La pérdida de suelo fértil es uno de los principales problemas ambientales en regiones agrícolas mediterráneas. Con el fin de comprender mejor este fenómeno y ofrecer soluciones prácticas para su gestión, el ingeniero agrónomo Iñigo Barberena Ruiz (Pamplona, 1998) ha combinado dos líneas de trabajo complementarias en su tesis doctoral , defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA). Por un lado, ha analizado el fenómeno de las cárcavas efímeras, incisiones formadas en el suelo como consecuencia de la erosión hídrica. Y por otro, ha desarrollado herramientas informáticas que permiten utilizar de forma más sencilla modelos que ayudan a prever estos procesos y a planificar medidas para reducir la erosión.

En concreto, la investigación ha examinado la erosión del suelo en pequeñas parcelas agrícolas y en el nivel de cuenca. Esta visión amplia le ha permitido estudiar la manera en que influyen en los procesos de erosión factores como el tipo de suelo, el clima, la lluvia o el manejo agrícola, dado que se trata de “un fenómeno muy complejo” y que “solo puede entenderse bien si se analizan todos sus componentes al mismo tiempo”, según el investigador del Instituto ISFOOD  de la UPNA.

Turbidez del agua y erosión

Una parte importante del trabajo se realizó en cuencas agrícolas monitorizadas por el Gobierno de Navarra, donde se mide cuánta tierra arrastra el agua cuando llueve (sedimentos) y cuánta erosión ocurre en cada caso. Estas mediciones mostraron que no siempre es fácil calcular la cantidad de suelo que se pierde. Según el investigador, normalmente, se relaciona la turbidez del agua, lo “sucia” que parece, con la cantidad de tierra o sedimentos en suspensión, pero, en zonas agrícolas, esta relación cambia rápido. “Esto se debe a que la agricultura modifica continuamente el tipo de suelo que se arrastra, su tamaño, su contenido en materia orgánica e, incluso, el color del agua por el crecimiento de algas. En cuencas pequeñas, estos cambios son muy rápidos, lo que hace aún más difícil establecer relaciones estables entre las variables”, afirma el autor de la tesis.

Para superar estos límites, la tesis utilizó modelos informáticos que simulan la erosión. Uno de ellos es AnnAGNPS, un programa pensado para estudiar la escorrentía y la pérdida de suelo en áreas agrícolas. Aunque hace posible obtener una imagen general de cómo se erosiona un terreno, su manejo no es sencillo, ya que exige numerosos datos y produce resultados difíciles de interpretar.

Con el fin de facilitarlo, Iñigo Barberena ha creado una herramienta específica llamada QAnnAGNPS, integrada en QGIS, un programa de uso libre muy extendido entre personal técnico y administraciones. “Este complemento permite preparar los datos, ejecutar el modelo y visualizar los resultados sea mucho más fácil y rápido, lo que acerca esta herramienta a perfiles no especializados y facilita comparaciones entre diferentes prácticas agrícolas”, añade Iñigo Barberena.

Drones para estudiar la erosión

La tesis también ha estudiado un tipo de erosión muy visible: las cárcavas efímeras, surcos profundos que aparecen en los campos tras lluvias intensas. Para analizarlas, se siguió de cerca una parcela agrícola navarra mediante vuelos con dron después de cada episodio de lluvia. Las imágenes mostraron que estas cárcavas son más complejas de lo que suele asumirse y cambian de forma muy rápida, incluso cuando el suelo, la vegetación o el cultivo se mantienen constantes. Al comparar estas observaciones con las simulaciones de AnnAGNPS, Iñigo Barberena constató que el modelo reproduce solo parte de la realidad. “Reprodujo algunas de las cárcavas observadas, pero también simuló otras que en realidad no aparecieron —señala—. Además, tendió a exagerar su tamaño o su rapidez de formación. Esto muestra que estos modelos funcionan bien para tener una idea general, pero no pueden reflejar todos los detalles de un proceso tan cambiante”.

En paralelo, el investigador desarrolló otra herramienta informática para facilitar el uso de VFSMOD, un modelo muy utilizado en gestión ambiental. Sirve para estudiar la eficacia de las franjas vegetales (pequeñas bandas de vegetación colocadas junto a los campos), que actúan como filtros naturales y ayudan a retener tierra y contaminantes antes de que alcancen los cauces de los ríos. La nueva interfaz creada en la tesis posibilita utilizar este modelo de manera “más intuitiva”, funciona en distintos sistemas operativos y ofrece funciones avanzadas como analizar la incertidumbre de los resultados o acelerar los cálculos, lo que supone “un ahorro importante de tiempo”.

El conjunto del trabajo concluye que la erosión agrícola es un fenómeno “extremadamente complejo y cambiante”. “No basta con observar las lluvias o el tipo de suelo: intervienen muchos factores y cambian con rapidez. Por ello, es difícil medirla, estudiarla y predecirla con exactitud. Dado que esa complejidad no se puede eliminar, solo queda gestionarla de la mejor manera posible, mediante modelos capaces de representar los procesos esenciales y herramientas que hagan más fácil su uso en la práctica”, concluye el investigador.

Trayectoria académica

Iñigo Barberena Ruiz estudió el grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural en la UPNA, donde también cursó el máster universitario en Ingeniería Agronómica. Su trabajo final de máster dio lugar a una publicación internacional sobre la medición automática de la uniformidad en riego por microaspersión. En 2022, obtuvo una beca de la UPNA para realizar su tesis doctoral bajo la supervisión de dos docentes de la institución académica navarra, el catedrático Javier Casalí Sarasibar y el profesor titular Miguel Ángel Campo Bescós, investigadores del Instituto ISFOOD, y de un profesor de la Universidad de Florida (Estados Unidos), Rafael Muñoz Carpena.

Durante la tesis, Iñigo Barberena investigó distintos aspectos relacionados con la contaminación y la exportación de sedimentos en zonas agrícolas y desarrolló varias herramientas informáticas para facilitar el uso de modelos de simulación. De este trabajo se han derivado dos artículos científicos y nuevas aplicaciones de software, entre ellas, la interfaz de VFSMOD y el complemento en QGIS para el uso de AnnAGNPS diseñados durante su estancia de cuatro meses en la Universidad de Florida.