UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE V. DISCUSIÓN
1. Estimación de la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos USLE.
- El Índice de Fournier Modificado IFM conjuntamente con la metodología de Farfán (2002) son considerados como buenos estimadores de la erosividad de la lluvia, en tal sentido a nivel de la subcuenca del río Shullcas se obtuvo valores de erosividad R desde 114.79 hasta 135.28 MJ*cm/ha*h (Tabla 15), del mismo modo con el análisis espacial con un SIG se pudo determinar que en más del 90% de la superficie de la subcuenca se genera un nivel de erosividad alto de la lluvia (Tabla 15), así también en el estudio realizado por Flores (2012) para la subcuenca del Shambillo en el departamento de Ucayali, obtuvo valores para el factor de erosividad R de 380.88 – 451.84 MJ*cm/ha*h debido a que en la zona de estudio presenta altas precipitaciones por encontrarse en una zona tropical, en tanto se puede inferir que los mayores índices de erosividad se registran en zonas con mayor precipitación.
- Con respecto al factor de erosionabilidad K, los valores de los suelos arcillo arenoso y franco arcillo arenoso son de un índice de erosionabilidad menor, debido a que dichos suelos permiten el paso del agua a través del perfil y por lo tanto el escurrimiento es también menor, mientras que los suelos francos son moderadamente erosionables por presentar cierta resistencia al desprendimiento y generan una escorrentía moderada, en el caso de los suelos de textura franco limosa el factor K es mayor, ya que son fácilmente desprendibles y susceptibles a procesos erosivos porque
TESIS
“ESTIMACIÓN DE LA PÉRDIDA DE SUELOS POR EROSIÓN HÍDRICA EN LA SUBCUENCA DEL RÍO
SHULLCAS 2000 – 2013, HUANCAYO”
PRESENTADA POR EL BACHILLER : ROOSEVELT SOLANO PERALTA
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO FORESTAL Y AMBIENTAL
HUANCAYO - PERÚ 2016
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE
DEDICATÓRIA
A Marina, mi querida madre y a mi abuela Martina,
por el amor infinito que en vida siempre supieron
brindarme y que ahora desde el cielo guían mis pasos.
AGRADECIMIENTOS
A mi padre, por su comprensión, confianza y apoyo incondicional en todo momento para poder lograr la presente tesis.
A mí querida hija Gabriela, quien siempre será mi motivo de superación, a mis hermanos Teodoro, Germán, Edgar y Zelmy, quienes siempre me brindaron su apoyo para el desarrollo de la presente tesis y al abuelo Antonio, por sus sabios consejos.
A mis primos Rafael y Cristian, quienes me apoyaron en esta travesía y fueron parte de este logro.
Al mi asesor de tesis el Ing. Edwin Zorrilla Delgado, docente de la Facultad de
Ciencias Forestales y del Ambiente de la UNCP, por su asesoramiento y apoyo.
ASESOR:
Ing. Edwin Zorrilla Delgado
INDICE
RESUMEN ... x
I.INTRODUCCIÓN ... 11
II.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ... 13
2.1. Antecedentes de la investigación. ... 13
2.2. Fundamento teórico. ... 19
2.3. Marco conceptual. ... 20
2.3.1. Erosión del suelo. ... 20
2.3.2. Tipos de erosión. ... 21
2.3.2.1. Erosión del suelo de forma natural. ... 21
2.3.2.2. Erosión eólica. ... 21
2.3.2.3. Erosión hídrica. ... 22
2.3.2.4. Etapas de la erosión hídrica ... 22
2.3.2.5. Factores que originan la erosión hídrica. ... 23
a. Factores climáticos. ... 23
b. Características del suelo. ... 24
c. La vegetación. ... 24
d. La topografía. ... 24
2.3.3. Los usos de suelos y sus efectos en la erosión. ... 25
2.3.3.1. Actividad humana y comportamiento de la tierra. ... 25
2.3.3.2. Agricultura pobre e inadecuada. ... 26
2.3.3.3. La tala... 27
2.3.3.4. El sobrepastoreo. ... 27
2.3.3.5. La quema ... 27
2.3.4. Control de la erosión hídrica. ... 28
2.3.5. Metodologías para la estimación de la erosión hídrica. ... 29
2.3.5.1. Ecuación universal de perdida de suelo - USLE ... 29
2.3.5.2. Factor de erosividad de la lluvia (R). ... 30
a. Índice de fournier modificado IFM. ... 31
2.3.5.3. Factor de erosionabilidad del suelo (K). ... 31
2.3.5.4. Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS). ... 32
2.3.5.5. Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C). ... 33
2.3.5.6. Factor de prácticas de conservación (P). ... 34
2.3.6. Herramientas para el análisis espacial. ... 34
2.3.6.1. Sistema de Información Geográfica (SIG) ... 34
III.MATERIALES Y METODOS ... 36
3.1. Ubicación del área de estudio. ... 36
3.1.1. Ubicación geográfica. ... 36
3.1.2. Ubicación política. ... 36
3.2. Descripción del área de estudio. ... 37
3.2.1. Climatología y meteorología. ... 37
3.2.1.1. Temperatura... 37
3.2.1.2. Precipitación... 37
3.2.2. Hidrología ... 39
3.2.3. Cobertura vegetal y uso de suelos. ... 39
3.2.4. Taxonomía de suelos. ... 40
3.2.5. Ecología ... 41
3.2.5.1. Bosque seco montano bajo tropical (bs-MBT). ... 42
3.2.5.2. Bosque húmedo montano tropical (bh-MT). ... 42
3.2.5.3. Páramo muy húmedo subalpino tropical (pmh-SaT). ... 42
3.2.5.4. Tundra pluvial alpino tropical (tp-AT). ... 44
3.2.5.5. Nival tropical (NT). ... 44
3.3. Materiales y equipos. ... 45
3.3.1. Materiales de campo. ... 45
3.3.2. Equipos de campo. ... 45
3.3.3. Materiales de gabinete. ... 46
3.3.4. Equipos de gabinete. ... 46
3.4. Metodología. ... 46
3.4.1. Estimación de la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos - USLE. ... 47
3.4.1.1. Factor de erosividad (R). ... 49
a. Análisis de series temporales. ... 49
b. Índice de fournier modificado (IFM). ... 50
c. Relación del IFM con el factor de erosividad R. ... 50
d. Análisis espacial para la obtención de isoerodentas para la subcuenca del río Shullcas. ... 51
3.4.1.2. Factor de erosionabilidad (K) ... 53
a. Densidad y tipo de muestreo. ... 53
b. Determinación del factor de erosionabilidad (K). ... 54
c. Análisis espacial y generación del mapa del factor de erosionabilidad K. ... 55
3.4.1.3. Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS). ... 56
a. Análisis espacial y generación del mapa del factor (LS). ... 56
b. Validación y generación del mapa del factor LS. ... 59
3.4.1.4. Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C). ... 60
a. Elaboración y validación del mapa de cobertura vegetal y uso de suelos para los años 2000 y 2013. ... 60
b. Estimación de valores para el factor C. ... 61
3.4.1.5. Factor de prácticas de conservación de suelos (P). ... 61
3.4.2. Determinación de los niveles de erosión hídrica real y potencial. ... 62
3.4.3. Determinación de los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales. ... 64
3.4.3.1. Usos de suelos y cobertura vegetal en superficies con erosión hídrica no permisible ... 64
3.4.3.2. Cambios de la erosión hídrica producto del uso de suelos y cobertura vegetal. ... 65
3.5. Procedimiento. ... 66
3.5.1. Fase de Pre – campo. ... 66
3.5.2. Fase de campo ... 67
3.5.3. Fase de gabinete ... 67
IV.RESULTADOS ... 70
4.1. Estimación de la erosión hídrica. ... 70
4.1.1 Factor de erosividad (R)... 70
4.1.1.1. Mapa de factor erosivo R promedio e isoerodentas. ... 76
4.1.2 Factor de erosionabilidad (K). ... 77
4.1.2.1. Mapa del factor K y grado de erosionabilidad. ... 79
4.1.3 Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS). ... 82
4.1.4 Factor de cobertura vegetal y uso actual de suelos (C). ... 84
4.1.4.1. Mapa del factor C para el periodo de estudio. ... 84
4.1.4.2. Estimación de valores para el factor C. ... 87
4.1.5 Factor de prácticas de conservación de suelos (P). ... 87
4.1.6 Erosión hídrica estimada por uso de suelos y cobertura vegetal. ... 88
4.2. Niveles de erosión hídrica real y potencial. ... 89
4.3. Cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales. ... 92
4.3.1 Uso de suelos y coberturas vegetales en zonas con erosión hídrica no permisible. ... 92
4.3.2 Cambios de la erosión hídrica. ... 96
V.DISCUSIÓN ... 101
VI.CONCLUSIONES... 110
VII.RECOMENDACIONES ... 112
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 114
ANEXOS ... 118
TABLAS
TABLA 01. Precipitación Acumulada Anual. ...38
TABLA 02. Cobertura vegetal y uso de Suelos Subcuenca del Shullcas. ...40
TABLA 03. Taxonomía de suelos. ...41
TABLA 04. Zonas de vida Subcuenca del Shullcas. ...41
TABLA 05. Estaciones meteorológicas. ... 49
TABLA 06. Clasificación del Factor de Erosividad R. ... 52
TABLA 07. Codificación según sub grupo. ...53
TABLA 08. Grado de erosionabilidad de acuerdo al factor K. ...56
TABLA 09. Factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos. ...61
TABLA 10. Niveles de la erosión hídrica real y potencial. ...63
TABLA 11. Zonas con erosión hídrica no permisible. ...64
TABLA 12. Cambios de la erosión hídrica. ...66
TABLA 13. Factor R anual por estación. ... 70, 71, 72, 73 y 74 TABLA 14. Factor R promedio por estación. ... 74
TABLA 15. Grado de erosividad del Factor R a nivel de la subcuenca. ...76
TABLA 16. Resultados del análisis de los tipos de suelos por subgrupo. ...77,78 TABLA 17. Factor de erosionabilidad K a nivel de la subcuenca. ... 79
TABLA 18. Grado de erosionabilidad del factor K por subgrupos. ... 81
TABLA 19. Grado de erosionabilidad del factor k a nivel de la subcuenca. ... 81
TABLA 20. Factor de longitud e inclinación de la pendiente LS a nivel de la subcuenca. ... 84
TABLA 21. Cobertura vegetal y uso de suelos a nivel de la subcuenca. ... 85
TABLA 22. Valores del factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos… .87 TABLA 23. Erosión hídrica promedio por uso y cobertura vegetal a nivel de la subcuenca. ...88
TABLA 24. Niveles de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca… ... 89
TABLA 25. Promedio de la erosión hídrica real y potencial estimada a nivel de la subcuenca. ... 91
TABLA 26. Erosión hídrica no permisible a nivel de la subcuenca. ... 92
TABLA 27. Promedio de la erosión hídrica por tipo de uso de suelos y cobertura vegetal en zonas no permisibles. ... 93
TABLA 28. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca. ... 96
TABLA 29. Disminución de la erosión hídrica promedio no permisible. ...98
TABLA 30. Aumento de la erosión hídrica promedio no permisible ...99
FIGURAS
FIGURA 01. Etapas de la erosión hídrica. ... 23
FIGURA 02. Localización y Ubicación del área de estudio. ...37
FIGURA 03. Precipitación acumulada anual. ...38
FIGURA 04. Mapa de zonas de vida. ...43
FIGURA 05. Esquema metodológico de la erosión hídrica real y potencial. ...48
FIGURA 06. Triángulo de permeabilidad de suelos. ...54
FIGURA 07. Nomograma del factor K. ...54
FIGURA 08. Esquema metodológico para obtener el factor LS. ...58
FIGURA 09. Nomograma del factor LS. ...59
FIGURA 10. Esquema metodológico para obtener el factor C. ... 60
FIGURA 11. Esquema metodológico para la obtención de la erosión hídrica real y potencial. ...62
FIGURA 12. Factor R promedio por estación. ...75
FIGURA 13. Mapa del factor erosivo R promedio e isoerodentas. ...76
FIGURA 14. Relación entre componentes de la textura con el factor K. ...78
FIGURA 15. Mapa del factor K a nivel de la subcuenca de acuerdo a los subgrupos. ...80
FIGURA 16. Grado de erosionabilidad por subgrupos a nivel de la subcuenca… ... ………81
FIGURA 17. Mapa del grado de erosionabilidad del factor K. ...82
FIGURA 18. Mapa del factor de longitud e inclinación de la pendiente LS. ...83
FIGURA 19. Cobertura vegetal y uso de suelos a nivel de la subcuenca. ...85
FIGURA 20. (A) Mapa del factor de cobertura vegetal y uso de suelos para el año 2000 y (B) mapa de cobertura y uso para el año 2013. ...86
FIGURA 21. Erosión hídrica promedio por uso y cobertura vegetal a nivel de la subcuenca. ...88
FIGURA 22. Niveles de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca. ...89
FIGURA 23. (A) Mapa de niveles de erosión hídrica real para el año 2000 y (B) mapa de niveles de erosión hídrica real para el año 2013. ...90
FIGURA 24. Mapa de niveles de erosión hídrica potencial ...91
FIGURA 25. Erosión hídrica no permisible a nivel de la subcuenca. ...93
FIGURA 26. Promedio de la erosión hídrica por tipo de uso de suelos y cobertura vegetale en zonas no permisibles. ...94
FIGURA 27. (A) Mapa de uso de suelos y cobertura vegetal en zonas con erosión hídrica no permisible para el año 2000 y (B) para el año 2013 ...95
FIGURA 28. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca. ...96
FIGURA 29. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca. ...97
RESUMEN
La presente investigación se desarrolló en la subcuenca del río Shullcas en una superficie de 23251.51ha y se encuentra ubicada entre las coordenadas geográficas 11° 52ʾ9 ʾʾ y 12° 5ʾ6ʾʾ de Latitud Sur; 75° 4ʾ24ʾʾ y 75° 13ʾ56ʾʾ de Longitud Oeste. El objetivo general fue estimar la pérdida de suelos a causa de la erosión hídrica en la subcuenca del río Shullcas para el año 2000 y 2013; como objetivos específicos, estimar la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos, determinar los niveles de erosión hídrica real y potencial y determinar los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales. Se utilizó como métodos generales el análisis y la síntesis, como métodos específicos; se realizó el análisis de series temporales de datos mensuales de precipitación, la metodología de Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (USLE) y el análisis espacial con herramientas de sistemas de información geográfica (SIG). La tasa de erosión hídrica promedio más alta se dio el 2013 con 163.13 ton/ha/año originada en zonas sin vegetación (Sv) y la más baja en el año 2000 en zonas con bofedales (Bf) con 1.69 ton/ha/año, a nivel de subcuenca se generó 29.29 ton/ha/año y 30.91 ton/ha/año promedio para el año 2000 y 2013, así mismo en el 47.20% de la subcuenca se genera una erosión hídrica alta potencial (50 - 200 ton/ha/año), caso contrario solo el 3.51% y 4.35% generan una erosión hídrica real del mismo nivel para el año 2000 y 2013 respectivamente, así también el 13.14% y 13.91% de la subcuenca en el año 2000 y 2013 generaron erosión hídrica no permisible (> 10 ton/ha/año) de los cuales las superficies sin vegetación (Sv) ocupan mayor porcentaje y finalmente entre el año 2000 y 2013 las zonas con erosión no permisible vio incrementarse su superficie en 2.87% a nivel de la subcuenca, gran parte debido al incremento de cultivos en secano (Ces) con 1.96%.
I. INTRODUCCIÓN
Sin duda alguna la erosión hídrica es la más importante causa de erosión de tierras, es responsable de la erosión de 440 millones de hectáreas de tierras de las 747 millones que sufren erosión en Asia; de 227 millones de hectáreas de las 497 millones que son afectadas por este fenómeno en África; de 123 millones de hec- táreas de 243 millones en América del Sur; de 115 millones de 219 millones en Europa y 106 en América del Norte y América Central. En el Perú a pesar de tener muy escasas tierras agrícolas y pecuarias, se produce una continua degradación por la combinación de factores naturales y las malas técnicas empleadas en la agricultura y la ganadería, es así que una de las regiones que presenta las más altas tasas de pérdidas de suelos por erosión hídrica es la sierra, en tal sentido según el estudio realizado en el año 1996 por el INRENA en donde se determinó que en el 41.40% del territorio nacional se genera una erosión hídrica nula o ligera de las cuales solo el 1.20% corresponde a la sierra, así también el 27.40% del territorio nacional generan erosión moderada de los cuales el 11.00% corresponde a la sierra, el 24.40% erosión alta de los cuales el 11.50% corresponde a la sierra y 6.4% del territorio nacional con erosión hídrica muy alta de los cuales 4.20%
pertenecientes a la sierra. Siendo así la erosión hídrica un proceso de pérdida de suelo que afecta bastante en la sierra peruana, debido a las condiciones de semiaridez, altas pendientes del terreno, la falta de empleo de prácticas de conservación del suelo, al cambio de usos de suelos, la escasa cubierta vegetal
debido a la deforestación, al sobre pastoreo y a la presencia de esporádicas lluvias estacionales pero de alta intensidad, lo cual junto a la baja profundidad de la mayoría de los suelos agrícolas, indudablemente van constituyendo un problema socioeconómico y ambiental serio para esta región y consecuentemente para el país. Dado este contexto, se puede afirmar que la falta de información a menor escala sobre la estimación de la erosión hídrica en la sierra peruana es un serio problema, en tal sentido mediante la presente investigación se comparó los valores estimados de erosión hídrica promedio generada en el año 2000 y 2013, tomando como efecto el cambio de usos de suelos y coberturas vegetales, debido a que en la parte baja y media de la subcuenca del rio Shullcas se desarrollan diversos cultivos establecidos en casi el 10% de la subcuenca, considerándolos a estos los principales generadores de erosión hídrica, en tal sentido en la presente investigación se planteó como objetivo general, estimar la pérdida de suelos a causa de la erosión hídrica en la subcuenca del río Shullcas para el año 2000 y 2013; como objetivos específicos, estimar la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos (USLE), determinar los niveles de erosión hídrica real y potencial y determinar los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. Antecedentes de la investigación.
Dumas (2012) en el estudio “Riesgo de Erosión Hídrica en la Cuenca del Río mundo”, donde tuvo como objetivo principal, estimar el grado de erosión que presentan estos territorios con el fin de determinar cuáles son las zonas más susceptibles a la erosión hídrica en base al cambio de usos de suelos, para tal sentido realizó una comparación temporal para dos años de estudio 2000 y 2006, donde gran parte de la cuenca presenta riesgo potencial de erosión debido sobre todo a sus escarpadas pendientes y a los suelos poco evolucionados, se estimó que el 45% de la superficie es potencialmente expuesta a una erosión hídrica importante localizando estas zonas en la parte más alta de la cuenca donde las precipitaciones son mayores al igual que las pendientes y que solo el 17% de la superficie presenta erosión potencial nula o ligera y según el análisis realizado más del 60% de la superficie superaría la tasa permisible de erosión (>10 Ton/ha/año).
Así mismo en las zonas donde la erosión hídrica potencial es desfavorable se presenta una erosión hídrica real muy disminuida para el año 2000 y 2006 debido a que en estas zonas los usos del suelo que están más presentes son los bosques de coníferas y los matorrales esclerófilos, estos dos usos aportan gran protección al terreno que recubren, por lo que se afirma que la erosión real sea mucho menor que la potencial a pesar de que están zonas cuentan con grandes pendientes.
Ahora analizando la erosión real desde el año 2000 hasta el 2006 lo primero que queda reflejado es que en el año 2006 no existen zonas quemadas, siendo esta la
“cobertura” mayoritaria en la que se producía la erosión problemática en el 2000.
Cabe destacar que no encontramos prácticamente superficie donde la tasa de erosión sea superior a 10 ton/ha/año (erosión no permisible) que se encuentre recubierta por bosques. Lo que indica que los bosques frenan la erosión hídrica incluso en zonas donde la erosión potencial sería muy fuerte.
Flores (2012) en el estudio “Aproximación de Riesgo por Erosión Hídrica Aplicando un Sistema de Información Geográfica en la Subcuenca de Shambillo, Distrito de Padre Abad”, donde se determinó que, el factor R presenta valores de 380.88 – 451.84 Mj*cm/ha*h, obteniéndose los valores más altos en las zonas de mayor altura y mayor precipitación, lo que significa que las lluvias que se producen en las partes altas tienen mayor potencial erosivo, afectando de manera significativa en los procesos erosivos del suelo. El factor K se obtuvo aplicando la fórmula propuesta por Wischmeier (1978), donde la erosionabilidad varia de 0,027– 0,048 ton*ha*h/Mj*ha*cm y los valores más bajos de erosionabilidad corresponden a suelos de textura arcillo arenoso y franco arcillo arenoso (hasta 0.034), los valores medios a suelos de textura franco (hasta 0.0432) y los valores más altos a suelos de textura franco limosa (desde 0.0433); aunque este valor está estrechamente relacionado con la materia orgánica, por lo cual se presentan algunas excepciones en función al mayor o menor contenido de la misma. El factor LS se determinó mediante el método de Renard et al., (1997) con valores entre 0.03 – 247.98, los valores más altos de LS, corresponden a las zonas de pendientes fuertes debido a que la pérdida de suelo se incrementa más rápidamente con pendientes muy escarpadas en comparación con el incremento en longitud de la pendiente. Se
determinó también el factor C, asignándole a cada uso y cobertura de suelo su valor correspondiente, basados en las cifras que oscilan entre 0.0047 – 1.00 teniendo en cuenta la densidad de vegetación que cubre el suelo donde las áreas más susceptibles a erosión son las de suelo desnudo, pasto, cultivo y áreas agrícolas heterogéneas; más aún si son instalados sin ningún tipo de práctica conservacionista y las superficies cubiertas por bosques son los del valor más bajo por su protección a los suelos. Se asumió un valor del factor P igual a 1, al considerarse que en las zonas agrícolas de la subcuenca no se aplica ninguna práctica de conservación de suelos. Se estimó la pérdida de suelos para la erosión potencial para la subcuenca alcanzando valores anuales medios de 0.3496 - 2,810.64 ton/ha/año, y un valor medio anual 71.46 ton/ha/año, en el caso si se perdiera completamente la cobertura vegetal. Finalmente se estimó la pérdida de suelos por erosión hídrica actual que oscilan entre 0 a 1,132.64 ton/ha/año y fueron agrupados en intervalos o clases de erosión, asignándole de acuerdo a estos, un nivel de riesgo, que permite identificar de forma rápida las zonas con mayor susceptibilidad a ser erosionadas, de acuerdo con Pérez (2001), Antezana (2001) y Ramos (2001). Según estos rangos un 0.2% del área total de la subcuenca Shambillo, equivalente a 31.18 ha, presentan una erosión que sobrepasa los límites permisibles, dichas áreas tienen como cubierta vegetal, pastos, purmas o cultivos;
como también zonas de suelo desnudo, es decir, desprovistas de cualquier tipo de cubierta; mientras que un 89.3% equivalente a 11829.88 ha presentan una erosión baja o casi nula, esto se debe principalmente a que esas zonas tienen como cubierta vegetal bosque o arbolado denso, que interceptan las gotas de lluvia y evitan la pérdida del suelo.
Guanca (2010) en el estudio “Determinación de la Erosión Hídrica de los Suelos de la Cuenca del Rio Pilcomayo – Salta.”, determinó que la erosión potencial de la cuenca es en un 82% de su superficie, de clase nula a ligera, 11% moderada, 2%
alta y un 5% muy alta donde los valores de erosión potencial alta y muy alta se generan a partir del 5% de pendiente. Sierras sub andinas con ganadería y forestales resultó con erosión alta (88 ton/ha/año) promedio. Las mayores pérdidas se dan en situación de suelo desnudo y en cultivos de maíz - soja en labranza convencional, sin prácticas conservacionistas, así mismo el factor LS es el que mayor influencia tiene en el valor final de la erosión potencial.
Clérici y García (2000), en el estudio “Aplicaciones del Modelo USLE Para Estimar Pérdidas de Suelo por Erosión Hídrica en Uruguay y la Región Sur de la Cuenca de la Plata”, en el caso 3 donde evaluaron el cambio del uso y manejo del suelo con el empleo de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE, en suelos del sur de Brasil, Uruguay y la provincia de Buenos Aires, donde se analizó el efecto de posibles cambios en el uso y manejo del suelo sobre su ritmo de erosión. La selección comprende dos suelos contrastantes de Rio Grande do Sul (Brasil), ocho suelos de Uruguay y cinco de la Provincia de Buenos Aires (Argentina). Se estimaron las pérdidas de suelo debidas a erosión hídrica con USLE usando valores del factor C de uso y cobertura, determinados experimentalmente por (García Préchac, 1992 y García Préchac y Durán, 1999) o estimados con RUSLE (Renard, et al., 1997) que van desde 0.014 en plantaciones de eucaliptos para 8 años de edad hasta valores de 0.41 para agricultura continua. La erosividad de la lluvia se tomó del mapa regional de isoerodentas (García Préchac et al., 1999) con valores desde 353 hasta 1000 MJ*cm/ha*h. Los valores de erosionabilidad K y factores topográficos LS de los suelos seleccionados se obtuvieron de las siguientes
fuentes: Puentes (1981), García Fernández (2000), Merten et al. (1995) y Bertoni y Lombardi Neto (1993) con valores desde 0.15 hasta 0.43 ton*ha*h/MJ*ha*cm para el factor K y valores desde 0.11 hasta 1.3 para el factor LS. Obteniendo resultados para coberturas con pastos naturales en la Provincia de Buenos Aires, resultaron en un promedio para los cinco suelos de 0,6 con un rango de 0,2 a 1,6 ton/ha/año bajo igual uso y manejo, en Uruguay el promedio de los ocho suelos fue 2,8 con un rango de 1,9 a 5,3 ton/ha/año para los dos suelos de Rio Grande do Sul (Brasil), los valores estimados fueron 5,4 y 7,5 ton/ha/año. Así mismo para plantaciones de eucalipto con 0.24 promedio con un rango de 0.1 a 0.496 ton/ha/año en la provincia de Buenos Aires, para los suelos uruguayos el promedio fue de 0.784 con un rango de 0.608 a 1.113 ton/ha/año y en los dos suelos de Brasil 1.62 y 2.65 ton/ha/año.
También se realizaron cálculos en zonas con agricultura sin rotación por varios años y baja tecnología sin riego, tomando en cuenta los 15 tipos de suelos se obtuvo como promedio 45.16 con un rango de 4.2 a 134.9 ton/ha/año. Y finalmente en zonas con agricultura sin rotación por varios años y baja tecnología con riego, llegando a obtener un valor promedio de 13.16 con un rango de 3 a 39.3 ton/ha/año.
Valladares, F. (2004) en el libro “Ecología del Bosque Mediterráneo en un Mundo Cambiante”, en el capítulo 11 denominado “Interacciones entre la vegetación y la erosión hídrica” recopilo información sobre la estimación de pérdidas de suelos por erosión hídrica en zonas con coberturas vegetales quemadas, haciendo uso de la ecuación universal de perdida de suelos USLE, en tal sentido se menciona que los incendios forestales afectan la relación entre la vegetación y la erosión a distintos niveles. Al perderse la parte aérea de la vegetación, el papel de interceptación desaparece y aunque la capacidad de regeneración de la vegetación es elevada y relativamente rápida, los primeros meses tras el fuego, el suelo queda
completamente desprotegido y las gotas de lluvia golpearán directamente el suelo.
Este efecto puede verse amortiguado en las zonas de acumulación de cenizas. Así también los distintos estudios realizados sobre el efecto de los incendios en la erosión hídrica indican que en incendios de baja intensidad no se producen alteraciones relevantes y la recuperación del suelo es rápida, caso contrario cuando el incendio es de intensidad moderada o elevada, la degradación de la estructura del suelo es importante y las tasas de erosión se disparan durante unos años, aunque luego se reducen con la recuperación de la vegetación. En tal sentido según (Gimeno-García et al. 2000) se estima valores en zonas con vegetación quemada que van desde 25 a 45 ton/ha /año, esto dependiendo de los aspectos climatológicos y topográficos en el lugar de estudio.
Ramos (2001) en el estudio “Modelamiento Ambiental Para Análisis de Susceptibilidad Erosiva en la Cuenca Media y Alta del Rio Cañete y Determinación del Mapa de Erosión Lima – Perú”, determinó que en la cuenca alta y media del rio cañete solo el 15.13% de la cuenca analizada no presenta problemas graves de erosión y el 84.87% tienen pérdidas importantes de suelo. En todos los casos, son zonas sometidas a explotación agropecuaria intensiva, a un sobrepastoreo intenso, estando ubicados en zonas muy frágiles, sumado a ello la deforestación de los árboles nativos y aún más estas superficies suelen estar dominadas por pendientes fuertes y presentan litologías o recubrimientos favorables al desmantelamiento erosivo. En situaciones alarmantes se encuentran 54.24% de la cuenca presentando superficies con erosión muy alta, debido a la ausencia de cobertura vegetal o la eliminación de ella. El 49 % de la cuenca estudiada está dominado por pendientes superiores al 30%, lo que nos indica que estamos ante una topografía
abrupta, dominada por laderas pronunciadas que favorecen los procesos erosivos por el incremento de la velocidad del agua de escorrentía.
Vázquez y Tapia (2002) en el estudio “Cuantificación de la Erosión Hídrica Superficial en las Laderas Semiáridas de la Sierra Peruana”, donde los resultados encontrados muestran que la tasa promedio de erosión en las laderas de la sierra es de 45.04 ton/ha/año, que representa una lámina de pérdida suelo de 3.20 mm/año. Asimismo, se encontró que la construcción de zanjas de infiltración, redujo la pérdida de suelo en 20.60 ton/ha/año lo que significa 1.47 mm/año. Estos resultados son de mucha utilidad, pues por primera vez se ha cuantificado las pérdidas de suelo. Ello servirá de base para la planificación de trabajos de conservación de suelos que podrán llevarse a cabo en esta importante región.
2.2. Fundamento teórico.
Velázquez (2008) menciona que la investigación en erosión de suelos y su efecto en la producción agrícola comenzó en los años 1930. Durante 1940 y 1956, los científicos empezaron a desarrollar procedimientos cuantitativos para estimar la pérdida de suelos en el cinturón maicero de los Estados Unidos; varios factores fueron introducidos a una primera ecuación de pérdida de suelos, en la cual la pendiente y las prácticas culturales fueron consideradas.
Se reconoció que la ecuación de pérdida de suelos podría tener un gran valor para la planificación de fincas y que la ecuación del cinturón maicero podría ser adaptada a otras regiones. En 1946, un grupo de especialistas llevaron a cabo un taller en Ohio para replantear los factores previamente utilizados y adicionaron un factor de lluvia. En 1954, el Departamento de Agricultura de los EEUU (USDA) y el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) establecieron el Centro Nacional de Datos de
Escorrentía y Pérdida de Suelos (CNDEPS) en la Universidad de Purdue, con el objetivo de localizar, ensamblar y consolidar todos los datos disponibles a través de los Estados Unidos.
Velázquez (2008) indica que los factores de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE se desarrollaron mediante una unidad de evaluación llamada la parcela estándar; una parcela estándar es de una longitud de 22,13 metros sobre una pendiente uniforme de 9 por ciento en sentido longitudinal. La parcela fue labrada hacia arriba y hacia abajo de la pendiente y estuvo bajo barbecho continuo durante por lo menos dos años. La parcela estándar es simplemente resultado del desarrollo histórico de la USLE. Los datos básicos a menudo se obtenían de parcelas de 40,5 m2 (0.01 acres) de tamaño. Para una anchura adecuada de 1,83 metros (6 pies) se requería una longitud de parcela de 22,13 metros (72,6 pies).
Gran parte de los datos se tomaron de las superficies que se desviaban de la parcela estándar y permitía obtener las escalas para el análisis estadístico que condujeron a la formulación de la USLE. Sin embargo, la parcela estándar se tomó como base para definir la variación en L, S, C, y P.
2.3. Marco conceptual.
2.3.1. Erosión del suelo.
La erosión del suelo puede definirse como un fenómeno geológico complejo producido por el desprendimiento y transporte de partículas y material del suelo que se terminan depositando en otro lugar (Sylvia N. Crespí et al., 2007). La erosión geológica es un proceso natural y normalmente presenta tasas bajas, el problema surge cuando debido a la intervención del hombre comienza a producirse una erosión acelerada que impide que el suelo se regenere. Esto puede suponer un
peligro para el aprovechamiento de un territorio influyendo además de forma determinante en el riesgo de desertificación (Según el artículo 1 de La Convención de Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación: “degradación de las tierras de zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas, resultan de diversos factores, tales como las variaciones climáticas y las actividades humanas”, que se traduce en una pérdida de biomasa y productividad del suelo.). La erosión constituye uno de los problemas medioambientales y socioeconómicos más importantes a nivel global del siglo XXI. Se estima que una sexta parte del suelo mundial se encuentra afectado por erosión hídrica (Walling y Fang, 2003). El problema de la erosión requiere el reconocimiento de los procesos erosivos y el estudio de sus factores causales, para establecer políticas de conservación (Fournier, 1972).
2.3.2. Tipos de erosión.
2.3.2.1. Erosión del suelo de forma natural.
Natural y progresiva, es la erosión que se desarrolla alrededor de varios años y se desarrollan en torno de algo natural. Se le puede denominar erosión geológica, en esta erosión el proceso suele ser lento y se prolonga por millones de años, suelen intervenir la lluvia, nieve, frío, calor y viento. En los climas áridos es el calor que agrieta el suelo (pues este se expande) y el viento lleva granos de arena formando dunas y montes de baja altura. En este tipo de erosión los factores moldean perfectamente el paisaje, creando algo considerado hasta ahora bello e impresionante (ICONA, 1988).
2.3.2.2. Erosión eólica.
Se entiende por erosión eólica el proceso de disgregación, remoción y transporte
eólica se favorece con vientos fuertes y frecuentes, superficies llanas expuestas al viento, suelo seco, suelto, de textura fina y poca materia orgánica. Con una inexistente o degradada estructura del suelo con condiciones de aridez, altas temperaturas y escasas precipitaciones Poca cubierta vegetal. Así un pastoreo abusivo, la quema de residuos agrícolas y el laboreo irracional pueden ser factores causantes de la erosión eólica. (ICONA, 1988).
2.3.2.3. Erosión hídrica.
La Erosión Hídrica es un proceso de disgregación y transporte de las partículas del suelo por acción del agua. Se trata de un fenómeno natural y lento, sin embargo, debida al uso intensivo de las tierras agrícolas y al manejo inadecuado, ha sido acelerado como consecuencia de tales actividades (FAO, 1984).
La desagregación, transporte y sedimentación de las partículas del suelo por las gotas de lluvia y el escurrimiento superficial definen el proceso de erosión hídrica.
Cuando llueve, gotas de hasta 6 mm de diámetro bombardean la superficie del suelo a velocidades de impacto de hasta 32 km por hora. y el impacto de la gota lanza partículas de suelo y agua en todas direcciones a una distancia de hasta 1m.
(FAO, 1984).
2.3.2.4. Etapas de la erosión hídrica
La escorrentía y la erosión del suelo se inician con el impacto de gotas de lluvia sobre el suelo desnudo. Esta energía desagrega el suelo en partículas muy pequeñas que obstruyen los poros, provocando una selladura superficial que impide la rápida infiltración del agua (Guanca. 2010).
Figura 01. Etapas de la erosión hídrica.
Fuente. (Derpsch et al, 1991).
- Impacto de la gota de lluvia sobre el suelo desnudo (A),
- Sus agregados son desintegrados en partículas minúsculas (B),
- Que tapan los poros formando una selladura superficial (C), provocando el escurrimiento superficial del agua de lluvia.
- El agua que escurre carga partículas de suelo que son depositadas en lugares más bajos cuando la velocidad de escurrimiento es reducida (D).
2.3.2.5. Factores que originan la erosión hídrica.
a. Factores climáticos.
Los factores climáticos tienen un papel importante en la erosión hídrica, siendo las precipitaciones, tanto en su intensidad como en su duración, el elemento desencadenante del proceso. Cuando el volumen o la intensidad de la lluvia son altos y superiores a la velocidad de infiltración del suelo, se genera escurrimiento y consecuentemente la erosión (Farfán, 2002).
b. Características del suelo.
Características de los suelos tales como su agregación, su textura, su capacidad de infiltración, entre otras, afectan su erosionabilidad. En la erosión por impacto es importante la estabilidad de los agregados del suelo. En la erosión por escurrimiento influyen la capacidad de infiltración y la textura. En los suelos de texturas gruesas, los valores de infiltración se mantienen altos y por lo tanto el escurrimiento es menor que en los suelos de texturas finas, que resultan más expuestos a la erosión (Guanca, 2010).
c. La vegetación.
La vegetación sobre la erosión hídrica, varía con la época del año, cultivo, grado de cobertura y desarrollo de raíces, se puede considerar que su efecto se relaciona directamente con la intercepción, velocidad de escurrimiento e infiltración. La presencia de una cobertura vegetal tiene influencia directa en la absorción de la energía de las gotas de lluvia y en la disminución de la velocidad de escurrimiento.
En ausencia de dicha cobertura, en suelos desnudos, como los grandes pedalares producto del sobrepastoreo, los valores de pérdida de suelos son importantes (Guanca, 2010).
d. La topografía.
La topografía influye en el proceso a través de la pendiente. Debiéndose considerar su longitud, el grado de inclinación, magnitud y forma. Frecuentemente el grado de inclinación origina problemas más agudos que la longitud de la pendiente. En cuanto a la longitud de la pendiente, el efecto es variable de acuerdo a la naturaleza de la precipitación, a la cobertura vegetal y a la textura del suelo. La mayor longitud
de la pendiente hace aumentar el espesor de la lámina de escurrimiento o carga hidráulica (Guanca, 2010).
2.3.3. Los usos de suelos y sus efectos en la erosión.
El uso del suelo, es el uso que los seres humanos hacen de la tierra. El uso del suelo abarca la gestión y modificación del medio ambiente natural para convertirlo en un ambiente construido tal como campos de sembradío, pasturas, plantaciones forestales y asentamientos humanos. También ha sido definido como "las acciones, actividades e intervenciones que las personas realizan sobre un determinado tipo de superficie para producir, modificarla o mantenerla". Cada tipo de uso de la tierra presenta ciertas características propias en cuanto a la capacidad para cubrir y proteger la superficie, así como sus necesidades específicas en cuanto a prácticas de manejo. Por otro lado, cada tipo de tierra presenta cualidades y limitaciones que definen su capacidad para soportar un determinado tipo de uso. En este contexto, el uso de la tierra es fundamental para determinar un proceso de equilibrio dinámico capaz de mantenerse en el tiempo (Colter, H. 2010).
2.3.3.1. Actividad humana y comportamiento de la tierra.
Cuando el hombre ocupa y utiliza la tierra para vivir y producir para satisfacer sus necesidades básicas de alimentación, vestimenta y vivienda, introduce elementos nuevos en el conjunto de variables que mantienen el sistema en equilibrio. La actividad humana promueve cambios en la capa de vegetación natural que cubre la superficie, moviliza el suelo, posibilita el pisoteo del mismo al pastorear el ganado, lo que contribuye a reducir la permeabilidad de la capa superficial, afectando la capacidad del suelo para recibir y almacenar el agua, permitir el intercambio de gases y el desarrollo radicular de las plantas.
La actividad humana rompe el equilibrio y puede establecer un proceso acelerado donde el desgaste supera la formación, donde los cambios introducidos son más rápidos que las capacidades de mantenimiento y de recuperación de los ecosistemas (Ferran Conill, A. 2007).
Al tratarse de cambios introducidos por la actividad humana, solamente a ella misma le comprende establecer un nuevo equilibrio que sea capaz de desacelerar y revertir los procesos de degradación y garantizar la calidad de la tierra para que esta pueda seguir supliendo las necesidades de la raza humana. Se discuten algunos de los aspectos más importantes de la actividad humana relacionados con la degradación de la tierra (Fournier, 1972).
2.3.3.2. Agricultura pobre e inadecuada.
Las técnicas agrícolas deficientes, tales como no permitir el suelo en barbecho y el uso de métodos de cultivo que le roban los nutrientes del suelo, pueden contribuir a la erosión hídrica. La agricultura pobre puede compactar ciertas capas de suelo, haciendo que sea menos capaz de retener el agua de lluvia y por lo tanto más propensos a la escorrentía. Los pesticidas y fertilizantes pueden aumentar la erosión del suelo, así filtrando el suelo de los nutrientes vitales y lo hace más vulnerable a los elementos. Las técnicas agrícolas deficientes aparecen más a menudo en el Tercer Mundo que en los países desarrollados, los agricultores suelen no usar el suelo adecuado y apto para la agricultura, quizá haciendo uso de suelos apto para pastoreo, forestación y hasta protección como suelos aptos para la agricultura, esto conlleva sin duda al factor de perdida de suelos la erosión (ICONA, 1988).
2.3.3.3. La tala
Los árboles y las plantas mantienen el suelo juntos a través de sus sistemas de raíces, mientras protegen el suelo de las lluvias y la escorrentía con sus hojas. La rápida deforestación desarraiga estas fuerzas protectores, dejando el suelo vulnerable a los elementos. En áreas que experimentan fuertes lluvias, la deforestación puede crear rápidamente la escorrentía, la erosión del suelo y provocando enormes depósitos de sedimentos aguas corriente abajo. Según (Monga Baycom), la deforestación y la erosión del suelo resulta tan grave en Madagascar, que los astronautas pueden ver la escorrentía desde el espacio (Colter, H. 2010).
2.3.3.4. El sobrepastoreo.
Las técnicas deficientes del pastoreo crean problemas de erosión de la misma manera como otra actividad humana mediante la eliminación de las cualidades protectoras de la cubierta vegetal. Las ovejas, las vacas y otros animales de granja pastan limpiando un área determinada eliminando la vegetación que retiene el suelo en su lugar. Los responsables de las técnicas de pastoreo evitan el sobrepastoreo y permiten la oportunidad que se recupere la vida de las plantas, pero al permitir que los rebaños a pastar y dejar un área seca, los ganaderos aumentan el impacto de la erosión hídrica (Colter, H. 2010).
2.3.3.5. La quema
Sin duda la quema de coberturas vegetales tales como pastos, matorrales e incluso plantaciones forestales en zonas andinas es alarmante, las quemas desproporcionan protección e incluso eliminan el efecto protector que genera las
coberturas vegetales a los suelos sobre la fuerza erosiva de lluvia, del mismo modo se reduce la humedad es decir si no hay cubierta vegetal, aumenta la radiación solar y la exposición al viento y la fuerza de la lluvia, en tal sentido se incrementa el potencial erosivo y de sedimentación (Barrios, 2000). El proceso de erosión comienza con una inofensiva gota de agua. Las gotas de agua caen sobre la tierra con fuerza explosiva que pueden ser salpicadas tan alto como 3 pies y tan lejos como 5 pies. Una vez que la erosión (movimiento de las partículas del suelo de un sitio a otro por medio de la acción del agua, viento u otro efecto) ocurre, tiene como consecuencia final la sedimentación. Este es el proceso mediante el cual se acumulan partículas de tierra o suelo en el fondo de los cuerpos de agua (FAO, 1997).
La sedimentación contribuye a la disminución del espacio disponible para almacenar agua en los ríos, los lagos y las quebradas. La erosión puede arrastrar residuos de productos químicos que se encuentran depositados sobre el terreno.
Esto puede contaminar aún más los cuerpos de agua. Eventualmente, los nutrientes (como el nitrógeno y el fósforo) que son arrastrados, promueven el crecimiento desmedido de algas, las cuales bloquean el paso de la luz solar y compiten por el oxígeno disponible en el agua (FAO, 1997).
2.3.4. Control de la erosión hídrica.
La erosión hídrica genera la pérdida del suelo que contiene la mayor parte de la fertilidad. Por lo tanto es necesario controlarla adoptando prácticas de cultivo y producción que mantengan el buen estado del suelo y que eviten el impacto de las gotas de lluvia y el escurrimiento. La erosión se controla reduciendo la erosividad de los agentes erosivos y la susceptibilidad del suelo a la erosión. La erosividad
puede controlarse protegiendo el suelo con cobertura, reduciendo el volumen y pico del escurrimiento, reduciendo la longitud y magnitud de la pendiente, incrementando la rugosidad superficial. La susceptibilidad a la erosión hídrica puede reducirse mejorando el manejo del suelo, a través de la incorporación de rastrojo y produciendo rotaciones con pasturas (Mancilla, 2008).
El cultivo en curvas de nivel, las terrazas, los desagües empastados y las represas de amortiguación, son prácticas estructurales que sostienen a las prácticas culturales como las labranzas conservacionistas. Estas prácticas estructurales son efectivas en el control y manejo del escurrimiento. La erosión laminar y la erosión en surcos, pueden ser controladas con las técnicas estructurales y con las labranzas conservacionistas como la Siembra Directa (Morgan, 1997).
Así, el control de la concentración de escurrimiento se hace a través de terrazas y desagües, mientras que la desagregación del suelo, a través de la cobertura del mismo. La extensión en el uso de cualquier técnica en particular o combinación de ellas depende de la naturaleza y severidad del problema.
2.3.5. Metodologías para la estimación de la erosión hídrica.
2.3.5.1. Ecuación universal de perdida de suelo - USLE
La Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (USLE) fue desarrollada a fines del año 1950 y se volvió ampliamente utilizada en planes de conservación de áreas cultivadas en la década de los años ´60.
A comienzos del año 1970 la USLE fue aplicada para muchos otros usos del suelo además de los utilizados en áreas cultivadas y para otras aplicaciones aparte de las usadas en los planes de conservación de suelos, también fue utilizada en
estimaciones de tazas erosivas a niveles de territorios extensos como cuencas y sub cuencas, sin duda es quizás la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE), la más aceptada entre las personas encargadas de la gestión de cuencas con fines de producción o de conservación (Dumas, 2002).
El significado de universal radica en que incluye factores que universalmente son responsables de la erosión acelerada. Es un método que permite predecir la pérdida de suelo anual promedio causada por erosión laminar y en surcos. Además estima pérdidas anuales de suelo de largo plazo y permite guiar a los conservacionistas sobre adecuadas prácticas de cultivo, manejo y conservación.
Involucra erosión hídrica acelerada y las pérdidas de suelo son informadas por unidad de área y para una unidad de tiempo (ton/ha/año). No toma en cuenta la deposición de sedimentos y establece que la pérdida “A” de suelo de un área, es el producto de cinco o seis factores causativos:
A= R x K x LS x C x P Donde:
A = Perdida anual de suelo (ton/ha/año)
R = Factor de erosividad de la lluvia (MJ*cm/ha*h)
K = Factor de erosionabilidad del suelo ((ton*ha*h/MJ*ha*cm) LS = Longitud e inclinación de la pendiente (adimensional) C = Cobertura y uso de suelos (adimensional)
P = Prácticas de conservación de suelos (adimensional) 2.3.5.2. Factor de erosividad de la lluvia (R).
Representa la energía con que las gotas de lluvia impactan en el suelo a determinada intensidad rompiendo los agregados superficiales en partículas de
tamaño transportable, se trata de un factor activo en el proceso de erosión. Para su cálculo se han diseñado numerosos índices que se han utilizado en modelos de predicción del riesgo de erosión, siendo el más conocido el factor R (Wischmeier, 1959) empleado por el Departamento de Agricultura de los EEUU (Rodríguez M.F.
2004).
El factor R se obtiene a partir del análisis de información obtenida de estaciones pluviográficas, a partir del producto de la energía cinética liberada por la lluvia (E) y la máxima intensidad de precipitación durante un intervalo de 30 minutos (I30) de la tormenta (Eva Colotti Bizzarri, 1999). En muchas zonas donde no se cuenta con información suficiente se optó por aplicar la metodología del Índice de Fournier Moficado IFM o también llamado índice de agresividad de la lluvia.
a. Índice de fournier modificado IFM.
Este índice modificado toma en cuenta las precipitaciones de todos los meses de un año, tomando en cuenta que hay zonas cuyo régimen de precipitaciones presenta más de una máxima mensual así como también zonas donde los valores pluviométricos son en general elevados (Mancilla G.A. 2008)
Sin duda alguna el IFM es el más aceptado y utilizado en lugares donde no se cuente con información pluviométrica detallada, dado cuenta que este índice obtiene resultados muy cercanos al factor R (Farfán, 2002).
2.3.5.3. Factor de erosionabilidad del suelo (K).
Este factor representa la respuesta del suelo a una determinada fuerza o mecanismo erosivo, es decir, la susceptibilidad que presenta el suelo a ser erosionado (Wischmeier et al.1978).
Este parámetro se obtiene a través de una ecuación de regresión que pone en relación el factor K con diversas propiedades del suelo como son su textura, estructura, permeabilidad, presencia de materia orgánica y profundidad (Guanca, 2010).
Wischmeier y Smith (1978) también generaron un nomograma de Erosionabilidad en donde se ponen en relación de forma gráfica los valores de K con las propiedades anteriormente citadas del suelo. Este nomograma permite calcular el valor de K de forma gráfica y actualmente esta es la manera más extendida para hallar este parámetro (Wischmeier et al.1978)
2.3.5.4. Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS).
Este factor combina dos parámetros distintos: la longitud de la pendiente L y su ángulo de inclinación S. este factor LS representa la relación de pérdida de suelo que se espera por unidad de área en una pendiente determinada “x” en relación con la pérdida correspondiente en una pendiente del 9% y en relación de una longitud “y” con la de 22,13 metros de longitud.
Este factor es uno de los más difíciles de calcular cuando no se aplica la USLE a escala de parcelas, donde los terrenos son uniformes tanto en grado de pendiente como en longitud de flujo (Barrios R A.G. 2000).
Wischmeier y Smith (1978) propusieron una ecuación para el cálculo de este factor así como un nomograma, sin embargo en los últimos años han aparecido diversas ecuaciones que permiten calcular este factor. Entre ellas destaca la propuesta por (Renard et al 1997, Foster et al, 1977 citado por Barrios y Quiñonez, 2002) basada en la acumulación del flujo o caudal y la inclinación de la pendiente.
Esta fórmula es la más utilizada en trabajos donde se implementa la USLE en un sistema de información geográfico SIG para evaluar la pérdida de suelo sobre amplios territorios. Entonces el flujo acumulado de capa raster queda expresado como un número o conjunto de celdas (derivadas de las fases del proceso de delimitación de cuencas) y el tamaño de la celda es la longitud del tamaño de un lado de las celdas (Barrios R., A.G. 2000).
Cabe señalar que debido a la dificultad que supone la deducción de este factor encontramos algunos autores que dejan el valor de L constante y únicamente incorporan el valor en porcentaje de las pendientes “S” en este cálculo. (Dumas, 2012),
2.3.5.5. Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C).
El factor vegetación representa el grado de protección que un determinado tipo de cubierta vegetal ofrece al suelo, ya que como hemos visto contribuye a frenar la erosión del suelo. Para el cálculo de este parámetro existen tabulaciones mas no ecuaciones (Mancilla Escobar, 2008). Wischmeier y Smith (1978) propusieron en su modelo valores entre el 0 y 1 para este parámetro que dependerá del tipo de vegetación existente y de su grado de cobertura.
Este factor supone un factor decisivo en la USLE ya que por muy abrupto que sea el terreno si la vegetación se encuentra bien desarrollada la erosión será leve.
Haciendo un repaso por la literatura existente encontramos diferentes métodos para el cálculo de este factor. La gran mayoría de los estudios se apoya en estudios de campo previos, para observar la naturaleza de la cobertura y tras una clasificación de la misma se asignan los valores estimados por Wischmeier y Smith o por otros organismos como el ICONA, FAO, UNESCO y entre otros autores.
2.3.5.6. Factor de prácticas de conservación (P).
Representa la relación existente entre las pérdidas de suelo que tienen un lugar bajo determinada práctica de conservación de suelo y las pérdidas que ocurren en la misma área sin que existan prácticas de conservación, este parámetro toma valores entre 0 y 1. Las prácticas incluidas en este término son: las curvas de nivel, los cultivos en faja (cultivos alternados sobre contornos), zanjas de infiltración en protección de pastos y las terrazas entre otros (Ferran conill, 2007).
En numerosas ocasiones los estudios en los que se aplica la USLE no consideran este factor bien por falta de información disponible al respecto o por no existir prácticas de conservación en la zona de estudio.
2.3.6. Herramientas para el análisis espacial.
2.3.6.1. Sistema de Información Geográfica (SIG)
En los últimos años gracias al desarrollo de las nuevas tecnologías de información geográfica (TIG) se han visto a la luz una gran cantidad de artículos y trabajos que emplean estos sistemas (SIG – sistemas de información geográfica y Teledetección en su mayoría) para llevar acabo análisis de erosión a muy diferentes escalas (Dumas, 2012).
Los sistemas de información geográfica presentan grandes ventajas a la hora de implementar un modelo para el análisis de erosión, ya que permiten:
- Manejar, procesar y operar gran cantidad de datos alfanuméricos que permiten el cálculo de las distintas variables implicadas en el modelo, pudiendo obtener como resultado una capa para cada factor de la ecuación matemática.
- Ejecutar operaciones y análisis entre capas.
- Observar la distribución espacial de los resultados.
- Crear escenarios posibles.
- Visualizar y generar cartografía que muestre de forma clara y concisa los resultados obtenidos.
La bibliografía presenta gran cantidad de estudios en los que se emplean los Sistemas de Información Geográfica para aplicar modelos predictivos de erosión a muy diferentes escalas, es por eso la importancia del uso de estas tecnologías para realizar análisis espaciales.
III. MATERIALES Y METODOS
3.1. Ubicación del área de estudio.
3.1.1. Ubicación geográfica.
La subcuenca del río Shullcas se encuentra ubicada entre las coordenadas geográficas 11° 52ʾ9 ʾʾ y 12° 5ʾ6ʾʾ de Latitud Sur; 75° 4ʾ24ʾʾ y 75° 13ʾ56ʾʾ de Longitud Oeste, presentando altitudes que van desde los 3,190 a 5,110 m.s.n.m.
La subcuenca del río Shullcas abarca una superficie de 23,251.51 ha, ver figura 02.
3.1.2. Ubicación política.
La subcuenca del río Shullcas abarca territorios de los distritos de El Tambo y Huancayo pertenecientes a la provincia de Huancayo del departamento de Junín.
Asi mismo dentro de la subcuenca se encuentran los centros poblados de Cullpa Alta, Cullpa Baja, Uñas Alto, Uñas, Vilcacoto, Cochas Chico, Cochas Grande, Pañaspampa, Chamiseria y la comunidad de Acopalca.
De la misma manera hidrográficamente la subcuenca del río Shullcas, por el norte limita con la subcuenca del Tulumayo y parte de la subcuenca del Achamayo, por el oeste limita con parte de la subcuenca del Achamayo e intercuencas del Mantaro, por el lado sur con intercuencas del Mantaro y la subcuenca del Chanchas y finalmente por el lado este limita con la subcuenca del Parihuanca y el departamento de Huancavelica.
Figura 02. Localización y Ubicación del área de estudio.
Fuente. Elaboración propia.
3.2. Descripción del área de estudio.
Del área de estudio se muestra las siguientes principales características.
3.2.1. Climatología y meteorología.
3.2.1.1. Temperatura.
La temperatura media anual en la parte baja de la subcuenca fluctúa entre los 12 C° a 14 C°, mientras tanto la temperatura media anual en las faldas del nevado huaytapallana fluctúa de 0 C° a 2 C° y en la zona de la comunidad de Acopalca ubicado en la parte media fluctua de 6 C° a 8 C° de promedio anual.
3.2.1.2. Precipitación.
La precipitación en la parte baja de la subcuenca del río Shullcas fluctúa entre los valores de 550 a 650 mm promedio anual y en las partes más altas fluctúan entre los valores de 750 a 850 mm promedio anual.
La tabla 01 y la figura 03; muestra las estaciones aledañas a la subcuenca del Shullcas con precipitación acumulada anual, donde la precipitación la más alta es de 1291.7 mm en el año 2012 registrada en la estación de Runatullo, ahora la más baja es de 391.4 mm registrada también en la estación de Runatullo el año 2000.
Tabla 01. Precipitación Acumulada Anual Años
Estaciones Santa
Ana Comas Huayao Ingénio Jauja Laive Ricrán Runatullo
San Juan de
Jarpa
Viques 2000 607.0 941.8 675.7 817.6 721.9 721.9 784.0 391.4 899.6 571.8 2001 770.2 917.5 828.3 778.0 700.1 700.1 769.5 1096.1 1002.6 817.3 2002 823.5 1115.1 813.5 547.1 740.4 740.4 811.7 1252.1 891.5 635.5 2003 804.9 995.5 770.2 694.7 637.2 637.2 612.9 1017.1 805.3 662.7 2004 656.8 1010.9 618.0 770.9 618.3 618.3 681.6 1258.5 757.5 544.1 2005 647.3 726.0 520.7 591.3 610.0 610.0 582.7 899.2 605.2 512.8 2006 730.0 1021.5 619.9 666.2 602.2 602.2 807.1 1106.9 809.9 591.0 2007 613.7 738.9 563.4 614.7 618.5 618.5 662.0 992.8 707.7 395.4 2008 579.8 732.6 493.9 580.4 508.7 508.7 854.3 1003.3 707.7 587.8 2009 825.6 838.3 734.5 803.5 774.1 774.1 844.6 1193.6 930.9 673.0 2010 682.9 933.5 598.7 711.3 607.6 607.6 770.7 1255.0 816.7 700.9 2011 1061.1 1207.7 911.2 939.5 818.4 908.1 1034.4 1275.3 1069.5 1105.2 2012 864.8 1086.9 691.0 818.1 704.3 1121.3 867.5 1291.7 869.9 877.8 2013 742.7 1072.8 657.7 840.6 792.3 792.3 845.1 1243.1 899.6 629.5 Fuente. Elaboración propia basada en datos del SENAMHI.
Figura 03. Precipitación acumulada anual.
Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla 01.
200 400 600 800 1000 1200 1400
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
mm
Años
Santa Ana Comas Huayao Ingénio
Jauja Laive Ricrán Runatullo
San Juan de Jarpa Viques
3.2.2. Hidrología
El río Shullcas es de régimen nivo – lacustre ya que, cuenta con la presencia de 28 lagunas de los cuales es alimentado por las lagunas Chuspicocha, Huacracocha y Lazo Huntay y esta a su vez por la fusión del hielo glaciar nevado Huaytapallana, de allí que el caudal es permanente, 3 de las lagunas tienen superficies mayores a 10 ha, siendo Huacracocha la laguna con mayor superficie de 93.82 ha. Por su cauce discurren agua durante todo el año, con caudales mayores y de color marrón en los meses de diciembre a abril; el resto del año el agua es cristalina y transparente pero en menor caudal. La red de drenaje del sistema hidrográfico Shullcas está conformada por 160.1846 km de longitud total, de los cuales el cauce principal suma la longitud de 24.5385 km. El río Shullcas es tributario del rio Mantaro, con una producción total de 75 MMC.
La subcuenca está dividida en 10 unidades hidrográficas menores o microcuencas, así tenemos: microcuenca de la quebrada Chuspe, microcuenca de quebrada Anlayaco, microcuenca de la quebrada Ronda, microcuenca de la quebrada Erbacio, microcuenca de la quebrada Ucushcancha, microcuenca de la quebrada Achapa, microcuenca de la quebrada Rajahuay, microcuenca de la quebrada Huatupalla, microcuenca de la quebrada Llamiocc y microcuenca de la quebrada Uruncancha.
3.2.3. Cobertura vegetal y uso de suelos.
La tabla 02, muestra la cobertura vegetal y el uso actual de suelos de la sub cuenca del río Shullcas, donde se evidencia la predominancia de pajonales y el césped de puna, las cuales representan el 50.87% y 15.85% respectivamente de la superficie total.
