Suelos de un humedal salino y fluctuante: la Laguna de Gallocanta

Luna Jordán, Estela
Castañeda del Álamo, Carmen (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2017


Abstract: El suelo es un recurso natural no renovable cuyo papel es clave en la conservación y protección de los espacios naturales, ya que es sustento de hábitats para animales, plantas y microorganismos. Los humedales de interior no siempre han sido valorados como espacios naturales a proteger. Históricamente se han considerado zonas insalubres, algunos incluso se han desecado, y han estado sometidos a presión antrópica, especialmente a la intensificación agrícola. En este contexto, el conocimiento de los suelos en el entorno de los humedales es muy escaso o nulo, y todavía se omiten los estudios edáficos cuando se sientan las bases para elaborar los planes de gestión encaminados a la conservación de estos espacios naturales. La Laguna de Gallocanta, humedal Ramsar emblemático, de interior, salino y fluctuante, constituye un ejemplo de gestión que trasluce un claro esfuerzo de conciliación entre la conservación de hábitats singulares y el uso agrícola. La valoración y preservación de la laguna y su entorno, requiere conocer todos los recursos de que dispone, incluyendo el suelo como un aspecto básico a conservar.
El objetivo de esta Tesis es estudiar la génesis de los suelos en el entorno de la Laguna de Gallocanta, en zonas agrícolas y en hábitats naturales sometidos a inundación intermitente. El estudio se ha abordado, en primer lugar, a partir de una caracterización geomorfológica detallada del entorno lagunar en áreas representativas de ambientes contrastados, donde las condiciones hidrológicas y sedimentarias son más variables, apoyada en fotografías aéreas en época seca y topografía LiDAR de alta resolución. Ello ha permitido identificar unidades geomorfológicas activas y no activas, no reconocibles en campo, en los márgenes norte y sur de la laguna y la zona palustre de los Lagunazos, al SE de la laguna principal. El carácter sedimentario del margen sur de la laguna se manifiesta en el desarrollo de extensos depósitos litorales que incluyen secuencias de barreras arenosas, islas, playas actuales y playas no activas, y lagunas costeras. En el margen norte, de mayor pendiente, predominan los procesos erosivos producidos por el oleaje y formas como microacantilados, terrazas lacustres, y pequeños humedales costeros. La zona palustre de los Lagunazos, con una extensión de 500 ha aproximadamente, es el área con mayor acumulación de sedimentos del entorno lagunar, y en ella se han cartografiado cinco niveles de terrazas escalonadas y colgadas desde 1.6 m hasta 4.5 m sobre el fondo actual de la laguna. El análisis geomorfológico evidencia la existencia de una paleolaguna con una superficie de lámina de agua de al menos 2300 ha, frente a las 500 ha de superficie media de agua actual, y confirma la tendencia a la desecación de la laguna.
Se han caracterizado suelos de unidades geomorfológicas representativas de ambientes lacustres en ambos márgenes y en la zona palustre de la laguna. Se han estudiado 20 perfiles edáficos a la largo de gradientes de humedad, salinidad edáfica y vegetación, incluyendo la caracterización físico-química de 107 muestras de suelo y 15 de agua subterránea.
Los resultados revelan una gran edafodiversidad y presencia de ambientes edáficos contrastados que han dado lugar a un diferente desarrollo del suelo y muestran diferente profundidad, color, salinidad y tamaño de partícula. La profundidad de los suelos varía desde 0.6 cm a 3.5 m, con una secuencia general de horizontes A-B-C. En general los horizontes superficiales, lacustres, tienen colores blancos, y los subsuperficiales, detríticos, son rojizos. Los suelos más salinos son los del fondo lagunar, actualmente expuestos durante varios meses al año, y los de las praderas periféricas y las terrazas bajas de los Lagunazos, alcanzando valores de 188.6 dS m–1 en extracto de saturación, cuatro veces mayor a la salinidad media del agua del mar. En general los suelos tienen carácter básico, con una mediana de pH de 8.1. La textura es moderadamente gruesa, con un alto contenido medio de arena (57%) y poca arcilla (20%). Los suelos tienen una composición predominantemente carbonatada aunque con un contenido muy variable en los horizontes, entre <2 y 72% de carbonato cálcico equivalente.
Los suelos se han desarrollado en materiales diversos incluyendo materiales detríticos de abanicos aluviales, sedimentos lacustres detríticos costeros, sedimentos lacustres finos de fondo, y sedimentos de origen eólico. Los colores contrastados de los diferentes horizontes edáficos, los truncamientos de la secuencia de horizontes, y los cambios sedimentarios a veces con discontinuidades erosivas como los “stone line”, revelan una clara alternancia de episodios lacustres y detríticos en el entorno lagunar.
Como rasgos edafogenéticos destacan: 1) las acumulaciones de carbonato en la mayoría de los suelos, aunque con muy diferente estado de desarrollo, siendo más desarrolladas en los suelos más antiguos de los abanicos aluviales; 2) las acumulaciones de sales solubles y yeso, presentes únicamente en suelos del fondo lagunar; y 3) caracteres redoximórficos indicadores de condiciones de reducción, en diferentes posiciones topográficas.
Los Inceptisoles se desarrollan en las zonas más elevadas y/o distantes del fondo lagunar actual, bajo condiciones de humedad del suelo xéricas. Los Aridisoles se desarrollan en las zonas bajas intermitentemente inundadas (fondo, orillas contiguas a la laguna y terrazas bajas) donde prevalece una fuerte salinidad edáfica y condiciones ácuicas o de saturación del suelo. En posiciones intermedias del margen norte se desarrollan suelos oscuros con materia orgánica, los Mollisoles.
Siendo la inundación un factor relevante en la génesis del suelo del entorno lagunar, se han estudiado las condiciones de reducción (saturación) del suelo en sitios representativos de diferente salinidad y frecuencia de inundación en el entorno inmediato de la laguna. La intensidad de las condiciones de reducción, cuantificadas a partir del porcentaje de lavado del recubrimiento de óxidos de hierro en cinco réplicas de tubos IRIS (Indicadores de Reducción en Suelos), muestra gran diferencia entre los cinco sitios estudiados y entre réplicas. El método, herramienta estándar para el diagnóstico de condiciones reductoras y de suelos hídricos en EE.UU. (National Technical Committee for Hydric Soils), se ha explorado en suelos salinos y muy ricos en carbonato (18 - 70%). La inundación intermitente, la elevada salinidad del suelo (ECe = 18 - 182 dS m-1) y el bajo contenido de materia orgánica no han limitado la actividad microbiana que propicia la movilización de hierro, siendo entre 0.5% y 95.1% el promedio de recubrimiento de Fe movilizado dentro de los primeros 30 cm del suelo. Sin embargo, la composición carbonatada del suelo ha contribuido a retardar el proceso de reducción al limitar el descenso de pH, como se comprobó con muestras de suelo incubadas en laboratorio. La magnitud del lavado de los óxidos de hierro está relacionada con las diferencias topográficas que controlan cuándo el suelo está saturado y si las condiciones de reducción persisten en el suelo.
Siendo la agricultura el principal uso en el entorno lagunar, incluso dentro de la reserva, se ha considerado interesante caracterizar la fertilidad del ecosistema suelo-planta en la interfase entre el borde del humedal y los cultivos adyacentes. Se ha abordado el estudio en un continuo siguiendo el gradiente de salinidad edáfica, y llevando a cabo un estudio similar mediante otro transecto en la salada de Guallar (Bujaraloz, Zaragoza), por representar estos saladares un grado diferenciado de aridez dentro de la cuenca hidrográfica del Ebro.
La interfase entre el humedal y los cultivos es clave para entender la dinámica de nutrientes en esta zona. El estudio ha mostrado una gran variabilidad espacial y temporal de la fertilidad del ecosistema suelo-planta. Esta variabilidad está condicionada principalmente por las diferencias de las propiedades del suelo. En promedio, los suelos son francos o arenoso-francos con una capacidad de intercambio catiónico de baja a moderada (CEC <20 cmol+ kg-1), independientemente de la salinidad del suelo, que aumenta a lo largo del transecto hacia el humedal de 0.3 a 3.7 dS m-1. Los índices nutricionales estudiados, de nitrógeno y fósforo en planta, indican que no hay limitación de nutrientes para el crecimiento de los cereales en Gallocanta, de acuerdo con los contenidos de N y P del suelo. Se observa un alto contenido de P disponible en los suelos agrícolas, por encima de los requerimientos del cereal, y un alto nivel relativo también en el borde del humedal. Este último podría estar relacionado con episodios de inundación que contribuyen a la acumulación del P en el suelo. En cuanto a los nutrientes de las plantas, en general, están dentro de los rangos habituales tanto para los cereales como para los halófitos, aunque la alta relación N/P (16.2) de los halófitos indica una limitación de fósforo para el crecimiento. El estado nutricional de la planta muestra una distribución heterogénea relacionada con la variabilidad de las propiedades del suelo a lo largo del transecto. En este contexto, las medidas de gestión de estos humedales salinos y fluctuantes deben conciliar la protección de hábitats con el uso agrícola.
Todos los resultados recogidos en esta Tesis, sobre la morfología y composición de los suelos, la identificación de unidades geomorfológicas costeras, la presencia de condiciones redox asociadas a la inundación del suelo y el estado nutricional del ecosistema suelo-planta, permiten caracterizar este espacio natural y ampliar y avanzar en el conocimiento sobre las condiciones y procesos bajo los que se forma el suelo y poner de manifiesto los valores de la Laguna de Gallocanta como espacio natural singular a conservar. Como todo trabajo de investigación, esta Tesis ha servido para recopilar información de diferentes fuentes que han aportado datos de interés para interpretar los resultados. La investigación llevada a cabo abre nuevas direcciones de estudio sobre la génesis del suelo bajo condiciones fluctuantes de inundación.


Abstract (other lang.): Soil is a non-renewable natural resource that it is a key in the conservation and protection of natural areas, because it is the livelihood of habitats for animals, plants and microorganisms. Inland wetlands have not always been valued as natural areas to protect because of their great biodiversity. Historically wetlands have been considered unhealthy and some of them have even been desiccated, and subjected to anthropic pressure, especially to agricultural intensification. In this context, knowledge about the soils in the wetlands surroundings is very little or absent, and edaphic studies are still omitted when the basis for elaborating the management plans for the conservation of these natural spaces is established. Gallocanta Lake, emblematic Ramsar wetland, inland, saline and fluctuating, is an example of management that shows an effort to reconcile conservation of unique hábitats and the agricultural use. The valorization and preservation of the Lake and its environment requires knowing all the resources available to it, including the soil as a basic aspect to be conserved. The objective of this thesis is to study the genesis of soils in Gallocanta Lake and its surrounding, in agricultural areas and in natural habitats subject to intermittent flooding. The study has been approached, firstly from a detailed geomorphological characterization of the lake surroundings in representative areas of contrasting environments, where the hydrological and sedimentary conditions are more variable, supported by aerial photographs in dry season and high resolution LiDAR topography. This has allowed the identification of active and non-active geomorphological units, not recognizable in the field, on the northern and southern margins of the lake and the palustrine area of Los Lagunazos. The sedimentary character of the southern margin of the lake has allowed the development of extensive coastal deposits that include sequences of sandy barriers, islands, current beaches and non-active beaches, and coastal lakes. In the north, with higher slope, it predominates the erosive processes produced by the waves and forms such as micro-cliffs, lacustrine terraces and small coastal wetlands. The palustrine area of the Lagunazos, located in the SE of the main lake, with an area of approximately 500 ha, is the area with the greatest accumulation of sediments in the lake surroundings, and five levels of terraces stepped from 1.6 m up to 4.5 m above the current lake bottom have been mapped. The geomorphological analysis show the existence of a paleolaguna with a water surface of at least 2300 ha, compared to the current surface area of 500 ha, and confirm the tendency for the lake to desiccate. Soils of the geomorphological units, representative of lacustrine environments, have been characterized in both margins and in the palustrine area of the lake. 20 edaphic profiles have been studied along the gradients of flooding, soil salinity and vegetation, including the physical-chemical characterization of 107 soil samples and 15 groundwater samples. The results reveal a great edafodiversity and the presence of contrasted edaphic environments that have given rise to a different soil development with different depths, colors, soil salinity and particle size. Soils have a depth ranging from 0.6 cm to 3.5 m and an overall sequence A-B-C. In general the soils show horizons with two different matrix colors, lacustrine surface horizons of white colors, and reddish detrital subsurface horizons. The very saline soils are those of the lake bottom, currently exposed for several months a year, as well as those of the peripheral prairies and the low terraces of the Lagunazos area, reaching values of 188.6 dS m-1, four times higher than the average salinity of the sea water. In general, the soils have a basic character, with a median pH of 8.1 and a moderately coarse texture, with a high average sand content (57%) and Little clay (20%). The soils have a predominantly carbonate composition, although with a very variable content in the horizons, between <2 and 72% of calcium carbonate equivalent. Soils have been developed in varied materials including detrital materials of alluvial fans, coastal detrital lake sediments, fine bottom lake sediments, and sediments of wind origin. The contrasted colors of the different edaphic horizons, truncations of the horizons sequence, and sedimentary changes, sometimes with erosive discontinuities, such as stone lines, reveal a clear alternation of lacustrine and detrital episodes in the lake environment. The pedogenesis is characterized mainly by the presence of carbonate accumulations in most soils, although with a very different development grade, being more developed in the oldest soils of alluvial fans; by the accumulations of soluble salts and gypsum that occur only in soils of the lake bottom, and by the presence of redoximorphic characteristics indicative of reduction conditions, in soils located in different topographic positions. Inceptisols are developed in the higher and/or distant areas of the present lake bottom under xeric soil moisture conditions. Aridisols develop in intermittently flooded lowlands (bottom, contiguous shores and low terraces) where strong soil salinity prevails and aquic or soil saturation conditions prevail. In intermediate positions of the north margin they develop dark soils with organic matter, the Mollisols. Since flooding is a relevant factor in the soil genesis of the lake environment, the conditions of soil reduction (saturation) in representative sites of different soil salinity and flood frequency in the immediate surroundings of the lake have been studied. The intensity of the reduction conditions, quantified from the percentage of the iron oxides coating remove in five replicates of IRIS tubes (Indicator of Reduction In Soil), shows a great difference between the five sites studied and between the tubes of the same site. The method, a standard tool for the diagnosis of reducing conditions and of water soils in the USA (National Technical Committee for Hydric Soils), has been explored in saline soils and very rich in carbonate (18 - 70%). Intermittent flooding, the high soil salinity (ECe = 18 - 182 dS m-1) and the low organic matter content have not limited the microbial activity that favors iron mobilization, with an average of 0.5% to 95.1% Fe coating mobilized within the first 30 cm of the soil. However, the carbonatic composition of the soil has contributed to delay the reduction process by limiting the pH decrease, as was verified with soil samples incubated in the laboratory. The magnitude of the depletion of the iron oxides is related to the topographic differences that control when the soil is saturated and if the reduction conditions persist in the soil. Since agriculture is the main land use in the wetland surroundings, even within the natural reserve, the fertility of the soil-plant ecosystem has been characterized. The study was carried out in the continuum from the crops to the natural habitats, formed by halophilic plants, following the gradient of edaphic salinity, and carrying out a parallel study in the Salada de Guallar (Bujaraloz, Zaragoza) with a differentiated grade of aridity within the river basin of the Ebro. The interface between the wetland edge and the adjacent crops is key to understanding the dynamics of nutrients in this area. The study of the fertility of the soilplant ecosystem has shown great spatial and temporal variability. This variability is conditioned mainly by differences in the soil properties. On average, the soils are loamy or sandy-loamy with a low to moderate cation exchange capacity (CEC <20 cmol+ kg-1), regardless of soil salinity which increases along the transect towards the wetland from 0.3 to 3.7 dS m-1. The nutritional indexes studied for nitrogen and phosphorus in the plant indicate that there is no nutrient limitation for the growth of the cereals in Gallocanta, according to the N and P content of the soil. The available P in the agricultural soils is above the cereal requirements and at the edge of the wetland there is a slight increase in P that could be related to flood events that contribute to the accumulation of water P in the soil. As for plant nutrients, in general, they are within the usual ranges for both cereals and halophytes, although the high N/P ratio (16.2 in Gallocanta) of halophytes indicates a limitation of phosphorus for growth. The nutritional status of the plant shows a heterogeneous distribution related to the variability of soil properties along the transect. In this context, management measures for these saline and fluctuating wetlands should reconcile habitat protection with agricultural use. All the results collected in this Thesis about the morphology and composition of the soils, the identification of coastal geomorphological units, the presence of redox conditions associated with soil flooding and the nutritional status of the soil-plant ecosystem, allow the characterization of this natural area and to increase and to improve the knowledge about the conditions and processes under which the soil is formed and to show the value of the Gallocanta Lake as a singular natural area to be conserved. Like all research works, this Thesis has served to gather information from different sources that have contributed to compile data of interest to interpret the results. The elaboration of this Thesis opens new directions of study on the soil genesis under fluctuating conditions of flood.

Pal. clave: génesis y morfología de suelos ; fertilidad del suelo ; clasificación de suelos

Knowledge area: Geografía física

Department: Geografía y Ordenación del Territorio

Nota: Presentado: 12 05 2017
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Geografía y Ordenación del Territorio, 2017

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 Record created 2017-06-26, last modified 2019-02-19


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