Impact of mechanisation on soil loss in terraced vineyard landscapes

Soil loss poses a threat to hilly and mountainous areas, particularly where local economies strongly depend on agricultural production. Among agricultural landscapes, vineyards are responsible for the highest erosion rates, particularly in steep-slope landscapes. The impact of vineyard mechanisation on soil loss is only marginally explored in published literature. This study provides an estimation of the annual soil loss rate by application of the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) in 24 terraced vineyards located in north-eastern Italy. Field observations showed that 13 vineyards consisted of fully mechanised fields, 5 vineyards had no form of mechanisation, while in 6 vineyards a mixture of practices was found. Soil erodibility (K factor) was derived for these practices (based on soil characteristics and varying degrees of compaction), while slope length and steepness (LS factors) were calculated from a 1-m LiDAR-based DTM, and remaining factors were based on datasets by the European Soil Data Centre. Mechanised fields showed 29% higher erosion rates than non-mechanised fields (respectively 53.9 and 69.5 t ha-1 y-1), although this is not statistically significant. Still, the direct impact of mechanisation is underestimated in this comparison, due to the predominant steep slopes in the manually cultivated fields. Furthermore, estimated soil loss from mechanised fields in addition to mechanised paths and roads is significantly higher by 37% than non-mechanised fields. This study thus offers an indication of how machinery and related soil compaction and transformation of terraces and infrastructure, increases soil loss risk.La pérdida de suelo amenaza las áreas de montaña, particularmente donde la economía local depende fuertemente de la agricultura. Los viñedos muestran las tasas de erosión más altas especialmente en los paisajes que presentan pendientes escarpadas. El impacto de la mecanización en los viñedos en la pérdida de suelo ha sido escasamente investigado. Este estudio provee una estimación de la tasa de pérdida de suelo anual utilizando la Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) en 24 terrazas de viñedos situadas en el noreste de Italia. Las observaciones de campo mostraron que 13 viñedos estaban completamente mecanizados, 5 viñedos no presentaron ninguna forma de mecanización, y 6 viñedos presentaron prácticas mixtas. La erodibilidad del suelo (factor K) fue derivada de las prácticas (basada en el grado de compactación), mientras que la longitud y el grado de la pendiente (factor LS) fueron calculados a partir de MDT 1-m basado en LiDAR, y los factores restantes fueron obtenidos de las bases de datos de la European Soil Data Centre. Las tasas de erosión en los terrenos mecanizados fueron un 29% mayor que las de los terrenos no mecanizados (53.9 y 69.5 t ha-1 año-1, respectivamente), sin embargo, no fue estadísticamente significativo. No obstante, el impacto directo de la mecanización es subestimada en esta comparación, debido a la pendiente escarpada en los terrenos cultivados manualmente. Adicionalmente, la estimación de la pérdida de suelo combinada con la mecanización de senderos, caminos y terrenos es significativamente mayor con un 37% más de pérdida que los terrenos no mecanizados. Este estudio ofrece una indicación de cómo la compactación del suelo por la maquinaria y la transformación de las terrazas e infraestructura incrementa el riesgo de la pérdida de suelo