Evaluación del carbono de suelos de zonas semiáridas en la perspectiva de los fenómenosde cambio climático global: aplicación a la zona de Guadix-Baza

Abstract

El calentamiento global, forzado por la emisión a la atmósfera del CO2 proveniente de la quema de combustibles fósiles, es un tema de gran actualidad. El suelo es un eslabón importante ya que se comporta como fuente y sumidero de CO2. Es esencial para la modelización del cambio climático, tener una evaluación objetiva de formas de Carbono almacenadas en los suelos: las estimaciones del contenido en Carbono Orgánico dadas por diversos autores oscilan entre rangos muy amplios por diversas razones (estrategias de valoración, acuerdo en las profundidades, protocolos de determinación, ausencia de parámetros); en el caso del Carbono Inorgánico existe, además, evidente escasez de datos. En el presente estudio se valora el Carbono de un ecosistema semiárido, tanto por constituir el medio de desenvolvimiento habitual en nuestra región, como por su importancia dentro de una valoración global de Carbono, ya que los ecosistemas semiáridos ocupan aproximadamente 1/3 de la superficie terrestre y presentan, además, rasgos geomorfológicos acusados y predominio de suelos con acumulaciones profundas de CaCO3 secundario. Una ventaja adicional para la selección del área (concretamente la Depresión de Guadix-Baza, de 5500 km2 de superficie total) es disponer de muestreos previos realizados según estrategias diferentes (muestreos intencionales y aleatorio). La evaluación de Carbono Orgánico no parece presentar, en principio, grandes problemas: en efecto, el perfil muestreado con fines taxonómicos se supone que comprende todas las capas u horizontes en los que la tasa de acumulación de Carbono Orgánico es significativa. Sin embargo este no es el caso para el Carbono Inorgánico: la clasificación de suelos no requiere conocer el espesor de costras endurecidas; también el enjuiciamiento de la capacidad de uso del suelo se hace a través de la profundidad de suelo enraizable, y no por el espesor de caliches. En consecuencia los perfiles por regla general, y por razones obvias de comodidad, profundizan sólo unos centímetros, o escasos decímetros, en capas duras. Por tanto, los perfiles tomados con fines taxonómicos son de poca utilidad para establecer el perfil de variación del CaCO3. Dicho de otra forma, el estudio del perfil se interrumpe justamente cuando empieza a ponerse interesante desde este punto de vista: determinar la profundidad real del perfil de carbonatos exige forzosamente muestreos mucho más profundos que los disponibles en publicaciones. Según esto, se realizaron 81 perfiles distribuidos proporcionalmente en cinco Unidades Geomorfológicas, de 201 cm de profundidad media, empleando para ello cortes preexistentes excavados en los rellenos Plio-Pleistocenos de dicha Depresión, muestreados cada 20 cm. En la fracción fina se determinó la concentración en Carbono Orgánico por el método de Walkley y Black, de uso general, que se reconvirtió al método de Tyurin tras obtener y analizar la muestra media. Las concentraciones de Calcita se establecieron a partir del contenido en carbonato equivalente deducido por el método manométrico, y del contenido en Dolomita obtenido por DRX. El paso de magnitudes gravimétricas a volumétricas obligó a determinar las densidades aparentes de muestras cementadas y no cementadas, así como el Cm, que para las muestras cementadas se realizó por análisis de imagen. Una dificultad adicional en el caso del Carbono Inorgánico, fue distinguir entre el CaCO3 secundario o neoformado por el proceso de secuestro del CO2 atmosférico, del heredado del material originario. Esto se pudo llevar a cabo mediante la técnica de isótopos estables. De este modo, la evaluación realizada permitió concluir los siguientes puntos, que atienden tanto a las necesidades de inventario como a la mejora de aspectos metodológicos:

I. Los suelos del área contienen un promedio de 9.3 kg m-2 de Carbono Orgánico hasta una profundidad de 2 m, de los cuales 5.8 kg m-2 están en el suelo y 3.5 kg m-2 en el subsuelo (hasta 2 m de profundidad). II. Las cantidades de Carbono Orgánico encontradas en el subsuelo son muy elevadas (40 % en relación al contenido total). Por tanto consideramos que su correcta evaluación en el futuro es un tema relevante. III. El Carbono Inorgánico presente en los cortes estudiados, hasta 2 m de profundidad, es de 87.4 kg m-2, de los cuales 31.2 kg m-2 se encuentran en el suelo, y 56.2 kg m-2 en el subsuelo. IV. El estudio de los isótopos estables del Carbono y del Oxígeno contenidos en los carbonatos de los suelos pone de manifiesto que el poder discriminante del δ13C es mucho mayor que el del δ18O. Los carbonatos netamente edáficos tienen un δ13C alrededor de -8.0 ‰, mientras que en los carbonatos no edáficos el δ13C está comprendido entre -4.0 y +2.5 ‰. V. En función de la composición isotópica de la tierra fina de los suelos, se puede estimar que el porcentaje de Carbono Inorgánico de origen edáfico frente al Carbono Inorgánico Total varía entre 25 % para los aluviales recientes y 76 % para los suelos de los glacis antiguos. VI. El contenido en Carbono Inorgánico edáfico de los suelos del área hasta una profundidad de 2 m, se puede estimar según razonamientos basados en la composición isotópica, en 44.7 kg m-2, de los cuales 18.5 kg m-2 están en el suelo y 26.2 kg m-2 en el subsuelo (60 % del contenido total). VII. La estrategia de muestreo puede introducir errores importantes en la estimación. Una estimación más fiable exigiría la utilización de sondeos más profundos que los habituales (por ejemplo 2 m) siguiendo un esquema de muestreo aleatorio o sistemático. VIII. La modelización con ordenador del proceso de translocación de CaCO3 puede arrojar mucha luz sobre la comprensión del funcionamiento del suelo como sumidero de CO2. Los resultados obtenidos hasta el presente sugieren que la iluviación de carbonatos en zonas profundas en materiales originales con texturas groseras puede ser muy importante, sobre todo en las primeras etapas de edafización. La acumulación de horizontes potentes de carbonatos exige períodos prolongados de tiempo. IX. De la comparación de los contenidos de Carbono Inorgánico edáfico en superficies antiguas y recientes, así como de los resultados de modelización con ordenador, se infiere que el ritmo de acumulación de Carbono en el suelo puede estar entre 0.25 y 0.5 gr m-2 año-1.

En resumen, con la metodología descrita, este trabajo aporta que este tipo de suelos almacena cantidades de Carbono en valores muy superiores a las establecidas hasta el presente: el Carbono Orgánico almacenado en profundidad no es despreciable, y el único dato existente de Carbono Inorgánico sólo refleja una parte de la realidad. Estas correcciones se deben considerar para mejorar la cuantificación del ciclo de Carbono en la biosfera, y por su implicación en los fenómenos de retroalimentación en los modelos de circulación global.

In this study, the carbon content of a semiarid ecosystem is estimated. Semiarid ecosystems are frequent in southeast Spain and are also very important in the global evaluation of soil carbon as they occupy roughly 1/3 of the continental surface of the earth. Moreover, such ecosystems have distinctive geomorphological features and frequently contain soils with deep accumulations of secondary CaCO3. An additional advantage of the selected area (Guadix-Baza basin, total surface 5500 km2) is the availability of data from previous intentional and random samplings. We can conclude that the carbon contents of semiarid regions are probably higher than figure accepted at present. Moreover, the organic carbon stored in deep layers is not negligible. Finally, the single evaluation of available inorganic carbon probably reflects the truth only partially. These corrections should be taken into account for a better quantification of the carbon cycle in the biosphere, as well as for the evaluation of feedback processes in global circulation models.