Escurrimiento superficial y pérdida de suelo

De los 59 eventos de lluvia, 32 presentaron escurrimiento superficial y producción de sedimentos (Cuadro 3.2). Los valores más bajos de escurrimiento anual, coeficiente de escurrimiento y producción de sedimentos de los sistemas MIAF y MBMV, respectivamente demuestran la bondad de ambos sistemas agroforestales en la conservación del suelo y agua (Cuadro 3.3). Resultados similares han sido obtenidos en el sistema MIAF con árboles de durazno de tres años de edad (Martínez, 2004), maíz con terrazas de muro vivo en los Tuxtlas, Veracruz por (Francisco et al., 2005 y Uribe et al., 2002) y maíz con barreras vivas en La Frailesca, Chiapas (Ramírez y Oropeza, 2001). El escurrimiento superficial con una relación lineal positiva con la precipitación anual R2=0.83 y el índice de erosividad R2=0.74, coincide con los resultados de Francisco (2005) y Pérez et al. (2005) en el sentido que para condiciones de manejo con sistemas agroforestales, el escurrimiento superficial depende más de la cantidad, y en segundo lugar de la intensidad de la lluvia.

Se considera que la producción de sedimentos en cada microcuenca no es el estimador más recomendable en virtud que las tres microcuencas presentan diferente área y esto influye sobre la magnitud de los sedimentos evaluados. Por ello se utilizó la degradación específica, la cual conjuntamente con el escurrimiento superficial fueron estadísticamente diferentes entre los sistemas de manejo. El sistema MLCP presentó un valor superior en 68 mm y 11 t ha-1, de escurrimiento y degradación específica, respectivamente en comparación al sistema MIAF (Cuadro 3.3).

El valor de 16.8 t ha-1 de suelo erosionado en MLCP es superior aunque por poco margen al límite permisible de 12 t ha-1 (El-Swaify, 1993), y presenta una amplía diferencia con lo reportado por Ramírez y Oropeza (2001) en la Fraylesca, Chiapas, y

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Uribe et al. (2002) y Francisco (2005) en Los Tuxtlas, Veracruz, de 0.2, 1 y 2.4 t ha-1, respectivamente en condiciones tropicales incluso con 350 mm de lluvia, superior a la presentada en este estudio.

Cuadro 3.3. Escurrimiento superficial y pérdida de suelo acumulados por sistema de manejo del suelo durante los meses de junio a octubre del 2009. Sistema de manejo Área (m2) Escurrimiento superficialz (mm) Coeficiente de escurrimiento (%) Producción sedimento (t año-1)z Degradación específica (t ha-1 ) MIAFx 3339 137.5 ay 12.4 1.9 5.7 a MBMVw 1880 142.7 a 13.1 1.2 6.3 a MLCPv 1515 205.0 b 18.6 2.5 16.8 b

z _{El agua escurrida y entrega de sedimento fue evaluada en la época de lluvias correspondiente a los meses de junio a octubre del}

año 2009.

y_{Valores en una misma columna seguidos de una letra distinta son significativamente diferentes (P≤0.05)} x_{Milpa intercalada con árboles frutales.}

w_{Maíz con barreras de muro vivo.} v_{Maíz en labranza cero con pastoreo.}

Lo anterior puede deberse a que el suelo en el sistema MLCP estuvo manejado con menos del 30% de cobertura por residuos de rastrojo de maíz, ocasionado por la práctica de sobrepastoreo en la época de estiaje (Nieuwkoop et al., 1992), lo cual resulta insuficiente para proteger el suelo del desprendimiento y remoción (FAO, 1992) exponiéndose mayor tiempo a los agentes erosivos. Lo anterior plantea la necesidad de modificar esta práctica, a manera que constituya una alternativa de manejo de suelo pro-sostenible en condiciones de alta precipitación e intensidad de lluvias en terrenos de ladera.

Aunque puede objetarse la comparación de los resultados obtenidos en microcuencas de diferentes características, el mayor escurrimiento y pérdida de suelo en el sistema MLCP confirma el alto riesgo de degradación de los suelos en las regiones tropicales, por efecto del clima característico, la baja estabilidad de sus suelos y el manejo inadecuado de los recursos naturales (Lal y Stewart, 1990). Entre los sistemas MIAF y MBMV no se observó diferencia significativa; no obstante, es importante destacar la

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eficiencia del sistema MIAF, al estar establecido en una microcuenca con mayor grado y longitud de la pendiente. Lo anterior se atribuye por una parte, a la siembra alterna de hileras de frijol. La cuál debido a su rápido crecimiento vegetativo, procura una excelente cobertura protegiendo al suelo de su remoción por el impacto de las gotas de lluvia, así como el fortalecimiento del filtro de escurrimientos con material producto de la poda de los árboles de guayaba y rastrojo de maíz y frijol. En terrazas de muro vivo con ocho años de manejo también se han determinado menores cantidades de suelo erosionado, lo cual difiere de los sistemas MIAF, MBMV y MLC con tres y dos años de establecidos, respectivamente. Por lo tanto, se espera que es posible minimizar el escurrimiento y pérdida de suelo conforme los sistemas se estabilicen más, se fortalezca el filtro de escurrimiento y se incremente la cantidad de residuos de cosecha como cobertera a través de los años.

En la Figura 3.3 a, b, c, se muestra la relación del suelo perdido en función del escurrimiento. Se puede observar que en los tres sistemas, la relación entre ambas variables fue lineal. En consecuencia, al aumentar el escurrimiento en cada evento, se incrementó la producción de suelo perdido. Este incremento sucedió en diferente escala por las distintas eficiencias asociadas a los sistemas de manejo del suelo. Las ecuaciones que relacionan el suelo perdido y escurrimiento en MIAF y MBMV presentaron la R2 más baja, mientras que la mayor R2 fue para MLCP.

También la mayor pendiente se asoció a la ecuación del sistema MLCP, lo que implica mayor potencial de producción de suelo perdido, por la ausencia de prácticas para disminuirlo.

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(c)

(b)

(a)

Figura 3.3. Relación de la pérdida de suelo (Y, kg ha-1) con el escurrimiento (X, m3 ha-1) para los sistemas a) maíz en labranza cero con pastoreo, b) maíz con barreras de muro vivo, y milpa intercalada con árboles frutales.

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Con el fin de determinar el efecto de los sistemas de uso y manejo del suelo sobre el comportamiento del escurrimiento, se analizó el hidrograma correspondiente a una lluvia de 22.8 mm del 3 de agosto (Figura 3.4 y Cuadro 3.4), 40 días después de la siembra cuando el maíz se encontraba próximo a floración masculina y el frijol en plena floración, por lo que su cobertura fue máxima. La lluvia acumulada en los 5 días previos al evento fue de 45.6 mm, que originó una condición cercana a la saturación en el suelo.

Figura 3.4. Hidrograma del evento del 3 de agosto del 2009 en los sistemas MIAF, MBMV y MLCP.

Las características del hidrograma indican que en el sistema MLCP el escurrimiento ocurrió rápidamente, a los 10 minutos después del inicio de la lluvia, alcanzando también en menor tiempo el pico máximo de escurrimiento, y a la vez el de mayor tiempo de duración de escurrimiento, y cantidad que en MBMV y MIAF (Cuadro 3.4).

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Cuadro 3.4. Características de la lluvia y escurrimiento superficial del 3 de agosto del 2009

Parámetro Sistema

MIAF MBMV MLCP

Lluvia (mm) 22.8

Intensidad máxima (mm hr-1) 41.6

Inicio y final de la lluvia (h:min) 20:24 – 21:34

Inicio de escurrimiento (min) 20:49 20:44 20:34

Duración del escurrimiento (min) 45 50 65

Lamina escurrida (mm) 2.27 2.73 3.31

Coeficiente de escurrimiento 0.1 0.12 0.15

Tiempo al pico (min) 50 50 45

En los sistemas, MBMV y MIAF el escurrimiento ocurrió después de 20 y 25 minutos de iniciada la lluvia. En el sistema MIAF se tuvieron los menores valores de lámina de escurrimiento, por lo que se sugiere que es la mejor alternativa de manejo para disminuir la pérdida de suelo y escurrimiento. Los resultados también indican que el mayor uso de residuos de cosecha, así como el rápido crecimiento del frijol que prácticamente presenta una cobertura del 100%, juegan un papel importante en el flujo de agua superficial.