A spatially explicit framework to assess soil erosion prevention vulnerability: contributions for ecosystem service mapping and management in mediterranean land use systems

Abstract

This Thesis presents a spatially and temporally explicit and novel framework to identify, quantify and map soil erosion prevention aimed at establishing the links between the provision of ecosystem services and policy implementation and land management. Recent studies show that introducing the ecosystem service concept into policy and decision-making requires spatially explicit information on the state and trends of ecosystems and their services. Current spatially explicit approaches often fail to make a distinction between the actual ecosystem service provision and the underlying ecosystem capacity to provide a specific service. Here we propose and test a spatially and temporally explicit ecosystem service assessment framework to assess the provision of the soil erosion prevention service based on the combination of biogeographic, ecological and land management factors. This ecosystem service is of particular importance in Mediterranean areas dominated by silvo-pastoral systems, which are prone to soil degradation, often caused by a wide variety of social and policy drivers. The proposed framework estimates the service provision based on the spatial and temporal arrangement of potential impacts and its relation to the actual and potential ecosystem service provision, allowing to identify thresholds of management change and vulnerability hotspots. Results show that it is not possible to directly relate the capacity for ecosystem service provision with the actual ecosystem service provision. In the particular case of regulating services, establishing this link in mapping and assessment exercises will result in incorrect evaluations due to the spatial and temporal mismatch between these two indicators. The results also show the importance and impacts of land management and policy implementation in the provision of soil erosion prevention in Mediterranean land use systems. Overall, the combination of the different aspects of this Thesis provides a comprehensive overview of the potential applications of the proposed ecosystem service indicators to quantify and map soil erosion prevention and to support monitor and decision-making exercises at both land management and policy levels; Um quadro de análise espacialmente explícito para a avaliação da vulnerabilidade da prevenção de erosão hídrica: contribuições para o mapeamento e gestão de serviços de ecossistema em usos do solo mediterrânicos RESUMO: Esta Tese apresenta um novo quadro de análise espacial e temporalmente explícito para identificar, quantificar e mapear o serviço de ecossistema de prevenção de erosão do solo com o objectivo de estabelecer relações entre a provisão de serviços de ecossistema e a implementação de políticas e a gestão da terra. Estudos recentes mostram que a introdução do conceito de serviços de ecossistema esfera política e na tomada de decisão requer informação espacialmente explícita sobre o estado e as tendências dos ecossistemas e seus serviços. Atualmente as abordagens espacialmente explícitas muitas vezes não conseguem capturar a distinção entre a provisão de serviços de ecossistema efetiva e da capacidade do ecossistema para fornecer um serviço específico. Aqui propomos e testamos um quadro de análise, espacial e temporalmente explícito, para avaliar a provisão do serviço de ecossistema de prevenção de erosão do solo com base na combinação de fatores biogeográficos, ecológicos e de gestão da terra. Este serviço de ecossistema é de particular importância nas zonas mediterrânicas dominadas por sistemas silvo-pastoris, que são propensas a degradação do solo, muitas vezes causada por uma grande variedade de fatores sociais e políticas. O quadro de análise proposto estima a provisão de serviços de ecossistema com base no arranjo espacial e temporal do impacte potencial e sua relação com a efetiva e potencial provisão de serviços de ecossistema, permitindo identificar limiares de mudança de gestão e hotspots de vulnerabilidade. Os resultados mostram que não é possível relacionar diretamente a capacidade de provisão de serviços de ecossistema com a efetiva provisão de serviços de ecossistema. No caso particular dos serviços de regulação, estabelecer esta relação em exercícios de mapeamento e avaliação irá necessariamente resultar em avaliações incorretas devido ao desencontro espacial e temporal entre esses dois indicadores. Os resultados também mostram a importância e os impactes resultantes da gestão da terra e da implementação de políticas na prevenção da erosão do solo em sistemas de uso da terra Mediterrânicos. De uma forma geral, a combinação dos diferentes aspectos desta Tese fornece uma visão abrangente das potenciais aplicações dos indicadores de serviços de ecossistema propostos para quantificar e mapear a prevenção da erosão do solo e apoiar exercícios de monitorização e de tomada de decisão, tanto ao nível da gestão da terra como da definição de políticas.