3. Degradación de la Rugosidad del Suelo en la RWEQ.

La rugosidad del suelo es un factor dinámico en el control de la erosión eólica ya que puede ser rápidamente modificada por el tipo y dirección de las herramientas de labranza y por el clima, principalmente las lluvias.

Observaciones de campo indican que la degradación de los camellones se produce a una tasa totalmente diferente que la de los agregados, por esta razón es que se necesitan ecuaciones diferentes. Saleh (1997) desarrolló una ecuación para evaluar la degradación de las rugosidades no orientada (RRR, Ec. [4]) y orientada (ORR, Ec. [5]) utilizando la cantidad la lluvia acumulada (CUMR, mm) y el índice de erosividad acumulado de las lluvias (CUMEI, Mj- mm (ha-h)-1).

RRR = e EXP [DF (-0.0009 CUMEI – 0.0007 CUMR)] Ec. [4] ORR = e EXP [DF (-0.025 CUMEI 0.31 – 0.0085 CUMR 0.567)] Ec. [5]

donde RRR es el cociente de Crr antes y después de la lluvia y ORR es el cociente de Kr antes y después de la lluvia.

El índice EI es función de la intensidad (I) y la energía (e, en Mj (ha- mm)-1) de la lluvia (USDA, 1978). Esta variable tiene gran peso en la RWEQ para evaluar la degradación de la rugosidad. La energía de la lluvia se obtiene con la Ec. [6] (Foster et al., 1981) para i ≤ 76 mm h-1:

e = 0.119 + 0.0873* log i Ec. [6] Además, el modelo RWEQ considera que la degradación de los camellones y agregados del suelo depende de la textura del mismo, incorporando en la ecuación un factor denominado de degradación (DF, Ec. [7])

que es función de parámetros como contenidos de MO y arcilla (A). La estabilidad de los agregados del suelo se incrementa hasta un 31% de arcilla y disminuye con contenidos mayores de arcilla (Potter et. al., 1990).

DF = e EXP [0.943 - 0.07 A + 0.0011 (A)2 - 0.674 MO + 0.12 (MO)2] Ec. [7]