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PROGRAMA HIDROLÓGICO INTERNACIONAL

Evaluación de Parámetrosy Procesos Hidrológicos

en el SueloCompendio de los trabajos presentados en laVII Escuela Latinoamericana de Física de SuelosTema: Hidrología de Suelos La Serena, Chile, 2–14 de Noviembre de 2003

Editores:

Deyanira Lobo Luján, Donald Gabriels y Guido Soto

the abdus salam

international centre fortheoretical physics

PHI-VI ⏐ Documentos Técnicos en Hidrología ⏐ N° 71UNESCO, París, 2005

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Publicado en 2005 por el Programa Hidrológico Internacional (PHI) de la Organización delas Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO)1 rue Miollis, 75732 París Cedex 15, Francia

Documento Técnico en Hidrología del PHI, N° 71

ISBN 92-9220-031-3

© UNESCO 2005

Las denominaciones que se emplean en esta publicación y la presentación de los datos queen ella figura no suponen por parte de la UNESCO la adopción de postura alguna en lo que serefiere al estatuto jurídico de los países, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades, nien cuanto a sus fronteras o límites. Las ideas y opiniones expresadas en esta publicación sonlas de los autores y no representan, necesariamente, el punto de vista de la UNESCO.

Se autoriza la reproducción, a condición de que la fuente se mencione en forma apropiada, yse envíe copia a la dirección abajo citada. Este documento debe citarse como:

UNESCO, 2005. Evaluación de Parámetros y ProcesosHidrológicos en el Suelo. Documentos Técnicos en Hidrología del PHI , número de serie 71.

Dentro del límite de la disponibilidad, copias gratuitas de esta publicación pueden sersolicitadas a:

Oficina de la UNESCO en MontevideoOficina Regional de Ciencia para América Latinay el CaribeCalle Dr. Luis Piera 1992, 2° piso11200 Montevideo, UruguayFax : + 598 2 413 20 94E-mail : [email protected]://www.unesco.org.uy/phi

Copias adicionales de este documento, así como de las otras publicaciones en la serieDocumentos Técnicos en Hidrología del PHI , pueden obtenerse a través de la siguientedirección:

Secretaría del PHIUNESCO | División de Ciencias del Agua1 rue Miollis, 75732 París Cedex 15, FranciaFax: +33 (0)1 45 68 58 11E-mail: [email protected]://www.unesco.org/water/ihp

Impreso en los talleres de la UNESCO París, Francia

SC-2005 /WS/ 1

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PREFACIO

Esta publicación se presenta como un producto de las acciones que viene desarrollando el ProgramaHidrológico Internacional (PHI – UNESCO) en el marco del fortalecimiento de Centros Regionales

especializados relacionados con los recursos hídricos asociados a la UNESCO. El Centro del Aguapara Zonas Áridas y Semiáridas de América Latina y El Caribe (CAZALAC), que funciona en LaSerena, Chile, es un ejemplo de estos Centros, el cual ha unido esfuerzos con la EscuelaLatinoamericana de Física de Suelos (ELAFIS) para organizar la VII versión de la Escuela, teniendocomo tema central la ‘Hidrologia de Suelos’.

Las Escuelas Latinoamericanas de Física de Suelos se han realizado desde 1986 en diferentespaíses de América Latina (Perú, Brasil, Argentina, Colombia, Venezuela y Cuba), y emergen comouna prolongación del College on Soil Physics que ofrece el Abdus Salam International Centre forTheoretical Physics, en Trieste, Italia.

La VII Escuela Latinoamericana de Física de Suelos tuvo como propósito principal la actualización yprofundización de los conocimientos sobre los recursos suelo y agua de los profesionales

latinoamericanos, haciendo énfasis en las características, propiedades y procesos físicos del suelo ysu interacción con el clima, así como la revisión de aspectos relacionados con metodologías deevaluación y predicción de las condiciones hidrológicas de los suelos y su participación en el manejosostenible de las cuencas hidrográficas. Asimismo, se puso mayor interés al tema de suelos y aguasen ambientes áridos, semiáridos y subhúmedos en los países de la región, incluyendo aspectosrelacionados con la física de suelos, la desertificación y técnicas y programas para prevenir y revertirlos procesos de degradación de tierras.

En los programas de las Escuelas siempre se ha contemplado, además de las sesiones de clases, elintercambio de ideas entre los asistentes, a través de una exposición relativa a sus experiencias, y enalgunas oportunidades la presentación de estas en carteles. No obstante, se ha querido dejar unaevidencia escrita sobre el avance de los temas tratados por los participantes, mediante la preparacióndel presente Compendio, cuya publicación es posible gracias al apoyo de la UNESCO.

La celebración de la VII Escuela Latinoamericana de Física de Suelos (ELAFIS), tuvo lugar gracias ala participación desinteresada de destacados profesionales de prestigiosas instituciones que actuaroncomo docentes en el curso, y gracias al apoyo de instituciones, como:- UNESCO, a través del Programa Hidrológico Internacional (PHI) y el Ministerio de la Administración

de la Ciencia e Innovación de la Comunidad de Flanders (Bélgica)- The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) (Italia)- Universidad de La Serena (Chile)- Dirección General de Aguas de Chile- Corporación Nacional Forestal IV Región, Chile- Oficinas de UNESCO de Montevideo y Santiago de Chile

Esperamos que se haya cumplido con los objetivos del Programa Hidrológico Internacional y la

ELAFIS y que este Compendio pueda contribuir al conocimiento de la Física de Suelos comoherramienta para la evaluación de procesos hidrológicos asociados a la caracterización y prevenciónde problemas ambientales en América Latina y El Caribe. Igualmente esperamos que estaexperiencia pueda repetirse en otras regiones

Deyanira Lobo Luján (Universidad Central de Venezuela, Venezuela)Donald Gabriels (Universidad de Gante, Bélgica)Guido Soto (CAZALAC, Chile)

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TABLA DE CONTENIDO

Página

Prefacio iii

Ildefonso Pla Sentís. Física de Suelos e Hidrología en América Latina 1

Achim Ellies, Ricardo Cabeza y Patricia Campos. Distribución de la capacidad de humectación en agregados

7

Oscar Seguel S. Efecto de la dinámica del agua en el comportamiento mecánico del suelo.

11

Jorge Alberto Cerana , Pablo Gustavo Fontanini , Oscar Duarte, Silvia Rivarola,Eduardo Díaz, Rene Benavidez. Permeabilidad saturada en Vertisoles. Uso del Permeámetro Guelph.

17

Marcelo Calvache Ulloa. Utilización de las sondas nucleares en Física de Suelos. 23 Maria da Glória Bastos de Freitas Mesquita y Sérgio Oliveira Moraes. Densidad de probabilidad como herramienta en la caracterización de la conductividad hidráulica saturada de los suelos

29

Germán Soracco. Relación entre la Conductividad Hidráulica Saturada y la Densidad Aparente en tres situaciones de manejo contrastantes

35

José E. Cuevas B. Efecto del contenido de agua sobre los cambios físicos y mecánicos en tres suelos bajo tránsito.

39

Naghely Mendoza y Marelia Puche. Caracterización de la sequía meteorológica en Venezuela

47

Valentina Toledo Bruzual y Diana Hernández-Szczurek. Estudio de la variabilidad temporal y espacial de las lluvias anuales de la Depresión de Carora, estado Lara,Venezuela

53

Eleonora Carol. Aspectos hidroquímicos del agua subterránea en el conurbano bonaerense, Argentina.

59

Lucía Salvo, Silvana Delgado, Fernando García Préchac, Jorge Hernández, PabloAmarante, Mariana Hill. Régimen hídrico de un Ultisol arenoso del noreste de Uruguay bajo plantaciones de Eucalyptus grandis vs. Pasturas.

65

Koen Verbist y Donald Gabriels. Modelización de la erosión hídrica en cuencas pequeñas

71

Kvolek, Claudio Miguel. Cantidad y calidad de sedimento bajo lluvia simulada en un suelo Vertisol con modificaciones en el tamaño de los agregados superficiales

77

Joei Jakeline Guillén Moncada y Oscar Antonio Silva E. Prioridades de atención conservacionista según los riesgos de erosión potencial y actual en la Cuenca media del Río Pao, Venezuela.

83

Eduardo Abel Rienzi. Efecto de enmiendas cálcicas y cobertura plástica sobre la infiltración y los procesos erosivos

89

Eduardo Martínez, S. Valle, P. Silva y E. Acevedo. Evolución de algunas propiedades físicas y químicas de un Mollisol asociadas a manejo en cero labranza.

95

Irlanda Isabel Corrales A., Edgar Amézquita C., Mariela Rivera y Luis F. Chávez.

Condiciones físicas de un suelo bajo diferentes sistemas de labranza y su efectosobre el comportamiento de cultivos y malezas en la Altillanura colombiana

101

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vi

Luis Silveira, Leticia Martínez y Jimena Alonso. Efecto de la sustitución de camponatural por plantaciones forestales sobre el escurrimiento ocasionado por tormentasen Uruguay

107

Diego Luis Molina L., Edgar Amézquita C. y Phanor Hoyos G. Construcción de capas arables en suelos oxisoles de la Altillanura colombiana

113

Roberto Pizarro T., Claudia Sangüesa P., Juan Pablo Flores V. y Enzo Martínez A.Investigación e innovación tecnológica en zanjas de infiltración y canales de desviación, en el Secano Costero e Interior de las Regiones VI, VII y VIII de Chile.

119

Elías Araya Salinas. El Sistema de Incentivos para la recuperación de suelos degradados en programas de conservación de suelos.

125

Loreto Sagardía A. Ley 18.450, Inversión privada en obras de riego y drenaje 131

Julián Herrera Puebla y Argelio Omar Fernández Richelme Acciones a tomar para la evaluación de las propiedades hidráulicas de los suelos cubanos

137

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Evaluación de parámetros y procesos hidrológicos en el suelo.VII Escuela Latinoamericana de Física de Suelos. La Serena, Chile, 2003

Física de Suelos e Hidrología en América Latina

Ildefonso Pla SentísDepartamento de Medio Ambiente y Ciencia del Suelo, Universidad de Lleida. Lleida (España)[email protected]

INTRODUCCIÓN

La vida sobre la tierra depende de las funciones de los suelos, productivas de alimentos yreguladoras de los recursos hídricos y de la calidad ambiental. Los suelos y el agua son al mismotiempo la base de la producción agrícola y la base para la manutención de los ecosistemas.

Los suelos cumplen funciones muy importantes en el ciclo hidrológico . Son uno de los principalesreservorios de agua dulce, y transforman las fuentes erráticas de agua de lluvia en una suplenciacontinua de agua a las raíces de las plantas, y en continuas descargas de agua al agua freática,a los torrentes y a los ríos.

Los procesos hidrológicos , en especial la infiltración y flujo de agua de lluvia o riego, determinanla movilización, transporte y acumulación de materiales solubles en agua y de contaminantes, deorigen natural o antropogénico. Por ello, la calidad de los recursos hídricos puede estar muyinfluida por los procesos hidrológicos en el suelo

La creciente disminución de fuentes de agua de calidad para los diferentes usos (consumohumano, riego, etc.) resalta la importancia de la conservación del agua además de la del suelo.Debido a la estrecha relación entre suelos y cantidad y calidad del agua se justifica que el uso,manejo y conservación de suelos y recursos hídricos se enfoque en forma integrada.

La Física de Suelos es la aplicación de los principios de la Física a la caracterización de laspropiedades del suelo y al estudio de los procesos del suelo responsables del transporte demateria o energía. Por lo tanto, la Física de Suelos es una subdisciplina tanto de la Física comode la Ciencia del Suelo

Hasta ahora los estudios en Física de Suelos han incluido temas relacionados con la estructuradel suelo, con la retención y movimiento de agua en el suelo en el campo, con la mecánica desuelos y con la salinidad de suelos, la mayoría de ellos referidos a propiedades físicas de lossuelos como medio para el crecimiento de las plantas, incluyendo aquellas que afectan eldesarrollo de las raíces y la utilización de agua del suelo por las plantas

A pesar de que los físicos de suelos aún deben preocuparse del estudio del ambiente físico delas plantas, ya que la producción agrícola seguirá siendo un aspecto crítico en relación a laalimentación de una creciente población en un mundo con limitados recursos suelo y agua, la

conservación de esos recursos frente a problemas de degradación y contaminación tanto poragentes agrícolas como no agrícolas, a niveles local, regional y global, se ha transformado enuna de las principales responsabilidades presentes y futuras de los físicos de suelos.Los físicos de suelos intervienen cada vez más en investigaciones hidrológicas a escala global,con especial interés en el componente de los procesos hidrológicos que ocurren en la superficiede la tierra, en cooperación con hidrólogos , climatólogos y modeladores del cambio climático.

HIDROLOGÍA Y DEGRADACIÓN FÍSICA DE SUELOS

El mal manejo de los recursos suelo y agua puede conducir a una fuerte degradación de suelos ytierras. La degradación de suelos ha sido definida como un descenso en la habilidad del suelopara cumplir sus funciones como medio para el crecimiento de las plantas, como regulador del

régimen hídrico , y como filtro ambiental, debido a causas naturales o antropogénicas

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La degradación de suelos y recursos hídricos es el principal factor que atenta contra lasostenibilidad de la utilización agrícola de las tierras en América Latina, lo que conduce acrecientes dificultades para producir los requerimientos de alimentos y fibras para su crecientepoblación. Como efectos indirectos de la degradación de suelos y agua, se presentan riesgoscrecientes de inundaciones, sedimentaciones, deslizamientos de tierra, etc., con características a

veces catastróficas, así como disminución de la biodiversidad, deterioro de la suplencia de aguaen cantidad y calidad, y efectos en cambios climáticos globales y sus consecuencias.

Los procesos de degradación de suelos y recursos hídricos están fuertemente ligados a través delas alteraciones desfavorables en los procesos hidrológicos determinantes del balance de aguaen el suelo y del régimen de humedad del suelo. Ellos están también determinados por lascondiciones climáticas y por el uso y manejo de los recursos suelo y agua. Sin embargo, a pesarde que ya generalmente es aceptado que hay una estrecha relación entre la conservación de losrecursos suelo y agua, aún en la mayoría de los casos son evaluados en forma separada, yconsecuentemente la predicción y prevención de los efectos derivados de su degradaciónresultan inadecuados en muchos casos. Esto aún reviste más importancia, considerando que seprevé que los cambios climáticos globales afectarían principalmente los procesos hidrológicos enla superficie de la tierra que están en su mayoría relacionados con el balance de agua en el

campo

El periodo máximo de crecimiento efectivo, tanto de vegetación natural como de cultivos desecano, depende en primer lugar de la duración del periodo efectivo de lluvias, y de ladisponibilidad de agua en el suelo. En tierras en pendiente, cuando no hay limitaciones detemperatura o de drenaje interno, la longitud del periodo potencial de crecimiento dependerá delas condiciones climáticas (lluvia y evapotranspiración potencial), de la distribución de la lluviaentre escorrentía e infiltración (afectada por los efectos de sellado superficial), y de la capacidadde almacenaje de agua en el suelo (determinado por la profundidad efectiva de raíces y laspropiedades de retención de agua del suelo). Por lo tanto, la escorrentía y la capacidad efectivade retención de agua del suelo, ambos componentes del balance de agua y afectados porprocesos de degradación del suelo, deben tomarse en cuenta, e incluso pueden serdeterminantes, en la evaluación y predicción de los efectos de dichos procesos de degradación

en la conservación de agua y en el crecimiento potencial de las plantas y producción de cultivos.

La erosión hídrica del suelo es el proceso de degradación del suelo con mayor influencia en laconservación de los recursos suelo y agua. Los procesos de erosión hídrica son causados por lasinteracciones del suelo, lluvia, pendiente, cubierta vegetal y manejo, y generalmente provocan oson causados por cambios desfavorables en el balance de agua del suelo y en el régimen dehumedad del suelo, y en las posibilidades de desarrollo y actividad radicular. La erosión del suelotiene efectos negativos directos sobre el crecimiento de las plantas y producción de los cultivos, yefectos indirectos fuera del sitio en el aumento de riesgos de inundaciones, sedimentaciones,deslizamientos de tierra, etc., a veces con carácter catastrófico. Es provocada pordeforestaciones, por introducción de cultivos estacionales que dejen el suelo desprotegido, porintensificación o abandono de actividades agrícolas, por sobrepastoreo, o por mal mantenimientode las plantaciones y de las estructuras de conservación.

El riego de tierras agrícolas ha sido considerado desde hace ya varios milenios como la maneramás efectiva de incrementar y regular la producción de alimentos, especialmente en zonas áridasy semiáridas. Frecuentemente estos beneficios no han sido sostenibles debido a la salinizaciónde los suelos, la cual puede conducir a una pérdida parcial o total de su capacidad productiva,causada por una degradación interna de sus propiedades químicas o físicas.

El desarrollo creciente de agricultura de riego es indispensable para la regularización eincremento de la producción de alimentos requeridos actualmente y en el futuro en varios paísesde América Latina. Dicho desarrollo se ve limitado por la creciente salinización de los suelos ypor la escasez y mayor salinidad de los recursos hídricos aún disponibles, y por el usocompetitivo de dichos recursos para otros fines. Aunque a nivel de América Latina el áreaafectada por procesos de salinización inducida por el hombre es mucho menor que el áreaafectada por procesos de erosión, este proceso de degradación es también muy importantedesde puntos de vista social, económico y ambiental, por los elevados costos de los desarrollos

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de agricultura de riego, por el uso y degradación de altas cantidades de recursos de agua cadavez más escasos, y por la decisiva contribución de las tierras bajo riego a la producción dealimentos en algunos países.

La introducción del riego en una zona provoca cambios drásticos en el régimen y balance de

agua y solutos en el perfil del suelo. Los problemas de salinidad son una consecuencia de laacumulación de sales en zonas y profundidades donde el régimen de humedad del suelo secaracteriza por fuertes pérdidas de agua por evaporación y transpiración, y por reducido lavadode las sales que permanecen. Esto ocurre cuando el manejo del agua de riego y drenaje no esadecuado para las condiciones particulares de clima, suelos, cultivos, fertilización, profundidad denivel freático, calidad de agua de riego, y sistema de riego.

El exceso de agua de riego requerido para lavar las sales acumuladas en el suelo, ya sea pararecuperar o prevenir la salinización, pueden causar otros problemas ambientales derivados de ladisposición y uso posterior de dichas aguas de drenaje. El problema se agrava porque esasaguas de drenaje pueden contener además de las sales naturales, residuos de fertilizantes ypesticidas - generalmente usados en grandes cantidades en la intensiva agricultura de riego - ,además de otros contaminantes contenidos en enmiendas orgánicas (residuos de animales,

compost) que suelen aplicarse, y en aguas servidas de origen urbano e industrial, no tratadas osólo parcialmente tratadas, de creciente uso para riego en muchas zonas con escasez de agua.Esta agua de drenaje puede contaminar aguas superficiales y subterráneas que vayan a usarsepara consumo humano, industrial o agrícola. En dichos casos, las prácticas y sistemas de riego ydrenaje deben perseguir una máxima eficiencia en el uso del agua de riego, reduciendo laposibilidad de pérdidas y contaminación de otras aguas, manteniendo al mismo tiempo las salesa profundidades del suelo fuera del alcance de las raíces de los cultivos.

La degradación de tierras depende en parte de las características de suelos y clima, pero sedebe fundamentalmente a un uso y manejo no apropiados de los recurs os suelo y agua. El aguaes el principal factor causante de la degradación de suelos, pero a su vez es el recurso másafectado por dicha degradación. Uno de los principales efectos de la degradación de suelos es lapérdida de capacidad de los suelos para regular el régimen hídrico tanto a nivel local como de

cuencas hidrográficas, lo cual afecta negativamente la suplencia regular de agua, en cantidadesadecuadas, para usos agrícolas, urbanos e industriales. Por otro lado, para lograr incrementar yregularizar la producción agrícola de las tierras, y para contrarrestar uno de los principalesefectos negativos de la degradación de suelos, crece la necesidad de utilizar agua para riego, locual puede llevar al agotamiento de las reservas de agua superficial y subterránea, y aincrementar la competencia de uso para otros fines. Por lo tanto este desarrollo agrícola no serásostenible, y de no encontrarse soluciones alternativas pudiera resultar en consecuenciascatastróficas dentro de unas décadas. Los objetivos supuestamente conflictivos de productividadde agroecosistemas y su vulnerabilidad a la degradación ambiental son controlados por losmismos factores (suelo, clima, topografía, manejo) y procesos hidrológicos fundamentales.

Por ello, el control de la degradación de tierras y sus efectos depende de una adecuadaplanificación del uso y manejo de los recursos suelo y agua. Para ello es necesario realizarpreviamente unas adecuadas identificación y evaluación de los procesos de degradación, y delas relaciones causa-efectos de los diferentes problemas generados, y predecir el efecto decambios en el uso y manejo de las tierras, y de eventos climáticos extraordinarios asociados acambios climáticos globales, sobre impactos ambientales relacionados con la conservación desuelos y agua. El monitoreo o seguimiento a nivel de campo, con observaciones y medicionesdirectas adecuadas, puede ayudar mucho a entender mejor cómo ocurren los procesos dedegradación de suelos y recursos hídricos, y los cambios que provocan las intervencioneshumanas. Esto es indispensable para la solución y desarrollo de prácticas efectivas deconservación adaptadas a cada condición particular de suelo y clima.

En América Latina, las políticas de desarrollo y de expansión agrícola en las últimas décadas hanllevado frecuentemente a procesos de degradación de suelos y agua, afectando negativamentecuencas hidrográficas importantes, con descensos en la productividad, aumentos en los costosde producción, e incremento en los problemas relacionados con la suplencia de agua,inundaciones, deslizamientos de tierra, sedimentación en embalses, etc., todos ellos con

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importantes consecuencias sociales y económicas. A pesar de que hay evidencias claras de quegrandes y crecientes áreas de tierras están siendo afectadas por diferentes procesos dedegradación de suelos, la mayoría de las evaluaciones existentes de los tipos, extensión eintensidad de degradación de suelos en América Latina no son muy precisas ni objetivas, debidoa inadecuada identificación y evaluación de dichos procesos, y de las relaciones causa-efectos

de los diferentes problemas.La degradación de tierras agrícolas y suelos en América Latina se debe generalmente a un uso ymanejo no adecuados de la tierra, frecuentemente generados por crecientes presiones sociales,económicas y políticas, derivadas de crecimiento de la población, políticas de mercadosinternacionales, falta de recursos y deuda externa. Sin embargo, en muchos casos la adopciónde sistemas integrales adecuados y sostenibles de uso y manejo de los recursos suelo y agua,se ve limitado por deficiencias en el conocimiento de los procesos hidrológicos asociados, y porla utilización de metodologías inadecuadas para la evaluación y monitoreo de dichos procesos.

HIDROLOGÍA Y DESERTIFICACIÓN

Desertificación es una etapa avanzada de degradación de tierras, cuando la cubierta vegetal

desciende por debajo de un determinado nivel (<35%). Es la disminución o destrucción delpotencial biológico de la tierra, que puede conducir finalmente a condiciones similares a las deun desierto, generalmente en climas áridos y semiáridos, pero a veces también en climas máshúmedos. En América Latina se considera que alrededor de un 25% de sus tierras estánsometidas a procesos crecientes de desertificación.

Los procesos de degradación de suelos y agua conducentes a desertificación de tierras, estánfuertemente asociados a cambios desfavorables en los procesos hidrológicos responsables delbalance de agua en el suelo y del régimen de humedad del suelo. Estos están afectados por lascondiciones climáticas y sus variaciones, y por los cambios en el uso y manejo de los recursossuelo y agua. Por lo tanto, para unos adecuados desarrollos, selección y aplicación de prácticassostenibles y efectivas de uso y manejo de las tierras será indispensable la utilización de unabase hidrológica para la evaluación y predicción de sistemas de conservación de suelos y agua

que impidan o controlen los procesos de desertificación. Sin esa base, las consideraciones sobregrados de desertificación son en gran parte subjetivas, basadas en criterios indirectos, y no enmediciones directas de parámetros hidrológicos .La evaluación de los procesos hidrológicos , bajo escenarios diferentes y cambiantes de clima,propiedades del suelo y uso y manejo de la tierra, con modelos de simulación flexibles basadosen esos procesos, puede ayudar a predecir y a identificar las causas biofísicas de ladesertificación a niveles local, nacional y regional en América Latina. Este es un paso previorequerido para una planificación de uso racional de la tierra, y para la selección y desarrollo deestrategias a corto y largo plazo, y de tecnologías para reducir o controlar los procesos dedesertificación, y los problemas asociados de naturaleza social, económica y de seguridad.

PREDICCIÓN DE PROCESOS DE DEGRADACIÓN DE SUELOS Y AGUA A TRAVÉS DE UNENFOQUE HIDROLÓGICO

Para poder lograr desarrollar, seleccionar y aplicar prácticas de uso y manejo de las tierras, quesean efectivas y sostenibles, se requerirá un enfoque hidrológico en la evaluación de losprocesos de degradación de suelos y agua. El principal objetivo debe ser evaluar los procesos hidrológicos pertinentes, y desarrollar metodología y técnicas para corregirlos o controlarlos bajodiferentes escenarios de suelos, clima, topografía y sistemas de uso u manejo. Con estopodremos suprimir o aliviar los efectos negativos, directos o indirectos, de la degradación desuelos y agua sobre el crecimiento de las plantas, sobre la sostenibilidad de la producciónagrícola, sobre la suplencia de agua en cantidades y calidad adecuadas, y sobre eventoscatastróficos como inundaciones, sedimentaciones, y deslizamientos de tierra.

La utilización del gran número de variables importantes relacionadas con los procesos dedegradación y sus interacciones, para determinar probabilidades y riesgos de degradación desuelos y agua, y su influencia en la producción de cultivos y daños ambientales, puede facilitarse

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con su integración en modelos. Aunque los modelos no den una simulación exacta de lassituaciones reales, permiten obtener resultados aproximados de acuerdo a las simplificacionesasumidas. Ayudan a entender situaciones complejas, mediante una descripción cuantitativa delos procesos más significativos, y por ello pueden usarse como herramientas para la toma dedecisiones para reducir o eliminar riesgos de degradación de suelos y recursos hídricos. Modelos

de simulación basados en procesos hidrológicos pueden ser muy útiles para integrar y convertirlos parámetros medidos o estimados de suelo, clima, plantas y manejo, en predicciones debalances de agua y regímenes de humedad en el suelo, para cada combinación particular deellos, ya sea actual o prevista, para una determinada medición de campo. Estudiosexperimentales y observaciones basados en procesos, y que provean datos más detallados bajocondiciones controladas pueden ayudar a simplificar los modelos, determinando qué procesosson más importantes a diferentes escalas temporales y espaciales, proveyendo además datospara calibrar y validar los modelos.

El régimen hídrico del suelo es también fundamental para modelar la dinámica y translocación decontaminantes como nitratos, metales pesados, pesticidas, etc., cuando la adición de agua deriego al suelo, conjuntamente con otros residuos o contaminantes, puede provocar cambiosdrásticos en el régimen y balance de agua y solutos en el perfil del suelo

Los resultados de los modelos de simulación basados en procesos hidrológicos , conjuntamentecon información obtenida en monitoreo directo en el campo, permiten hacer predicciones de losprocesos potenciales de degradación de suelos y recursos hídricos bajo condiciones cambiantesde clima, cultivos, manejo y situaciones sociales y económicas. Cuando se integran con sistemasde información geográfica (GIS), el modelaje y el monitoreo pueden proveer la base para laplanificación del uso y manejo sostenible de suelos y aguas. Las consideraciones finales a nivelestratégico sobre uso de los suelos, recursos hídricos y cambios estructurales deben tomar encuenta no solamente la información física y predicción de los procesos particulares, sino tambiénuna evaluación de cómo dicho uso y manejo pueden estar afectados tanto por los procesos enagroecosistemas específicos como por los efectos de políticas, manejo y condicionessocioeconómicas.

VII ESCUELA LATINOAMERICANA DE FÍSICA DE SUELOS

La Escuela Latinoamericana de Física de Suelos busca formar profesionales latinoamericanos,capaces de identificar, entender y evaluar las propiedades y procesos físicos del suelo, parapoder enfocar y realizar estudios y aplicar soluciones racionales y efectivas a problemas de uso ymanejo de tierras en sus respectivos países de América Latina, conducentes a una producciónagrícola sostenible y a la conservación de los recursos suelo y agua. Esta VII Escuela ha sidodedicada especialmente a la consideración de los procesos hidrológicos en el suelo, y suinteracción con el clima, en relación a la producción agrícola y forestal, y a los procesos dedegradación de suelos y agua conducentes a la desertificación de las tierras. El enfoque de laEscuela ha sido en parte descriptivo y teórico, y en parte aplicado, incluyendo aspectos deinstrumentación, técnicas de medición, y modelización de los procesos físicos e hidrológicos enel suelo y sus efectos.

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Distribución de la capacidad de humectación en agregados

Achim Ellies, Ricardo Cabeza y Patricia Campos.

Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, Universidad Austral de Chile, Casilla 567 Valdivia, [email protected]

INTRODUCCIÓN

Los compuestos orgánicos del suelo que incrementan la resistencia a la humectación, sonsiempre apolares. De éstos, las sustancias aromáticas o ésteres se encuentran en mínimascantidades en el suelo, pero su efectividad es muy alta cuando ocupan posiciones estratégicas(Ellies et al ., 1996). Cuando la adsorción de estas sustancias a los minerales es más intensa quela de las moléculas de agua, estas últimas se desplazan desde la superficie sólida. Estedesplazamiento se observa en términos macroscópicos como una resistencia a la humectación,en la cual se reducen las posibilidades de transporte de agua y aumenta la resistencia a la

dispersión de los agregados (Bachmann, 1988). Un manejo silvoagropecuario que degradacualitativamente la materia orgánica del suelo incrementa la capacidad de humectación, perotambién la susceptibilidad de los agregados a dispersarse (Ellies et al ., 1996).La capacidad de humectación de un suelo depende de la distribución cualitativa y cuantitativa dela materia orgánica, variando tanto espacial como temporalmente. Esto permite suponer que lacapacidad de humectación de las paredes externas de los agregados es mayor que la delmaterial ubicado al interior de ellos, ya que las variaciones de la materia orgánica al interior delos agregados es menor que en las paredes. Las sustancias orgánicas solubles bajan la tensiónsuperficial de la solución del suelo, de manera que pueden incorporarse al interior de losagregados a través de los poros finos.En esta investigación se analiza el cambio que experimenta la capacidad de humectación de lasdistintas capas de agregados en suelos bajo condiciones de pradera y bosque.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se midió la capacidad de humectación de dos suelos Hapludands, series Osorno y Pemehue ydos suelos Palehumults, series Fresia y Metrenco, todos provenientes del sur de Chile. Loscuat ro suelos se encontraban bajo manejo de pradera y de bosque. Las muestras fuerontomadas a dos profundidades, de 0-10 cm y 10-20 cm. De cada profundidad se seleccionaronagregados de 4 a 6,3 mm y 10 a 12,5 mm. A partir de los agregados se tomaron tres capas(externa, media e interna), que se obtuvieron raspando el agregado con la ayuda de un bisturí.El material proveniente de las capaz externas, medias e internas de los agregados, más la matrizdel suelo, fueron secados al aire y tamizados, seleccionando la fracción entre 38 y 63 µm. Estematerial se colocó en un portaobjeto y se midió el ángulo de contacto en una lupa con campo devisión horizontal (Burghardt, 1985), en la cual se aplica una gota de agua de 0,04 cm3. El ánguloformado entre la fase líquida, sólida y gaseosa fue medido con un goniómetro ubicado en el

ocular de la lupa.Se determinó el contenido de materia orgánica por oxidación húmeda (Page, 1982), para cadacapa de los distintos tamaños de agregados y la matriz.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la figura 1, se observan los valores de ángulo de humectación para las cuatro series de suelobajo pradera. Los mayores valores de ángulos de humectación, para ambos tamaños deagregados, correspondieron a las muestras de la serie Pemehue, Hapludand (Figura 1 A y 1 B),lo que representa una mayor resistencia a la humectación. El suelo con mayor capacidad dehumectación es el suelo Metrenco (Palehumult).

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Figura 1. Ángulos de humectación (º) para suelos bajo pradera. A) Capas provenientes de los agregados de 4 – 6,3 mm, B) capas provenientes de los agregados de 10 – 12,5 mm.

Existe una tendencia de aumento del ángulo de humectación hacia al interior de los agregados,excepto en los agregados de 10-12,5 mm del suelo Metrenco, los que presentan una situacióninversa respecto a lo observado en los otros suelos. La matriz de todos los suelos presentó unángulo de humectación significativamente menor que en los agregados. Estas relaciones puedendeberse a los cambios cuantitativos y cualitativos de la materia orgánica hacia el interior de losagregados producto de una menor oxigenación (Ellies et al ., 2002)

En la figura 2 se muestran los ángulos de humectación para las cuatro series de suelos bajobosque. Nuevamente, los ángulos de humectación son mayores en el suelo Pemehue en ambostamaños de agregados. Además, en este suelo los valores de ángulo de contacto bajo bosqueson mayores para el mismo suelo bajo pradera.Para el suelo Fresia (Palehumult) existe una tendencia de aumento del ángulo de humectacióndesde el exterior hacia el interior del agregado en ambos tamaños (4 a 6,3 mm y 10 a 12,5 mm),y a su vez este es mayor que en la matriz, lo que concuerda con la mejor agregación de estossuelos.En la figura 3, se presenta la relación entre el contenido de materia orgánica y el ángulo dehumectación para los grupos de suelos.En ambas profundidades el ángulo de humectación presenta un aumento con relación a unaumento de la materia orgánica. Sin embargo, en el suelo Metrenco (Palehumult), el aumentodel contenido de materia orgánica no permite explicar aumentos en el ángulo de humectación.Se observa además que la profundidad tiene un efecto importante sobre el ángulo de contacto,en los suelos bajo bosque a una profundidad de 10-20 cm (Figura 3 B), existe una disminución deesta propiedad, esto se puede deber a que los mismos suelos bajo pradera presentan unahomogeneización de la materia orgánica en profundidad.

A

0

20

40

60

80

100

120

Fresia Metrenco Osorno Pemehue

A n g u l o d e c o n t a c t o ( º )

B

0

20

40

60

80100

120


A n g u l o d e c o n t a c t o

( º )

Externa Media Interna Matriz

Agregados de 4 - 6,3 mm


A

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B

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40

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A n g u l o d e c o n t a c t o

( º )




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Según Ellies et al. (2002) el ángulo de contacto es mayor en las capas superficiales que en lassubsuperficiales, lo cual se ve más marcadamente en los Hapludands, tanto bajo bosque comopara los que se encuentran bajo pradera.

Figura. 2. Ángulos de humectación (º) para suelos bajo bosque. A) Capas provenientes de agregados de 4 – 6,3 mm, B) Capas provenientes de agregados de 10 – 12,5 mm.

CONCLUSIONES

Según los resultados presentados se puede concluir que:- Existe una tendencia de aumento del ángulo de contacto hacia el interior de los agregados,

tanto para los suelos bajo bosque como bajo pradera.- Existe tendencia de aumento del ángulo de contacto al incremento de materia orgánica, siendo

más claro para los suelos Hapludands.- El ángulo de contacto es menor en las capas subsuperficiales, siendo esto más marcado en los

suelos bajo bosque.

A

0

20

40

60

80

100

120



B

0

20

40

60

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120






A

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B

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20

40

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120






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Figura 3. Relación entre el ángulo de humectación y el contenido de materia orgánica para distintos suelos

y manejos. A) Capa de 0-10 cm y B) Capa de 10-20 cm. (a) manejo de pradera y (b) manejo de bosque.

REFERENCIAS

Bachmann J. 1988. Auswirkung der organischen Substanz verschiedenen Zersetzungs -grades auf diephysikalischen Bodeneigenschaften. Diss. Univ. Hannover.

Burghardt, W. 1985. Determination of the wetting characteristics of peat soils extracts by contact anglemeasurements. Z. Pflanenzenernähr Boden. 148: 66-72.

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A

0

20

40

60

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100120

140

0 5 10 15 20 25 30

Contenido de Materia Orgánica (%)


B

0

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80

100

0 3 6 9 12 15 18


A n g u

l o d e c o n t a c t o ( º )

Fresia (a) Metrenco (a) Osorno (a) Pemehue (a)

Fresia (b) Metrenco (b) Osorno (b) Pemehue (b)

Estrata 0 – 10 cm

Estrata 10 – 20 cm

A

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0 5 10 15 20 25 30



B

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20

40

60

80

100

0 3 6 9 12 15 18


A n g u

l o d e c o n t a c t o ( º )

Fresia (a) Metrenco (a) Osorno (a) Pemehue (a)

Fresia (b) Metrenco (b) Osorno (b) Pemehue (b)

Estrata 0 – 10 cm

Estrata 10 – 20 cm

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Efecto de la dinámica del agua en el comportamientomecánico del suelo.

Oscar Seguel S.Universidad Austral de Chile. Facultad de Ciencias Agrarias, Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos. Casilla 567, Valdivia, Chile . [email protected] Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Agronómicas, Departamento de Ingeniería Agraria y Suelos.Casilla 1004, Valdivia, Chile . [email protected]

INTRODUCCIÓN

La teoría de la tensión efectiva desarrollada por Bishop (1959) señala que, en suelos nosaturados, ésta se transmite por las tres fases y queda determinada por:

σ’ = (σ - ua) + X (ua - uw) (1)

Donde σ’ es la tensión efectiva sobre la fase sólida, σ la tensión total, ua la presión de aire, X elfactor de saturación y uw la presión de agua (Fredlund y Rahardjo, 1993). Como el espacioporoso lleno de aire es el primero en comprimirse cuando existe una continuidad de poros haciael exterior, la tensión efectiva es:

s' = σ - X ? (2)

Donde ? es el potencial mátrico. El factor X depende del grado de saturación del sistema poroso,de las propiedades hidráulicas y del arreglo de las partículas del suelo. La resistencia del sueloaumenta cuando la disminución del potencial mátrico excede la disminución del factor X, porende cada suelo tiene una máxima resistencia para un determinado potencial mátrico (Horn et al ,1995).

Los antecedentes señalan que el comportamiento del potencial mátrico durante una pruebamecánica de corte o consolidación es variable, y su cambio depende de la agregación y ladistribución del tamaño de poros (Bohne y Lessing, 1988; Horn et al , 1995). Cuando un suelo nosaturado se somete a un estrés externo, en una primera fase la porosidad gruesa disminuye ensu diámetro, lo que provoca una re-distribución del agua del suelo, con la disminución delpotencial mátrico y un aumento del factor X. Esto se traduce en el aumento de la resistencia delsuelo (Horn, 1993; Horn et al , 1994). Si el estrés aumenta, el re-arreglo de partículas generameniscos de agua convexos (presión de agua), la resistencia disminuye y el suelo se corta odeforma (Bohne y Lessing, 1988).La superficie silvoagropecuaria de la zona sur de Chile es dominada por suelos Andisoles(localmente llamados trumaos y ñadis) y suelos Ultisoles (localmente llamados Rojo Arcillosos),los cuales ocupan el 50 a 60% de la superficie arable del país (Besoaín, 1985).Los suelos del Orden Andisol poseen una alta retención de fósforo, un abundante contenido de

hierro y aluminio en solución y una baja densidad aparente. Del punto de vista físico-mecánico, labaja densidad aparente (< 0,85 Mg m-3), asociada a una alta porosidad y una microagregaciónen unidades esféricas, le confiere a estos suelos una muy buena aptitud para sustentar diferentesniveles de manejo (Ellies, 1988; 1995). Los Ultisoles presentes en esta zona poseen altoscontenidos de fracción arcilla, con abundancia de alófana, baja saturación de bases y altadensidad aparente. Ambos tipos de suelos poseen elevados contenidos de materia orgánica(Ellies, 1986).Al dominar las fracciones texturales medias a finas, se espera que las propiedades mecánicas deestos suelos tengan una fuerte dependencia del potencial mátrico. Dada su excelente agregaciónsuperficial, se espera que el comportamiento del potencial mátrico de un suelo Andisol duranteuna prueba mecánica sea similar a la de los suelos de mineralogía cristalina descritos en laliteratura.En este trabajo se presentan resultados de un proyecto de investigación y de una tesis doctoral,

ambos desarrollados en el laboratorio de suelos de la Universidad Austral de Chile. El objetivoprincipal es cuantificar la dependencia de las propiedades mecánicas con el cambio de uso del

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suelo, pero para el presente artículo el objetivo específico es establecer la dependencia de laspropiedades mecánicas con la dinámica del potencial mátrico del agua del suelo.


Se utilizaron muestras no disturbadas de suelos con influencia de cenizas volcánicas, más unAlfisol de la zona Central, también con algún grado de aporte de cenizas. Las muestras fueroncolectadas entre los 35 y 41° Latitud Sur, con precipitaciones anuales variables entre 500 y 1500mm de norte a sur, respectivamente. Los suelos y algunas de sus características se encuentrandetallados en el cuadro 1.

Cuadro 1. Clasificación taxonómica, ubicación y algunas propiedades importantes de los suelos estudiados

Arcilla‡ Limo‡ Serie Clasificacióntaxonómica†

Ubicación Materiaorgánica (%)‡

(%)Mariposa Ochreptic Haploxeralf 35° 50’ S 3,8 38,7 56,1Pemehue Pachic Fulvudand 38° 80’ S 18,9 22,5 67,3

Metrenco Typic Palehumult 38° 70’ S 7,5 48,0 43,5Osorno Typic Hapludand 40° 60’ S 23,0 39,1 50,9Fresia Typic Hapludult 40° 80’ S 13,1 61,3 30,3

† Fuente: USDA (1998).‡ Fuente: Mella y Kühne (1985).

El muestreo se realizó en sectores cercanos con bosque o matorral nativo y pradera de más decuatro años de establecimiento. Se tomaron muestras en profundidades de 0-10 y 10-20 cm paracontrastar la agregación superficial. Para la Serie Osorno también se tomaron muestras de 40-60cm. Las evaluaciones generales correspondieron a la densidad aparente, por el método delcilindro y el terrón; la distribución de tamaño de poros, a través de la olla de presión y; laconductividad hidráulica saturada, mediante una metodología de carga constante.Las pruebas mecánicas evaluadas correspondieron a la resistencia tensil no confinada de los

agregados (Blazejczak et al , 1995), la capacidad de soporte, mediante consolidación confinadacon drenaje libre (Hartge, 2000) y la resistencia al corte, mediante caja de corte directo (Kézdi,1980) a una velocidad de 1 cm h-1. La prueba de consolidación se realizó con cargas crecientesde 6,25; 12,5; 25; 50; 100; 200; 300; 400 y 800 kPa, con intervalos de 10 minutos entre cadacarga. Las muestras de la Serie Osorno se consolidaron con intervalos de 10 y de 30 minutos. Lacapacidad de soporte se estimó a partir de la metodología gráfica propuesta por Casagrande(Dias Junior y Pierce, 1995), mientras que las propiedades de corte se determinaron a partir de larecta de Coulomb, mediante un ajuste de regresión lineal. Las muestras fueron evaluadas adistintas tensiones mátricas, desde saturado a seco al aire. Para las muestras de la SerieOsorno, se midió el cambio del potencial mátrico durante las pruebas de consolidación y corte.Todos los análisis consideraron tres repeticiones, excepto la prueba de corte, la cual se realizócon cinco repeticiones.


El cuadro 2 presenta los resultados de la capacidad de soporte de los suelos, determinada apartir de la curva de consolidación y para distintos equilibrios de tensión mátrica. Se incluye elrango de variación de la densidad aparente.Como era de esperar, la capacidad de soporte aumenta a medida que el suelo se seca, pero lamuestra subsuperficial de la pradera de la Serie Pemehue tuvo un comportamiento contrario a loesperado. Los suelos Andisoles poseen una marcada condición estructural, con agregados biendefinidos en superficie, pero en profundidad disminuye rápidamente el contenido de carbonoorgánico y la estructuración. Para el caso de la Serie Pemehue, éste corresponde a un Andisol

joven, donde los ciclos de secado y humedecimiento no han sido lo suficientemente intensoscomo para lograr el ordenamiento de las partículas en agregados estables, por lo que en suestado actual se comporta como un material arenoso, ya que al secarse pierde cohesión.

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Cuadro 2. Valores de preconsolidación (kPa) y densidad aparente (Mg m -3 ) de los suelos .

Serie Tensión(kPa)

Bosque0-10 cm

Bosque10-20 cm

Pradera0-10 cm

Pradera10-20 cm

Densidadaparente(Mg m -3)

-1600 215 252 251 266-60 59 98 76 105 0,60 - 0,80

OsornoAndisol

-1 38 65 50 88-1600 188 77 204 29-60 14 56 55 53 0,30 - 0,66

PemehueAndisol

-1 6 15 37 56-1600 259 249 169 167-60 68 41 64 84 0,68 - 0,86

FresiaUltisol

-1 61 22 46 72-1600 145 132 107 164-60 24 29 69 156 0,73 - 1,13

MetrencoUltisol

-1 23 32 72 88-1600 231 233 173 200-60 79 123 101 156 1,19-1,50

MariposaAlfisol

-1 81 86 31 77

Estos resultados se corroboran en el cuadro 3, donde se presentan los valores de cohesiónderivados de la recta de Coulomb.

Cuadro 3. Valores de cohesión (kPa) de los suelos en función del potencial mátrico.

Serie Tensión(kPa)

Bosque0-10 cm

Bosque10-20 cm

Pradera0-10 cm

Pradera10-20 cm

-1600 32 39 82 54

-60 21 31 26 36

Osorno

Andisol-1 21 26 18 14

-1600 24 2 23 0-60 6 8 18 5

PemehueAndisol

-1 3 7 12 8-1600 50 48 55 64-60 24 15 26 21

FresiaUltisol

-1 2 9 22 27-1600 23 54 36 75-60 10 21 25 17

MetrencoUltisol

-1 9 15 15 9-1600

58 65 98 81-60 30 20 27 22Mariposa

Alfisol-1 24 27 19 11

Nuevamente se observa el efecto de la tensión mátrica, cuya disminución ocurre a una mayortasa que la disminución del factor X, lo que resulta en una mayor tensión efectiva. El ángulo defricción interna manifestó la misma tendencia, ya que los cortes se realizaron con cargasnormales bajas (< 60 kPa), lo que permitió manifestar el roce entre los agregados. Las muestrasde 10-20 cm de la Serie Pemehue se comportan como un material arenoso, esta vez en ambostipos de manejo, donde a medida que el suelo se seca pierde cohesión. Al evaluar los agregadosindividuales de la Serie Osorno mediante la prueba de resistencia tensil, se observó también unafuerte dependencia de los resultados en función del potencial mátrico (Figura 1).A medida que el suelo se seca, el aumento de la resistencia tensil en las muestras

subsuperficiales ocurre a una menor tasa respecto a la muestra superficial, lo que indicaría que,en suelos Andisoles, el comportamiento similar a un suelo arenoso se encontrará en función delgrado evolutivo del suelo (profundidad de muestreo).

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Figura 1. Resistencia tensil (kPa) de agregados de la Serie Osorno en función del potencial mátrico (pF, log hPa de tensión).

En el horizonte de 40 a 60 cm, los procesos de formación de suelo, con la consecuenteagregación, han sido menos intensos, debido a la menor exposición a las condiciones climáticas.Los agregados de este horizonte también poseen una menor estabilidad al agua, debido al bajocontenido de Carbono orgánico (0,54%, versus el horizonte de 0-10 cm, con 5,9%), lo que setraduce en una ausencia de resistencia tensil a potenciales mátricos de –10hPa, derivado de laextrapolación de la recta de ajuste. Por su parte, los agregados del horizonte superficial,altamente estables al agua, tendrían una resistencia tensil aún en condiciones saturadas.Hasta el momento se ha discutido la dependencia de las propiedades mecánicas considerando alpotencial mátrico como un factor constante. Sin embargo, en las muestras de la Serie Osorno semidieron los cambios de la tensión del agua, tanto en las pruebas de consolidación como en lasde corte. La figura 2 presenta la variación de esta propiedad durante la consolidación demuestras superficiales con distintos equilibrios mátricos iniciales.

El proceso de carga de la figura 2 se realizó con dos intervalos de tiempo entre etapas deaumento de la carga normal, el de 10 minutos como metodología estándar al determinar lacapacidad de soporte, y el de 30 minutos para asegurar el movimiento de agua sin generarcargas neutrales entre etapas de carga. El descenso inicial que se esperaba a consecuencia delcambio en los tamaños de poros con aire fue más claro cuando la prueba se realizó con unamayor cantidad de poros con aire (tensiones iniciales de –250 hPa).

Figura 2. Cambio en la tensión del agua durante la prueba de consolidación (Andisol, Serie Osorno, 0 - 10 cm). Las flechas indican el momento en que se aplicó una carga normal de 300 kPa.

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

0 100 200 300 400 500

Tiempo (min)

P o t e n c i a l m á t r i c o ( h P

a )

10 minutos

30 minutos

y = 8.3774x - 8.4108

R2 = 0.94

y = 4.503e0.609x

R2 = 0.8957

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5

pF

R e s i s t e n c i a

( k P a )

0-10 cm

40-60 cm

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Sin embargo, el potencial mátrico se mantuvo más o menos constante, hasta el momento en quela carga normal aumentó a 300 kPa, indistintamente del potencial mátrico inicial y del intervalo detiempo entre cargas. El cambio en el potencial mátrico es más significativo en las muestrasconsolidadas con una alta tensión mátrica inicial, ya que en esta condición se desarrollan cargasneutrales (valores positivos) que contribuyen a disipar las cargas externas y que explican los

valores de capacidad de soporte en suelos saturados, donde el sistema poroso lleno de aguacontribuye a disipar cargas a través de la fase líquida.Para el caso de las pruebas de corte, junto con la carga normal se aplica un esfuerzo tangencial,que provoca una discontinuidad del sistema poroso. Es decir, aún con una muy baja velocidad decorte, el flujo de agua se ve restringido, lo que favorecerá la generación de tensiones neutrales.Las figuras 3 y 4 muestran resultados representativos de las pruebas de corte.

Figura 3. Resistencia, asentamiento y potencial mátrico en pruebas de corte directo del Andisol Serie Osorno con carga normal (a) mayor a 200 kPa y (b) menor a 200 kPa. Las muestras inicialmente se encontraban a una tensión mátrica de –60 hPa.

Figura 4. Resistencia, asentamiento y potencial mátrico en pruebas de corte directo del Andisol Serie

Osorno con carga normal (a) mayor a 200 kPa y (b) menor a 200 kPa. Las muestras inicialmente se encontraban a una tensión mátrica de –300 hPa.

Indistintamente del potencial mátrico inicial, una carga normal mayor a 200 kPa generó unaumento del potencial mátrico, hasta llegar a valores de presión de agua. La naturaleza dinámicade la prueba de corte, con un esfuerzo normal constante y un esfuerzo de corte creciente, traecomo consecuencia que la generación de cargas neutrales ocurra con cargas normales de menormagnitud, respecto a las pruebas de consolidación, efecto que es mucho más claro mientras máscercano a saturación se encuentre el suelo. Por lo tanto, existiría una carga normal crítica a partirde la cual se genera presión de agua en el sistema poroso, y que depende de los esfuerzosexternos. Sin embargo, cuando la carga normal no supera este valor crítico, los agregados no sedestruyen, el sistema poroso mantiene su funcionalidad, y la tensión efectiva aumenta.La importancia de estos resultados radica en que los suelos sufren procesos acoplados, en que

se asocian cambios de tipo mecánico (compactación, corte) con cambios en la hidrología delsuelo (variación del potencial mátrico), afectando la resistencia mecánica y los flujos de agua yaire. El entender estos fenómenos asociados permitirá establecer mejores estrategias de

0

50

100

150

200

250

300

0 40 80 120

Tiempo (min)

R e s i s

t e n c i a ( k P a )

-80

-40

0

40

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P o t en ci al ( h P a )

a s en t a mi en t o

( 1 / 1 0 m m )

resistenciaasentamientopotencial

0

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0 20 40 60 80

Tiempo (min)

R e s i s

t e n c i a ( k P a )

-80

-40

0

40

80

P o t en t i al

( h P a )

a s en t a mi en t o

( 1 / 1 0 m m )

resistenciaasentamientopotencial

a b

0

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100

150

200

250

300

0 50 100

Tiempo (min)

R e s i s t e n c i a ( k P a )

-200

-150

-100

-50

0

50

P o t en t i al ( h P a )

a s en t a mi en t o ( 1 / 1 0 m m )

resistenciaasentamiento

potencial

0

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20

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50

0 20 40 60 80

Tiempo (min)

R e s i s t e n c i a ( k P a )

-200

-150

-100

-50

0

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P o t en t i al ( h P a )

a s en t a mi en t o ( 1 / 1 0 m m )

resistenciaasentamiento

potencial

a b

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labranza, lo que contribuirá al uso más eficiente de los recursos energéticos y a una mejorconservación del suelo.

CONCLUSIONES

- Las propiedades mecánicas dependen fuertemente del potencial mátrico (Ψm) del agua delsuelo. Mientras más negativo es el ? m, mayor es la capacidad de soporte, la cohesión y la

resistencia tensil. Este principio no sería aplicable a suelos con dominancia de poros gruesos,donde la disminución del volumen de poros con agua es mayor que la disminución delpotencial mátrico, resultando en una pérdida de cohesión a medida que el suelo se seca.

- La resistencia tensil de agregados individuales en función del Ψm tiene relación con loscomponentes del suelo, principalmente materiales coloidales y carbono orgánico, y con elgrado evolutivo de la estructura. Durante un evento mecánico, inicialmente el Ψm puededisminuir, pero su comportamiento posterior afectará la tensión efectiva en una dirección ymagnitud que depende del grado de saturación del sistema poroso del suelo y de los estresesexternos.

- En el suelo Andisol de la Serie Osorno se determinó una carga normal (σn) crítica, que

corresponde a aquélla que provoca una condición de inestabilidad del suelo. Durante unaprueba mecánica, la σn crítica resulta en un ascenso en el potencial mátrico debido a cambiosen la distribución del sistema poroso, pudiendo generarse cargas neutrales.

- La σn crítica es menor en fenómenos de corte (200 kPa) que en procesos de consolidación(300 kPa) debido a que en el corte los estreses son bidireccionales, por lo que la funcionalidaddel sistema poroso se afecta en mayor grado.

REFERENCIAS

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Permeabilidad saturada en Vertisoles. Uso delPermeámetro Guelph.

Jorge Alberto Cerana

, Pablo Gustavo Fontanini , Oscar Duarte, Silvia Rivarola,Eduardo Díaz , Rene BenavidezFacultad de Ciencias Agropecuarias - Universidad Nacional de Entre Ríos, Argentina [email protected]

INTRODUCCIÓN

La determinación de los parámetros hidráulicos en suelos de texturas arcillosas exige laselección de técnicas especiales que se adecuen a esas condiciones. Las dificultades sonmayores en suelos Vertisoles, expansivos y que se agrieten al secarse. (Bouma y Loveday, 1988). Las técnicas de medición y monitoreo empleadas en suelos arenosos o francos puedenproducir resultados erróneos en suelos arcillosos y son inútiles en suelos expansivos. (Bagarello

1993.). El Permeámetro de Guelph (Reynolds y Elrick 1985a) permite efectuar determinacionesen condiciones de campo, en la zona no saturada del suelo. Este método se sustenta en losanálisis efectuados por Richards, que ha encontrado una solución efectiva de cálculo de laConductividad Hidráulica Saturada (Kfs), considerando el flujo tridimensional del agua en el suelo,a partir de un hoyo en donde se mantiene una Carga Hidráulica ( H) constante.Las primeras experiencias con el Permeámetro de Guelph en Argentina fueron las realizadas porBenavídez y Bricchi (1995), que trabajaron en suelos franco arenosos de Río Cuarto, Córdoba,habiendo encontrado ventajas sobre otros métodos.El objetivo del presente trabajo es la determinación de Kfs en suelos expansivos dedicados a laproducción de arroz en condiciones de alta humedad, utilizando el permeámetro de Guelph.


La Kfs se determinó en 3 localidades de la Provincia de Entre Ríos: San Salvador (Peludertargiacuólico) y Jubileo, (Peludert argiacuólico), Villa Mantero, (Peludert argiudólico (Entre Ríos) yen una localidad de la Provincia de Corrientes, Monte Caseros (Peludert típ ico), (Figura 1),durante los años 2000 y 2001. Las determinaciones fueron realizadas a una profundidad entre los25-30 cm. y se totalizaron 27 ensayos. Para todas las mediciones se calculó el porcentaje dehumedad edáfica por secado en estufa y las texturas a la profundidad donde se efectuaron lasmedidas. (Cuadro 1).

Cuadro 1. Clasificación y Textura de los suelos bajo estudio

Textura profundidad5-30 cm

Provincia y

localidad

Subgrupos de

suelos arcilla limo arena(%)

Entre Ríos Argiudolic Peludert 37,00 48,20 14,80

Entre Ríos Argiacuolic Peludert 32,90 62,80 4,40

Corrientes Typic Peludert 38,90 58,00 3,20

La medición de la Kfs se realizó por medio del permeámetro de Guelph, SOILMOISTURE2800K1, instrumento que permite mantener una H constante, en un hoyo previamente barrenado.Mientras el agua fluye a través del suelo, la columna de agua en los reservorios del permeámetrodesciende, manteniendo estable la altura de H. Esta velocidad de descenso es registrada pormedio de una escala graduada a 0,1 cm, en intervalos constantes de tiempo, permitiendo

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lecturas correctas aún a muy bajos caudales. Cuando las velocidades de descenso se estabilizanobteniendo 3 ó 4 valores iguales o con diferencias menores al 5% se termina la medición. Con elvalor de velocidad de descenso estable obtenido se procede al cálculo de la Kfs,

Figura 1. Ubicación de las localidades

Las recomendaciones seguidas para su utilización en suelos Vertisoles, ajustadas por Cerana et al . (2002), fueron:

a. Uso del barrenoEl barreno incorporado en la caja de herramientas del Permeámetro de Guelph, no es

recomendable para realizar el orificio en condiciones de plasticidad, debido a la grancompactación y sellado que produce en los suelos Vertisoles, Si bien todos los barrenos alteran

el estado estructural de las paredes el barreno de hoja cortante, resulta más conveniente,debiendo considerarse las medidas del hoyo logrado. El cepillo descompactador que trae elpermeámetro, no produce mejoras en estas condiciones de trabajo; por el contrario cuando elsuelo se encuentra muy húmedo el enlodamiento y sellado de poros se ve aumentado con suuso.

b. Utilización de arena en el orificio barrenadoEl sellado de las ranuras de salida de agua del permeámetro, ocasiona subestimaciones en losvalores obtenidos de Kfs, y la inoperatividad del equipo. Lilly (1994) recomienda el uso de arenadentro del hoyo para evitar el sellado de las ranuras por el barro, facilitando el correctofuncionamiento del permeámetro en suelos de texturas finas.

c. Resultados negativos y solución de Elrick

La heterogeneidad que presentan los Vertisoles, junto con los cambios volumétricos sufridos porla humectación a través del tiempo; causaron que en todas las mediciones realizadas donde elsistema de dos cargas hidráulicas (procedimiento recomendado por el manual de instrucciones)

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arrojaran resultados negativos. Los resultados negativos de valores de Kfs indicarían unadistribución irregular de poros, la presencia de un pie de arado o la presencia de horizontes depequeño espesor. Lilly (1994). Para evitar la obtención de resultados negativos, se optó por lametodología recomendada por Elrick et al. (1989), a través de la única ecuación, con los valoresobtenidos por medio de una sola carga hidráulica. El uso de esta ecuación requiere la estimación

del factor a. El mismo surge de considerar las características del sitio de ensayo tales como tiposuelo, textura y estructura, lo que permite una correcta elección del valor de a, según cuadro 2

Cuadro 2. Valores de a recomendados por Reynolds para suelos según estructura y porosidad

Valor a Características del suelo0.01 Para suelos compactados, no estructurados o depósitos arcillosos lacustres o

marinos.0.04. Para suelos de texturas finas, arcillas no estructuradas0.12 Para suelos estructurados, arcillosos a franco, arenas finas no estructuradas0.36 Para suelos de texturas gruesas, arenosos o gravillosos, suelos muy estructurados.

La ecuación de Elrick et al (1989), considera para determinación del Kfs la carga hidráulicaaplicada, la capilaridad y el potencial gravitacional.

K fs = C . Q ( 2 . p . H 2 + p . a 2 . C + 2 . p . H . a -1 ) -1 (1)

Donde:Kf s : es la conductividad hidráulica saturada a campo.C: es un factor de la forma del bulbo de mojado adimensional.Q es el caudal de agua medido.H: es la carga hidráulica colocada dentro del orificio.α : parámetro que relaciona la textura y la estructura del sueloa: es el radio del orificio.

En la ecuación (1), los tres términos del denominador representan, respectivamente lacontribución de la presión hidráulica, la gravedad y la capilaridad para el total del flujo externo delorificio. De las observaciones efectuadas en el terreno, se seleccionó un valor α de 4 m-1 para lossuelos de texturas finas.

d. Elección de la Carga Hidráulica y condición de humedad.La capacidad de expandirse y contraerse de los Vertisoles, según sea su contenido hídrico,produce grandes variaciones estacionales en los valores de Kfs. En períodos de bajasprecipitaciones las arcillas expansivas se contraen, formando un complejo sistema de grietas ymacroporos. Al inicio del riego o de las precipitaciones, los valores de Kfs se asemejan a losmedidos en suelos arenosos. Por la misma capacidad de expansión y contracción que presentan

estos suelos, al secarse forman grietas, particularmente en el subsuelo que están asociadas alflujo "by pass" , que consiste en un rápido movimiento vertical del agua gravitacional atravesandohorizontes secos o insaturados. (Bouma y Loveday, 1988) (McIntyre et al, 1982). Paracomprender el movimiento del agua en suelos agrietables, (Talsma and Van der Lelie, 1976)(Figura 2) considera un modelo de infiltración donde las grietas del suelo irán cerrándose por elhinchamiento durante el humedecimiento.

Por otra parte al encontrarse muy húmedos, el Kfs es cercano a cero. Las mediciones realizadas,correspondieron a un período de altas precipitaciones y de balance hídrico positivo, en estascondiciones el suelo se mantuvo con alto contenido de humedad en el perfil, disminuyendo lamacroporosidad y aumentando la microporosidad por efecto del hinchamiento. El empleo de H de5 ó 10 cm, recomendadas por el manual, no alcanzaba a generar una presión suficiente paralograr el flujo del agua en el suelo, obteniendo valores de 0 mm h-1 de Kfs. Al aumentar H a

valores de 20 cm, no se encontraron valores nulos de Kfs, En todos los casos se considera quelos valores de Kfs están siendo subestimados debido al efecto de enlodamiento de las paredes

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del orificio producido por el barreno. Como el estudio plantea reproducir aproximadamente lascondiciones de permeabilidad durante el cultivo de arroz, la utilización de 20 cm de cargahidráulica podría simular mejor esta condición.

Figura 2 . Modelo de humedecimiento de Talsma y Van der Lelie, 1976


En el cuadro 3 se presenta la el resumen de las determinaciones realizadas. Las filas estánordenadas de acuerdo a los valores crecientes de Kfs medios, junto con los valores máximos ymínimos obtenidos para cada localidad

Los valores de Kfs mínimo fueron de 0.067 mm h-1 y los máximos de 0.395 mm h-1; estos bajosvalores de Kfs encontrados reflejan las restricciones al flujo del agua en estas condicioneshinchamiento. Es observable importante la disminución de los valores Kfs, debido al aumento delporcentaje de arcilla y la disminución del porcentaje de arena. Lilly (1994) realizódeterminaciones en suelos de Escocia con texturas desde franco arcilloso a franco arenoso,donde los valores de Kfs tomaron un rango desde 0.25 mm h-1 hasta 20 mm h-1. También losvalores encontrados son coincidentes con los Kf s orientadores expuestos por Young (1991): 0.4mm h-1 en los suelos de textura fina; 0.4 a 40 mm h-1 para suelos con buena estructura y > 40mm h-1 para suelos de textura gruesa.

Cuadro 3. Conductividad saturada Kfs, valores medios, mínimos y máximos por localidad .

Localidad Suelo W%

Nº depruebas

Kfs (mm h-1)Media

Kfs (mm h-1)Mínima.

Kfs (mm h-1)Máxima.

MonteCaseros

TypicPeludert 27 3 0.067 0.009 0.52

Jubileo ArgiacuolicPeludert 36.3 11 0.105 0.009 0.312

SanSalvador

ArgiacuolicPeludert 42.9 6 0.100 0.026 0.29

VillaMantero

ArgiudolicPeludert 38.5 7 0.395 0.017 0.66

W: Humedad gravimétrica

Bagarello y Provenzano (1996) considerando diferentes condiciones de humedad, de seco ahúmedo, obtuvo valores decrecientes de Kfs a medida que aumenta el contenido hídrico. Estoexplica que la condición de humedad afecta a la condición de permeabilidad. La naturaleza de los

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Vertisoles contraerse y expandirse, según sea su contenido hídrico, produce grandes variacionesen los valores de Kfs.Las mediciones realizadas correspondieron a un período de altas precipitaciones y de balancehídrico positivo. En estas condiciones el suelo se mantuvo con alto contenido de humedad en elperfil, disminuyendo la macroporosidad y aumentando de la microporosidad por efecto del

hinchamiento. Los bajos valores de Kfs encontrados reflejan las restricciones al flujo del agua enestas condiciones de hinchamiento.

La ensayos realizados muestran una amplia variabilidad espacial, que como muchas de laspropiedades físicas estudiadas en los campos dedicados a la producción de arroz, demuestranlas consecuencias del intenso sistema de laboreo-sistematización, y de las condiciones a lacosecha, como se informara en los trabajos de Pozzolo et al (2001) y Cerana et al (2002).

CONCLUSIONES

− El Permeámetro de Guelph constituye una herramienta válida para la medición de Kfs para losVertisoles y otros suelos arcillosos agrietables, si se toman precauciones particulares.

− El Permeámetro de Guelph es una herramienta de uso estándar y su adopción permite

comparar los valores de Kfs en suelos con distintas características texturales. Se hacomprobado la conveniencia del uso de H altas, de 20 cm, para suelos de textura fina con altoscontenidos de humedad. El rango de valores de Kfs encontrados, reflejan el comportamiento delos suelos Vertisoles y otros de características vérticas de la mesopotamia Argentina.

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Utilización de las sondas nucleares en Física de Suelos.

Marcelo Calvache Ulloa

Universidad Central del Ecuador. Facultad de Ciencias Agrícolas, Apartado A 25-20, Quito- [email protected]

INTRODUCCIÓN

Las actividades agrícolas se efectúan sobre una capa muy delgada de la superficie terrestre,cuando se compara con las dimensiones de la atmósfera y la litosfera. A pesar de su tamañomuy pequeño, el suelo es indispensable para la vida sobre los continentes, siendo el medio decrecimiento para las plantas autotróficas esenciales, que producen alimentos y fibras para elhombre y los animales. Sin el suelo, nuestro planeta no tendría una cubierta vegetal y todo tipode vida estaría limitado a los océanos.El suelo es un reservorio importante de los nuevos recursos hídricos. El suelo transforma las

lluvias de régimen discontinuo en descargas continuas conocidas como cursos de agua y ríos yen flujo continuo de agua hacia las raíces de las plantas. La capacidad de retención del suelo,que le permite almacenar agua de lluvia es del mismo orden de magnitud que la capacidad detodos los lagos. Un entendimiento físico adecuado de los procesos involucrados requiere deestudios detallados a diferentes niveles.Los estudios de aquellos procesos, como la conductividad hidráulica, que ocurre en el medioporoso del suelo requiere de una caracterización detallada de los tres componentes del sistemasuelo: sólido, líquido y gaseoso y para esto la sonda de neutrones es un equipo que presentaciertas ventajas (IAEA 1980), Greacen (1991), Reichardt et al (1997).La conductividad hidráulica (K) de los suelos, es un parámetro que indica la capacidad de lossuelos para transmitir el agua y es extremadamente dependiente de la humedad del suelo (θ).Por lo tanto, para un determinado medio poroso se define una función K(θ ) y todos los métodospara la determinación de la conductividad involucran la medición de la humedad del suelo. Entreestos métodos, muchos son adaptados para utilizarse con la sonda de neutrones, principalmenteaquellos utilizados en condiciones de campo. Como ejemplo se pueden mencionar los métodospresentados por Watson (1966); Libardi et al. (1980) y Sisson et al. (1980), citados por IAEA(1984), IAEA (1990). Dada la variabilidad espacial de esta característica física del suelo, esnecesario establecer criterios para obtener valores promedios en un campo consideradohomogéneo, en el cual se están realizando estudios de Balances Hídricos de cultivos agrícolas.

MATERIALES Y MÉTODOS.

Para la determinación de la función K(θ ) por los métodos arriba mencionados, se seleccionó unárea plana de 10 x 10 m (100 m2) en un suelo Typic Durustoll , ubicado en el centro experimentalLa Tola, en Tumbaco-Ecuador ( 00o 13’S; 78o 22’ W), altitud 2465 msnm). En esta área fueroninstalados tubos de acceso para la sonda de neutrones y tensiómetros en las profundidades de15 a 135 cm. Esta área fue inundada, manteniéndose una pequeña lámina constante de aguaarriba de la superficie del suelo, hasta que la velocidad de infiltración se estabilizó, lo que pudoser observado por medio de cilindros infiltrómetros. La velocidad de infiltración es el valormáximo de K = K0 que corresponde al valor de θ0 que es la humedad de saturación del suelo.Uno de los modelos más empleados para la función K(θ) es el exponencial:

[ ])(exp)( 00 θθγ θ −=K K (1)

Donde, el valor de γ es determinado a partir de mediciones hechas después de la infiltración ycuando el agua se distribuye y drena del suelo en ausencia de absorción por las raíces de lasplantas y evaporación. Terminada la infiltración, se inicia el proceso de redistribución del agua,gobernado principalmente por el potencial gravitacional, y el suelo sufre drenaje interno. La

superficie fue cubierta con una lona plástica, para evitar perdidas de agua por evaporación.Considerando el inicio de la redistribución como t = 0, se realizaron mediciones de humedad del

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suelo en varios tiempos y en las profundidades seleccionadas, obteniéndose datos de θ (z,t) como se muestran en el cuadro 1. Simultáneamente se efectuaron mediciones de potencial totaldel agua en el suelo ψ T = ψ m + z, donde ψ m es el potencial mátrico del agua en el suelo y z elpotencial gravitacional, obteniéndose los datos de ψ T (z,t) (cuadro 2). θ es fácilmente medido conla sonda de neutrones y ψ m con tensiómetros. Los cálculos de K pueden ser realizados a través

del método conocido como "método del perfil instantáneo" (Watson, 1966). Este método ha sidoutilizado por muchos investigadores para determinar la conductividad hidráulica de suelos biendrenados. Libardi et al 1980, Sisson 1980), citados por IAEA (1984). El método asume que latasa de disminución del agua almacenada en el perfil para la profundidad z (0≤ z ≤ L) durante laredistribución en ausencia de evaporación y absorción de agua por las raíces es equivalente a ladensidad de flujo de agua a la profundidad L, por lo tanto:

[ ]11

0

),(),()(

−−

⋅=

⋅

∫ =

zt

t L A

zdz

t

t z LK T T L

∂

∂ψ

∂

∂

∂

∂ψ

∂

∂θθ (2)

donde, la integral, que es la densidad de flujo del agua, y el gradiente del potencial total del aguaen el suelo son los valores observados a una profundidad L cualquiera. Esta integral puede serobtenida con el ajuste de los datos de A(L,t) (ecuación 2) al modelo A(L,t) = a + b ln t,obteniéndose el flujo de agua en L que es qL = b.t-1 para cualquier tiempo t. La gradiente depotencial ∂ψ T / ∂z puede ser obtenido de regresiones ψ T = c + dz, donde d = ∂ψ T / ∂z; o por elmétodo de la diferencia para un cierto intervalo de profundidades.


A continuación se presentan los resultados de un experimento de drenaje interno para ladeterminación de la conductividad hidráulica (Calvache y Reichardt 1996)El valor de la Conductividad hidráulica saturada, determinada por los infiltrómetros de anillos (K 0)fue de 2,26 cm/día, medida durante la infiltración en equilibrio dinámico.Los datos de humedad (θ) versus tiempo t (días) para las profundidades de suelo evaluadas se

presentan en el cuadro 1.Cuadro 1. Humedad del suelo durante el drenaje interno.

Profundidad (L) Humedad (cm3.cm-3) (θ)(cm) t = 0 t = 1 t = 3 t = 7 t=15

0 0,500 0,463 0,433 0,413 0,39630 0,501 0,466 0,432 0,414 0,39860 0,458 0,405 0,375 0,347 0,30790 0,475 0,453 0,438 0,423 0,414

120 0,486 0,464 0,452 0,440 0,427

Los datos de potencial total (ψ T) versus tiempo (días) para cada profundidad, calculadoconociendo el ψ m y z, se presentan en el cuadro 2

Cuadro 2 - Potencial total durante el drenaje interno.

Profundidad (L) Potencial Total (cm H2O) (ψ T)(cm) t = 0 t = 1 t = 3 t = 7 t = 1515 -18 -38 -69 -100 -13545 -47 -76 -104 -129 -16475 -76 -105 -135 -163 -200

105 -108 -141 -172 -206 -229135 -140 -172 -201 -240 -265

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Por el método de Watson (1966, citado en IAEA, 1990) se calcularon los almacenamientos deagua (ecuación 2) para valores de L=30, 60, 90 y 120cm, a partir de los datos del cuadro 1,cuyos resultados se muestran en el cuadro 3.Cuadro 3. Almacenamiento de agua en el suelo en función de la profundidad y el tiempo

Profundidad (L) Almacenamiento (L,t) (mm)(cm) t = 0 t = 1 t = 3 t = 7 t = 1530 150,1 139,4 129,5 124,1 119,160 291,8 266,8 248,0 234,8 220,290 435,2 402,8 377,6 359,3 340,9

120 580,8 540,2 511,2 488,.9 466,1

Con estos datos se realizaron las regresiones lineales de A(L,t) versus ln t [ t lnb+a=t)A(L, ] para cada profundidad. Los flujos de agua qL son obtenidos para cada tiempo t a través de larelación qL= b.t-1 que es la derivada del almacenamiento A en relación a t. Los flujos fueronestimados por la ecuación 3 y los resultados se presentan en el cuadro 4.

ii

ii

Lt t

t LSt LS

t

t L Aq

−==

+

+

1

1 ),(-),(),(

∂∂ (3)

Cuadro 4. Flujo de agua (q L ) en las diferentes profundidades y en los diferentes tiempos

El próximo paso consiste en dividir estos valores de qL por los respectivos gradientes ∂ψ T / ∂z enL, para obtener los valores de KL. En el cuadro 2 se presentan los datos de ψ T en función deltiempo, obtenidos por tensiometria. Nótese que las profundidades de las lecturas con lostensiómetros son diferentes de aquellas donde se han realizado las medidas de humedad. Estose hace a propósito para calcular la gradiente en el punto en que se ha determinado θ. Porejemplo: para calcular la gradiente de ψ T en L = 60, utilizamos los tensiómetros inmediatamenteencima (45cm) y debajo (75cm) de esa profundidad:

[ ]30

)45()75(

60

T T

T T

grad z

ψ ψ ψ

ψ −==

∂∂

(4)

Como los flujos qL fueron medidos en tiempos intermedios, debemos también calcular las

gradientes en los mismos tiempos. Para ello se calculan los promedios de T ψ entre ti y t i+1 y seconstruye un nuevo cuadro (Cuadro 5)Luego se calculan los gradientes hidráulicos respectivos (Cuadro 6):Dividiendo los flujos qL por sus respectivas gradientes se obtienen los valores de conductividadhidráulica KL (Cuadro 7)

Cuadro 5. Valores de ψ T promedio en diferentes profundidades y tiempos

LT ψ (cm H2O)

(cm) t = 0,5 t = 2 t = 5 t = 1115 -28,0 -53,5 -84,5 -117,545 -61,5 -90,0 -116,5 -146,575 -90,5 -120,0 -149,0 -181,5105 -124,5 -156,5 -189,0 -217,5135 -156,0 -186,5 -220,5 -252,5

Profundidad (L) Flujo de agua qL(mm.día-1)(cm) t = 0,5 t = 2 t = 5 t = 1130 -10,7 -5,0 -1,4 -0,660 -25,0 -9,4 -3,3 -1,890 -32,4 -12,6 -4,6 -2,3

120 -40,6 -14,5 -5,6 -2,9

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Cuadro 6. Gradientes hidráulicos

L Gradiente ψ T (cm.cm -1)(cm) t = 0,5 t = 2 t = 5 T = 1130 -1,117 -1,217 -1,067 -0,967

60 -0,967 -1,000 -1,083 -1,16790 -1,133 -1,217 -1,333 -1,200120 -1,050 -1,000 -1,050 -1,167

Cuadro 7. Conductividad hidráulica (K L )

L Conductividad hidráulica KL (mm.día-1)(cm) t = 0,5 t = 2 T = 5 t = 1130 9,58 4,11 1,31 0,6260 25,85 9,40 3,05 1,5490 28,60 10,35 3,45 1,92

120 38,67 14,50 5,33 2,48

En seguida, para establecer las funciones K(θ), se necesita saber a qué valores de θL corresponden los valores de KL que se calcularon (Cuadro 7). Los datos de θ son para t j = 0; 1;3; 7 y 15 (cuadro 1), mientras que los valores de K son para ti = 0,5; 2; 5 y 11. Una forma esobtener las medias aritméticas de los θ dados en el cuadro 1. Hecho esto, se tiene, para cada L,cuatro pares de K y θ que nos dan los puntos para establecer las funciones K(θ).

Cuadro 8. Valores de K y θ

L = 30 cm L = 60 cm L = 90 cm L = 120 cm

K θ K θ K θ K θ 9,58 0,483 25,85 0,431 28,60 0,464 38,67 0,4754,11 0,449 9,40 0,390 10,35 0,445 14,50 0,4581,31 0,423 3,05 0,361 3,45 0,430 5,33 0,4460,62 0,406 1,54 0,327 1,92 0,418 2,48 0,433

El próximo paso es realizar regresiones lineales de ln K versus θ para cada profundidad L yverificar los valores de R2. Cuando son altos, las ecuaciones K(θ) serán de tipo exponencial. Dela regresión lineal de ln K versus θ con los datos del cuadro arriba, resultan las ecuaciones:

L = 30 cm ln K = -14,8786 + 35,763 θ R2 = 0,980L = 60 cm ln K = -8,8030 + 28,000 θ R2 = 0,987

L = 90 cm ln K = -24,5168 + 60,129 θ R2

= 0,995L = 120cm ln K = -27,9925 + 66,711 θ R2 = 0,995

Como los valores de R2 son altos, el comportamiento de K versus θ puede ser consideradoexponencial, según la ecuación 1, y las ecuaciones específicas para cada profundidad son:

L = 30 cm K(θ) = 3,45 x 10-7 exp (35,763 θ)L = 60 cm K(θ ) = 1,50 x 10-4 exp (28,000 θ)L = 90 cm K(θ) = 2,25 x 10-11 exp (60,129 θ)L = 120 cm K(θ) = 6,97 x 10-13 exp (66,711 θ)

La conductividad hidráulica saturada presenta un valor de K0 = 22,6 mm/día, medido en lasuperficie del suelo durante la infiltración. Veamos como este valor se compara con los valoresestimados por las ecuaciones indicadas arriba. Para esto, basta sustituir en ellas los valoresrespectivos de θ0 (saturación), que son los valores de θ en t = 0:

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L = 30 cm θ0 = 0,501 cm3.cm -3; K0 = 18,13 mm.día-1 γ = 35,76L = 60 cm θ0 = 0,458 cm3.cm -3; K0 = 55,65 mm.día-1 γ = 28,00L = 90 cm θ0 = 0,475 cm3.cm -3; K0 = 57,04 mm.día-1 γ = 61,13L = 120 cm θ0 = 0,486 cm3.cm -3; K0 = 83,89 mm.día-1 γ = 66,71

Teóricamente, al final del proceso de inundación e inicio de la redistribución del agua o "drenajeinterno" (t = 0), el agua se infiltra en equilibrio dinámico y K0 debería ser el mismo en cualquierprofundidad. Sin embargo quien determina K0 en el perfil es la capa de menor conductividad.Con las ecuaciones, se obtuvieron valores diferentes de K0. Esto era esperado, pues ellos fueroncalculados en la redistribución, y el horizonte de menor conductividad influye en todo el perfilprincipalmente en nuestro caso, donde el horizonte de menor conductividad es el superior y lascapas más profundas drenan más libremente. Otro aspecto importante es que las ecuacionesK(θ) son exponenciales, lo que resulta en grandes errores de K para pequeños errores demedida de θ.

En resumen, se observaron algunas diferencias de los resultados obtenidos con los diferentesmétodos para una profundidad dada. Como ejemplo, en el cuadro siguiente se presenta losvalores obtenidos para L = 90:

Método γ K0 (mm.día-1)Watson (1966) 60,13 57,04Libardi et al. (1980) 68,03 58,20Sisson et al. (1980) 67,65 57,91

Las diferencias observadas entre estos métodos se deben a que el método de Watson (1966)utiliza los valores de gradiente de potencial en su modelo mientras los otros dos métodossimplificados utilizan valores de gradientes unitarios de potencial. Esta simplificación es válida

para suelos homogéneos.

REFERENCIAS

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Densidad de probabilidad como herramienta en lacaracterización de la conductividad hidráulica saturada

de los suelos

Maria da Glória Bastos de Freitas Mesquita1 y Sérgio Oliveira Moraes2

1Universidade Federal de Lavras. Departamento de Ci ência do Solo. C.P. 37, Campus Universit ário, Lavras,Minas Gerais, Brasil. [email protected] 2 Universidade do Estado de São Paulo. Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiróz". Departamento de Ciências Exatas. C.P. 9, Piracicaba, São Paulo, Brasil. [email protected]

INTRODUCCIÓN

La conductividad hidráulica saturada (Ksat), debido a su importancia para informar sobre lacapacidad de transporte de agua, solutos y sustancias qu í micas en el suelo, debe ser bien

caracterizada, pues a partir de esta y utilizando modelos matemá

ticos se puede determinar laconductividad hidráulica del suelo (K) y as í obtener información sobre el movimiento de agua ysolutos. La Ksat puede también proveer información indirecta en cuanto a estructura y suestabilidad, correlacionándose con las propiedades fí sicas del suelo.En la literatura hay referencias que muestran que los valores de conductividad hidráulica saturadaen una misma área pueden ser muy variables, lo que se refleja en una gran amplitud total y altoscoeficientes de variación (Warrick y Nielsen, 1980; Kutilek y Nielsen, 1994, Cooke et al ., 1995;Hann y Zhang, 1996; Paz, 1996; Cooley, 1999; Moura et al ., 1999; Brejda et al ., 2000; Smesrud ySelker, 2001; Mesquita, 2001; Mesquita et al., 2002). Esto es un indicativo de que la propiedadvaría espacialmente y no es representada por una distribución de probabilidades simétrica y, porlo tanto no siempre una media aritmética o una mediana pueden ser asumidas como valoresrepresentativos de toda el área, debiéndose por lo tanto identificar la función densidad deprobabilidad que mejor se ajusta a los datos observados de Ksat para el área en estudio.

Pero la dificultad no se limita a identificar el tipo de distribución empírica subyacente, sino quehay que buscar la mejor forma de caracterizar la variable. Aunque la Ksat es dependiente depropiedades como la densidad, textura y porosidad, estas no siguen la misma distribución,llevando a un error razonablemente comun como es ignorar la variabilidad diferenciada entre laspropiedades físicas del suelo, considerando siempre el mismo número de muestras, dando por lotanto una sensibilidad diferente a varias medidas.El objetivo de este trabajo es identificar las distribuciones de las probabilidades que mejorcaracterizan la Ksat y variables correlacionadas, como densidad del suelo, densidad departículas, porosidad total, macro y microporosidad. Identificadas las distribuciones y por lo tantolas respectivas medidas de posición y dispersión, el trabajo discute una manera alternativa decaracterizar la Ksat.


Tres suelos con diferentes clases texturales fueron estudiados: un Latosol Rojo-Amarillentodistrófico típico (LVAd), con textura arcillo – arenosa, un Latosol Rojo distroférrico típico (LVdf),de textura arcillosa y un Neosol Quartzarénico órtico típico (Rqo) de textura arenosa,provenientes de la región centro-oeste del estado de San Paulo, en Brasil, localizados a 22º 41’de latitud sur, 47º 39’ de longitud oeste, y altitud de 550 m, aproximadamente.Se colectaron muestras disturbadas y no disturbadas en la capa de 0 a 20 cm de profundidad.Las muestras no disturbadas fueron tomadas con un tomamuestras tipo Uhland y cilindrosmetálicos de 7.2 cm de diámetro y altura. En el suelo LVAd se tomaron 70 muestras, mientrasque en los otros dos suelos, LVdf y Rqo, se tomaron 30 muestras.Para la determinación de la conductividad hidráulica saturada (Ksat) se utilizó el método delpermeámetro de carga constante (Youngs, 1991). Para la saturación previa se tomaron loscuidados descritos en Faybishenko (1995), Moraes (1991) y mas detalles pueden ser vistos en

Mesquita (2001).Después de la determinación de Ksat, las muestras fueron nuevamente saturadas y llevadas a

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mesa de tensión a – 0,006 MPa, para la determinación de microporosidad, conforme a Embrapa(1998).La porosidad total (PT, m3m-3) fue calculada utilizando la equación: PT = 1 - Ds/Dp y lamacroporosidad fue calculada por la diferencia entre PT y la microporosidad.La densidad del suelo fue determinada según Blake y Hartge (1986) y la densidad de partículas

por el método del balón volumétrico, descrito en Kiehl (1979).El análisis estadístico consistió en la obtención de las medidas de posición y dispersión, análisisde datos discrepantes, análisis gráficos de las rectas de Henry y prueba de Kolmogorov-Smirnovpara verificación de ajuste de los valores observados a la distribución estadística teórica normal(Campos, 1983; Clark y Hosking, 1986; Isaaks y Srivastava, 1989), finalizando con técnicasrobustas utilizadas para comparación de modelos conforme a Zacharias et al. (1996) y Sentelhaset al . (1997). Para el estudio de posibles valores discrepantes se consideró el diagrama de ramas y hojas, elresumen de cinco números, el análisis para datos discrepantes y la figura Box-plot , conforme aHoaglin et al. (1992), Libardi et al . (1996) y Mesquita et al ., (2002). El estudio estadí stico incluyó un análisis de los resultados en términos de probabilidad deocurrencia y de métodos adequados de determinación de parámetros poblacionales,considerando los resultados lognormalmente distribu í dos, (Parkin et al ., 1988; Parkin y Robinson,

1992).Para el cálculo de los parámetros de la distribución lognormal fue utilizado el método UMVUE(Uniformly Minimum Variance Unbiased Estimators), recomendado por Parkin et al . (1988), ypara el cálculo de los lí mites de confianza la metodologí a indicada por Parkin et al . (1990).


En el cuadro 1 se presenta un resumen estadístico para las variables densidad del suelo (Ds),densidad de partículas (Dp), Porosidad total (PT), macroporosidad (Macro), microporosidad(Micro) y conductividad hidráulica saturada (Ksat) para el Latosol Rojo-Amarillento distróficotípico (LVAd) de textura arcillo arenosa. Se observa que los valores de la media y mediana soniguales o muy próximos, con excepción de Ksat. Esto es indicativo de que los valores seencuentran distribuidos simetricamente alrededor de la media y de la mediana, y que estasmedidas pueden ser consideradas como valores típicos del conjunto de observaciones, o sea,que los resultados observados pueden ser resumidos por una de esas medidas. Para la variableKsat la diferencia entre el valor medio y el de la mediana es acentuada, verificándose que lamedia es 25% mayor que la mediana. Para las variables Ds, Dp, PT y Micro, se observa que laamplitud de variación de los datos no es muy acentuada, cuando es comparada con losrespectivos valores de la media y la mediana, o sea, que los datos no se distancian mucho deestas medidas de tendencia central, lo que refuerza las hipótesis de menor dispersión entre losdatos y la simetria de las distribuciones. Para la variable Macro la amplitud total es mas alta,indicando que hay una variación mayor entre los valores observados, lo que podría influenciaruna simetria de los mismos en torno de las medidas de tendencia central. Para la variable Ksatesta diferencia es aun mayor, siendo el valor máximo de Ksat treinta y tres veces mayor que elvalor mínimo.Lo mismo ocurre con medidas menos tendenciosas como los cuartiles y la amplitudintercuartílica. El analisis de las desviaciones estándar muestra que para las variables Macro yKsat, la desviación estándar fue mayor comparativamente a sus valores medios, lo que implicócoeficientes de variación mas elevados, indicando que existe una mayor variabilidad entre losdatos observados.El estudio muestra que la Dp tiene menor variación y que las variables Ds, PT y Micro, concoeficiente de variación igual a 7% tienen variabilidades semejantes, por eso todas pueden serclasificadas, según Warrick y Nielsen (1980), como de baja variación. La variable Macro, concoeficiente de variación igual a 20%, se encuentra el el límite de clasificación entre baja y mediavariabilidad, y la Ksat presenta alta variabilidad, con coeficiente de variación mayor que 70%.La importancia de esa constatación es que la utilización de un mismo número de muestras parala caracterización conjunta de esas propiedades llevaría a diferencias en la sensibilidad de losestimadores.

El tipo de asimetrí a que afecta a la Ksat es identificado por el signo del coeficiente de simetrí a,indicando en el caso, una asimetrí a a la derecha. Esto es suficiente para caracterizar ladistribución como no-normal, por lo tanto esta condición es reforzada por el elevado coeficiente

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de kurtosis.La identificación de candidatos a valores discrepantes es importante, principalmente por lasconsecuencias en la simetría de la distribución. Por el diagrama de ramas y hojas, el resumen delos cinco números y el análisis de límites críticos para datos discrepantes, determinadosconforme a Hoaglin et al ., (1992), Libardi et al., (1996) y Mesquita (2001), se observó que los

valores que inicialmente podrian ser considerados como discrepantes, no fueron confirmadoscomo tal, debiendo ser descritos por la función densidad de probabilidad de los resultadosanalíticos.

Cuadro 1. Resumen estadístico para las variables densidad del suelo (Ds, kg.m -3 ), densidad de partículas (Dp, kg.m -3 ), porosidad total (PT, m 3 .m -3 ), microporosidad (Micro, m 3 .m -3 ), macroporosidad (Macro, m 3 m -3 ) y conductividad hidráulica saturada (Ksat, x 10 -2 m s -1 ).

Estadí stico / Variable DS DP PT MICRO MACRO KSAT

Media 1365 2764 0,50 0,26 0,24 0,01571Mediana 1380 2750 0,50 0,26 0,24 0,01256Valor Mí nimo 1020 2640 0,40 0,21 0,13 0,00183

Valor Máximo 1570 2950 0,63 0,31 0,42 0,06073Amplitud Total 550 310 0,23 0,01 0,29 0,05889Cuartil Inferior 1300 2730 0,47 0,25 0,21 0,00973Cuartil Superior 1430 2810 0,53 0,27 0,28 0,01759Amplitud Intercuartilí ca 130 80 0,06 0,02 0,07 0,00786Intervalo de Confianza (–95%) 1341 2749 0,496 0,255 0,233 0,01289Intervalo de Confianza (+95%) 1389 2779 0,515 0,264 0,257 0,01853Varianza 10000,7 3876,85 0,00159 0,00038 0,00244 0,00014Desviación estándar 100,003 62,26 0,039 0,019 0,049 0,01181Coeficiente de Variación (%) 7 2 7 7 20 75

Coeficiente de Asimetria -0,724 0,281 0,513 0,231 0,833 2,562Coeficiente de Kurtosis 4,139 3,169 3,529 -3,373 4,216 10,360

La asimetría, verificada por los gráficos de ajuste de probabilidad normal, no fue suficiente paraperjudicar el ajuste de la función densidad de probabilidad normal para las variables, conexcepción de la variable Ksat. Comparando los trazados de las curvas de probabilidad en loshistogramas de frecuencias, no se verificaran desplazamientos significativos en las referidascurvas para las variables Ds, Dp, PT, Macro e Micro. Por lo tanto se verificó el no ajuste de losdatos a la distribuición para la variable Ksat, la discrepancia entre el histograma y la curva fueevidente. Estos resultados pueden ser verificados en Mesquita (2001). Asi, la función densidadde probabilidad normal no representa los resultados observados de Ksat y, por tanto las medidasestadísticas presentadas en el cuadro 1, no deben ser consideradas como representativas depropiedad Ksat. Resultados semejantes fueron encontrados también para los otros dos suelos estudiados,

confirmando el no ajuste de la distribución normal para la Ksat, independente del tipo de sueloconsiderado.La prueba de Kolmogorov-Smirnov confirmó las informaciones gráficas, o sea, las variables, conexcepción de Ksat, no presentaron diferencias significativas al ser probadas en relación a ladistribuición normal.Las variables Ds, Dp, PT, Micro y Macro son entonces, perfectamente definidas por la funcióndensidad de probabilidad normal, y pueden ser resumidas por sus parámetros estatísticos, o sea,los valores presentados en el cuadro 1 pueden ser considerados representativos de estasvariables y las decisiones para operaciones de práticas agrícolas pueden ser tomadas a partir deestos valores.La variable Ksat, de manera opuesta, no presentó normalidad. Los análisis estadísticoscomunmente utilizados para verificación de diferencias entre tratamientos, tales como análisis devarianza, regresiones, pruebas de hipótesis exigen que las variables tengan distribución normal,

por esto deben ser utilizadas solamente si esta exigencia es cumplida, caso contrario lasconclusiones estadísticas pueden ser asumidas erróneamente.

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Comprobada la no normalidad de los datos hay que buscar otra distribución para describir lapropiedad. Con esta finalidad se aplicó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para otrasdistribuciones asimétricas citadas en la literatura. Las diferencias entre los resultadosobservados y los esperados por las distribuciones lognormal, gama y beta no sonestadisticamente significativas para los suelos LVAd, LVdf y RQo, o sea, se puede considerar

que se ajustan a esas distribuciones de probabilidades. Otro criterio es la facilidad deentendimiento/operacionalización. Por ese criterio, la distribución beta es la mas compleja en susfundamentos básicos, presentando mayor dificuldad en la manipulación de los datos y en loscálculos de sus parámetros. Por estas razones y por la mayor diferenciación con relacion a losdatos observados, expresada por la diferencia encontrada por la prueba de Kolmogorov-Smirnov,se optó por no considerarla mas en este estudio y como opción para expresar la distribución deKsat. Quedan entonces las distribuciones lognormal y gama, la primera bastante citada en laliteratura y la segunda en trabajos mas recientes como el de Moura et al. (1999). El critérioseguido para escoger entre esas dos distribuciones fue la utilizacion de técnicas robustas,conforme a Zacharias et al. (1996) y Sentelhas et al . (1997). La segunda de esas técnicas, verificó que la función densidad de probabilidad lognormal presentó el índice de concordancia(IC) más próximo de 1, lo mismo ocurrió con el coeficiente de determinación (CD) y la eficiencia(EF), mientras el error absoluto medio (EAM), el error máximo (EM), el coeficiente de masa

residual (CMR) y la raiz quadrada del error medio cuadrático normalizado (RQEM) estuvieronmas próximos a cero, comparando con los coeficientes de la distribución gama. Esto permiteconcluir que el ajuste de los datos fue mejor para la distribución lognormal que para ladistribución gama.

La utilización de un critério único para decidir sobre la adecuación de las distribuciones puede serbastante insatisfactorio. En el presente trabajo, el conjunto de critérios utilizados, de Kolmogorov-Smirnov, grá fica y por técnicas robustas no deja dudas sobre a superioridad de la distribuciónlognormal sobre estos critérios estadí sticos.Una vez definida la función más adequada para representar la distribución de los tres suelos, elresto de la discusión se referirá al suelo de textura media (LVAd) para no ser repetitivo, valiendolo mismo para los demás.Parkin et al. (1988) y Parkin y Robinson (1992), evaluando métodos para estimación de datos enmuestras de una población lognormal, concluyeron que el método UMVUE produce estimacionescon menos errores. Por ese método, los valores característicos de los datos observados para lapropiedad Ksat, considerándolos lognormalmente distribuídos, son: media 0,0157x10 -2 m.s-1,mediana 0,0127x10-2m.s-1, desviación estándar 0,0114x10-2 m.s-1, coeficiente de variación 73%,límite inferior y superior para el intervalo de confianza para la media (95%) iguales a 0,0127x10 -2

m.s-1 y 0,0175x 10-2m.s-1, respectivamente. Estos parámetros deben entonces ser analizados yutilizados mas adelante como parámetros estatísticos para la variable. Si los valores de las muestras son lognormalmente distribuídos se debe escoger entre losparámetros de posición (media y mediana) para ser usado como sumario estadístico, pues losvalores no son los mismos y ofrecen diferentes informaciones sobre la distribución (Parkin yRobinson, 1992). La media es el centro de gravedad de la distribución, en cuanto que la medianaes el centro de probabilidades de la distribución. La escogencia de la medida apropiada escrítica, pues esta puede afectar mucho las conclusiones. En el presente caso la media es igual a

0,0157x 10-2

m.s-1

y la mediana es igual a 0,0127x10-2

m.s-1

. Si la escogencia recae sobre lamedia este valor presentará una diferencia de 19,1% o más, [(0,0157x10 -2 – 0,0127x10-2) * 100/ 0,0157x10-2 = 19,1%], de que fuese escogida la mediana. Evidentemente, el proyectista tendraque tomar la decision sobre la relacioon costo/benefício mas adecuada al asumir o no estadiferencia de cerca de 19%, apenas para la Ksat. Uno de los trabajos que esta en cuestión es el de Parkin y Robinson (1992), quienes afirman quecuando la variable de interés es aleatoriamente dispersa, colectar mayor número de muestrastiene el mismo efecto que colectar menor número para el valor medio, por lo tanto la medianapoblacional es dependiente del número de muestras colectadas. Debido a este efecto, laescogencia de la mediana puede ser apropiada solamente cuando las muestras tienen, entre si,alguna dependencia. Esto implica que en sistemas donde el número de muestras es,generalmente, arbitrariamente definido por las condiciones disponibles, la mediana puede no serapropiada para estimar el parâmetro poblacional. Mohanty et al. (1991) complementaron estas

informaciones afirmando que la mediana se comporta mas como un “representativo del suelo”para los resultados del conjunto de un área menor y con características homogéneas.Una opción seria la utilizacion de tablas como el cuadro 2, evidenciando la probabilidad de

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ocurrencia y los valores de la propiedad, que podrian auxiliar la escogencia por un valor paraadoptarlo como representativo de la variable, asociando a este valor la probabilidad yposibilitando la estimacion de cálculo de error como resultado de este valor.

El cuadro 2 presenta el resultado de la determinación de la probabilidad de ocurrencia para losvalores de Ksat en determinados niveles de ocurrencia preestablecidos, considerando las

funciones densidad de probabilidad normal y lognormal para el suelo LVAd y puede serinterpretada de la siguiente forma: existe 5% (0,05) de probabilidad de que ocurra un valor deKsat menor o igual a 0,0043x10-2 m.s-1, 10% de probabilidad de que ocurra un valor de Ksatmenor o igual a 0,0055x10-2m.s-1, 15% de probabilidad de que ocurra un valor de Ksat menor oigual a 0,0064 x 10-2 m.s-1, cuando la estimación es hecha a partir de la función densidad deprobabilidad lognormal. De la misma forma, existe una probabilidad de 95% de que ocurra unvalor menor o igual a 0,0375 x 10-2 m.s-1

Se observa que admitiendo la normalidad, habrá una probabilidad de 5% de que exista un valorde Ksat menor que –0,0037x10-2 m.s-1, o sea, la utilización de la función normal llevaría a laexistencia de valores negativos de Ksat, lo que práticamente seria imposible, pues el menor valoradmisíble para Ksat en un suelo seria cero, lo cual indicaría que el suelo no permite el flujo deagua. Esto, sin embargo, no fue observado, pues e todas las muestras analizadas hubo flujo deagua.

A partir de la distribución de probabilidades, los resultados cuantitativos pueden ser asumidoscon mayor seguridad, pues se hace posible estimar tanto la probabilidad como la variablecorrespondiente, lo que podra ofrecer informaciones mas claras y precisass.Este tipo de alternativa es mas genérica, posibilitando al investigador, liberdad de interpretaciónde los datos, asi como mayor seguridad en la escogencia del valor a ser adoptado y en ladecisión sobre valores de la propiedad que pueden ser utilizados en estimaciones de flujos deagua para grandes extensiones. Así, una mayor exploración de los métodos estadísticos ymatemáticos en el tratamiento de los resultados obtenidos por los análisis de suelos permitiráobtener informaciones más precisas, de acuerdo también con los autores Parkin et al., 1988;Kutilek y Nielsen, 1994; Libardi et al., 1996; Clausnitzer et al., 1998; Moura et al., 1999, Mesquitaet al., 2002.

Cuadro 2. Valores observados y estimados en determinados níveles de probabilidad de ocurrencia (menor

que), para la variable conductividad hidráulica saturada (Ksat, x 10 -2

m.s -1

), considerando las funciones densidad de probabilidad (F.D.P) normal y lognormal, para el suelo LVAd.

Valores EstimadosNí vel de Probabilidadde ocurrencia (%)

ValoresObservados F.D.P. Normal F.D.P. Lognormal

5 0,0035 0,0037 0,004310 0,0057 0,0006 0,005515 0,0074 0,0034 0,006420 0,0087 0,0057 0,007325 0,0096 0,0078 0,008230 0,0102 0,0095 0,009035 0,0109 0,0112 0,009940 0,0117 0,0127 0,010845 0,0123 0,0142 0,0117

50 0,0124 0,0157 0,012755 0,0133 0,0172 0,013860 0,0142 0,0187 0,015165 0,0160 0,0202 0,016470 0,0169 0,0219 0,018075 0,0176 0,0237 0,019880 0,0186 0,0256 0,022185 0,0214 0,0279 0,025290 0,0232 0,0308 0,029595 0,0394 0,0351 0,0375

CONCLUSIONES

− Las variables densidad de suelo, densidad de part í culas, porosidad total, macroporosidad ymicroporosidad pueden ser descritas por la función densidad de probabilidad normal, y puedenser representadas por sus parámetros estat í sticos.

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− La variable conductividad hidráulica saturada no puede ser descrita por la función densidad deprobabilidad normal, por lo tanto sus parámetros no la representan.

− La función densidad de probabilidad lognormal es más indicada para describir los datos de lapropiedad conductividad hidráulica saturada del suelo.

− La probabilidad de ocurrencia asociada a la distribuicion lognormal es una alternativa para la

representación de la conductividad hidráulica saturada, permitiendo al investigador avalar elerror de la estimación de medidas dependientes de Ksat.

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Relación entre la conductividad hidráulica saturada y ladensidad aparente en tres situaciones de manejo contrastantes

C. Germán Soracco

Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, Area de Física Aplicada. Av.60 y 119, La Plata, Argentina. [email protected]

INTRODUCCION

La caracterización de las propiedades hidráulicas de los suelos tiene una importancia capital enlas ciencias agrarias, ya que, en gran medida son las que rigen el crecimiento y desarrollo de loscultivos. El agua en el suelo presenta movimiento en dos de los tres estados de la materiapresenta movimiento, y es en el estado líquido en el que es aprovechable por las plantas, deforma que nuestro estudio debe estar basado en las leyes que rigen el movimiento del agua eneste estado. Atendiendo a aspectos de carácter ambiental, el conocimiento de la infiltración delagua en el suelo, así como la caracterización del flujo subsuperficial, en magnitud y dirección,

toma un carácter esencial en estudios de contaminación, para poder predecir el movimiento decontaminantes xenobióticos en dirección a las napas. No menos importante es predecir elmovimiento de solutos en el suelo, ya que, como se sabe, estos en su gran mayoría se muevenen la solución del suelo y a tasas similares a lo que lo hace esta.La infiltración del agua del suelo, tanto en su estado transitorio como en el estacionario es unbuen reflejo de la estructura del sistema poroso, resultante de la yuxtaposición de las partículasde suelo y de los agregados (Elrick y Corey. 1992). Algunas de las más importantes propiedadeshidráulicas que permiten cuantificar el tamaño, la distribución y la continuidad del sistema porososon; la conductividad hidráulica saturada, el potencial mátrico y la sortividad del suelo, siendoposible medir estas propiedades mediante el uso de infiltrómetros de disco.Los infiltrómetros de disco a tensión, descritos por Perroux y White (1988), están siendoampliamente usados para determinar propiedades hidráulicas "in situ" de suelos saturados ocercanos a la saturación (Clothier y White, 1981, Wilson y Luxmoore, 1988, Smettem et al.,

1995). El hecho de ser económicos, de fácil transporte y, fundamentalmente, de poder realizarmediciones in-situ “no-destructivas”, sin disturbar el suelo y sin modificar el sistema porosonatural, acompañado de la posibilidad que posee el instrumento de excluir algún tamaño de porodel flujo, ayudaron a la rápida incorporación del aparato, siendo esta última una de las másdestacables.Con respecto a esto ultimo es necesario señalar que la posibilidad de excluir poros del flujo estálimitada por el diseño del instrumento, siendo lo más común poder entregar agua desde elinfiltrómetro con tensiones que van desde 0 cm a 20 cm. En este sentido, los infiltrómetros dedisco a tensión proveen un mecanismo útil para diferenciar el movimiento del agua a través defisuras y poros biológicos del movimiento de agua a través de la matriz del suelo (Clothier yWhite, 1981, Perroux y White, 1988, Ankeny et al., 1988).En el presente trabajo se utilizará el infiltrómetro de disco para caracterizar el movimiento delagua en un suelo con diferentes historias de manejo; Huerta recientemente removido, Pastura

por 8 años y un sitio compactado de una zona muy transitada con animales.Asimismo, se tratará de demostrar que la conductividad hidráulica saturada y la porosidad sonvariables susceptibles de ser modificadas con el manejo, y que el permeámetro de disco puedeser un instrumento muy satisfactorio para detectar estos cambios, de igual forma se evaluará lacapacidad predictiva de la densidad aparente sobre los valores de conductividad hidráulicasaturada.


Las mediciones se realizaron sobre un suelo Franco-Arcilloso con problemas marcados dealcalinidad, lo que se evidencia en los daros provenientes de análisis químicos transcriptos en elcuadro 1, siendo este un predio de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, ubicado en el

Partido de La Plata, Provincia de Buenos Aires, Republica Argentina. Los mediciones serealizaron en un lote de unas 4 ha.

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Estas mediciones se realizaron en el marco de un proyecto cuya finalidad última es darrecomendaciones a las personas que utilizan el predio, cuya función es la de huerta comunitariadestinada a trabajadores desocupados. Se determinaron 3 sitios de medición los cuales se encontraban muy próximos en una zona demuy baja pendiente. Se buscó en estos sitios situaciones contrastantes de manejo, sobre todo en

aspectos que modifiquen las propiedades hidráulicas del suelo.Los 3 sitios son; en primer lugar un lote destinado al cultivo de especies hortícolas recientementeremovido (Sitio I), el segundo es un sitio con pastura de gramíneas con 8 años de antigüedad(Sitio II), la que se encontraba con muy buena cobertura y en activo crecimiento y, por ultimo, eltercer sitio era una zona que había sufrido pisoteo de animales con una intensidad importante(Sitio III).En cada uno de los sitios se realizaron las siguientes determinaciones físicas y químicas:densidad aparente, textura, conductividad hidráulica saturada, pH, capacidad de intercambiocatiónico (CIC) y porcentaje de sodio intercambiable (P.S.I.). En todos los casos se extrajeronmuestras del horizonte superficial.Para densidad Aparente se utilizó el método del cilindro (Blake y Hartge, 1986) para lo cual seextrajeron 6 muestras de cada sitio y los resultados se utilizaron para la obtención de lasvariables derivadas porosidad total e Índice de poros (n).

ss p V V n / = (1)

Siendo Vp el Volumen de poros y Vss el Volumen de la fracción sólida del suelo.Se analizaron 2 muestras de cada sitio para la determinación de la distribución de tamaño departículas del suelo, realizándose la misma según el método del hidrómetro (Gee y Bauder, 1986)La conductividad hidráulica saturada se determinó con el infiltrómetro de disco (Perroux y White,1988) en la superficie del suelo. El instrumento utilizado posee un disco de 12 cm de diámetro, yen todos los casos se necesitó alrededor de 2 horas para alcanzar el estado estacionario. Para ladeterminación de esta variable se realizaron 3 mediciones por cada sitio, en todos los casos seutilizó el infiltrómetro sin realizar succión, de forma que la totalidad de los poros participe del flujo

Cuadro 1: Caracterización química de los sitios de estudio

SITIOSNa

intercambiable(cmol(+)/kg)

Capacidad deIntercambio

Catiónico (CIC)(cmol(+)kg-1)

Porcentaje deSodio

Intercambiable(%)

pH

I 5,2 27,1 19,19 7,27 II 6,1 30,6 19,93 7,93 III 7,2 24,2 29,75 8,1


Se observaron, consecuentemente con la historia de uso de los potreros, densidades aparentesmuy contrastantes, entre 0,77 Mg.m-3 y 1,43 Mg.m-3, siendo la mas alta la correspondiente al SitioIII (Zona transitada por animales), y la mas baja el correspondiente al Sitio I (suelo ReciénRemovido). A partir de estos valores se pudo determinar la porosidad total de suelo, tomandoconstante la densidad real del mismo, de forma que los valores de porosidad eran, también, muycontrastantes entre los diferentes sitios.

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Cuadro 2: Caracterización física de los sitios de estudio.

*Los valores de porosidad total son calculados a partir de la Densidad Aparente

De los datos recolectados puede evidenciarse que si bien la Densidad Aparente presentadiferencias estadísticas significativas en los diferentes sitios esto no sucede con la ConductividadHidráulica Saturada, que entre la pastura y el suelo recientemente removido no presentadiferencias estadísticas significativas (Figuras 1 y 2).

0,77a

1,15b

1,43c

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

D a s ( M g / m 3 )

Huerta

Pastura

Compactado

9,07a

7,85a

4,49b

3.004.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

K s a t ( c m / h )

Labrado

Pastura

Compactado

De forma que las variaciones de la Densidad Aparente no sería el factor determinante de lasdisminuciones de la Conductividad Hidráulica Saturada, sino que formaría parte de una serie defactores que en conjunto producen cambios en las propiedades hidráulicas del suelo en losdiferentes manejos del suelo.

En la figura 3 se puede observar como el comportamiento de la Ksat no presenta buen ajuste conlos valores de Densidad Aparente esto refuerza la idea de que no es posible predecir elcomportamiento de la Conductividad Hidráulica Saturada partiendo del conocimiento del volumende poros, sino que se está en presencia de un problema complejo que incluye, distribución deltamaño de poros, estabilidad del sistema poroso y, fundamentalmente, continuidad del sistemaporoso

Sitios de ensayo I II III

Densidad aparente (Mg.m-3) 0,77a 1,15b 1,43c

Porosidad total (%)* 70,20a 55,80b 45,04c

Conductividad Hidráulica (cm.h-1) 9,07a 7,85a 4,49c

Índice de Poros (%)* 237,06a 126,99b 82,16c

Figura 2. Medias de Ksat en los diferentes sitios Figura 1: Densidad Aparente en los diferentes sitios

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y = -6.5917x + 14.487R2 = 0.6478

0

2

4

6

8

10

12

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7

Densidad Aparente (Mg.m-3)

K S a t ( c m . h

- 1 )

Figura 3: Variación de Ksat con la Densidad Aparente .

CONCLUSIONES

− Se evidencia que los diferentes usos del suelo pueden modificar las propiedades hidráulicasdel suelo, siendo el infiltrómetro de disco un instrumento adecuado para cuantificar estoscambios, no pudiendo realizar inferencias de la modificación de estas propiedades a partir devalores de compactación, entendiendo esta como la pérdida de volumen de poros en el suelo.

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Efecto del contenido de agua sobre los cambios físicos ymecánicos en tres suelos bajo tránsito.

José E. Cuevas B.Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, Universidad Austral de Chile, casilla 567 Valdivia, Chile. [email protected]

INTRODUCCIÓN

Los vehículos ejercen tensiones compactantes sobre el suelo a través de sus ruedas. Lasmagnitudes y distribución de estas tensiones dependen de factores de suelo y del rodado (Hornet al , 1998. En la superficie, la incidencia de la compactación es determinada por la presión decontacto del neumático, pero a mayores profundidades, la presión total ejercida es un factor demayor importancia (Hakansson y Voorhees, 1997; Voorhees y Lindstrom 1986; Voorhees yLindstrom, 1984), ya que cuando la superficie suelta del suelo es cargada por el tránsito de

maquinaria, se provoca un desplazamiento de partículas, aumentando el número de puntos decontacto entre ellas, la densidad aparente usualmente se incrementa en forma linear con ellogaritmo de la presión de contacto. Este es mayor con el contenido de agua del suelo y con elnúmero de pasadas. Esto último es importante, especialmente porque el área de laboreo esutilizada varias veces en el año (Larson et al 1980. Como consecuencia, se incrementa laresistencia a la penetración, la porosidad total disminuye, se incrementan los poros finos endetrimento de los gruesos, y disminuyen la conductividad hidráulica, la permeabilidad al aire, laactividad biótica, el potencial redox y la difusión de iones (Ellies et al , 1994; Schack-Kirchner,1995). El suelo se deforma en los puntos débiles de la matriz y se promueve un incremento delas tensiones internas que terminan en la formación de zonas de falla. Por consiguiente, laresistencia en la zona de falla es igual a la energía requerida para crear una nueva unidad desuperficie de área o una grieta. Por esto, la estabilidad de un suelo esta relacionada a ladistribución en el suelo de las zonas de falla. En principio, la estructura del suelo será estable si

las tensiones aplicadas son menores que la resistencia en la zona de falla (Horn, 2002).Los Andisoles de la zona Sur de Chile poseen una alta capacidad de arraigamiento, bajos valoresde densidad aparente, alta estabilidad de agregados y alta porosidad. Al ser estos sometidos aaltas cargas, su sistema poroso colapsa, incrementándose la firmeza del suelo, lo que se reflejaen bajos rendimientos agrícolas y problemas en el establecimiento de plantaciones forestales desegunda rotación. (Ellies et al , 1996).


Se utilizaron tres suelos: un Andeptic Palehumult, Serie Cudico; un Udivitrand y un TypicHapludand, en los cuales se midieron las tensiones generadas por la maquinaria.Para medir la transmisión de tensiones en el suelo se utilizaron celdas transductoras. Cada

celda fue conectada a un compilador Datalogger MECOMP 80 Mec 32. Para ejercer laspresiones sobre el suelo se utilizaron tractores agrícolas de uso común en agricultura. El peso yla presión de contacto ejercida por una rueda trasera se presentan en el Cuadro 1. En cada unode los sitios seleccionados se hizo una calicata de aproximadamente 2 m3. Las celdas seintrodujeron horizontalmente a 0,7 m dentro del perfil, en una de las paredes de la calicata, porcapas de 15 cm, hasta 60 cm de profundidad. El tractor se hizo pasar hasta 16 veces por encimade la línea de los sensores con el objetivo de ver como varía la transmisión de tensiones alaumentar la frecuencia del tráfico del tractor. Se midió, la 1ra, 2da, 4ta, 8va y 16va pasada, a lamínima velocidad desarrollada por esta maquinaria. En cada experiencia se determinó el área decarga en la interfase suelo - rueda. En una superficie limpia de terreno se midió el ancho y largode la huella dejada por la rueda, se midió la profundidad efectiva de cada celda y la distanciahorizontal entre ellas. En el perfil transitado y no transitado, se extrajeron muestras cilíndricas desuelo no alteradas para determinar sus propiedades físicas y mecánicas. La profundidad de

extracción corresponde a la localización de los sensores.

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Contenido de humedad.Los suelos presentaron el contenido de humedad, en las épocas evaluadas, que se muestra en lafigura 1, el cual determina la resistencia mecánica del suelo al paso de maquinaria u otro tipo de

carga, y permite realizar un diagnóstico cualitativo del suelo a partir de su capacidad de retenciónde humedad. El contenido de humedad volumétrico no siempre es un buen indicador de lacondición hídrica del suelo, ya que las tensiones a que está retenida el agua del suelo dependeráde las características físicas y mecánicas de los mismos.

Figura 1. Contenido de humedad volumétrica y en tensión de columna de agua (pF).

Presiones medias de contacto σ0 .En el cuadro 1, se pueden observar las diferencias entre las presiones medias de contacto en losdistintos suelos estudiados. Al aplicar una carga sobre un suelo, el valor de σ0 varía según elcontenido de humedad, si el suelo presenta una mayor resistencia, su deformación es menor, elneumático es soportado por una menor superficie de contacto y por lo tanto la presión media decontacto es mayor por unidad de superficie. Esta diferencia en la presión de contacto tiene

directa relación con la profundización de las tensiones en el suelo y está determinada en granmedida por la tensión mátrica a la que están sometidos los suelos.

Cuadro 1. Análisis textural de suelos analizados y presión media de contacto.

Propiedad Unidad Época Udivitrand(Sta. Elvira

Hapludand(Río Bueno)

Palehumult(La Unión)

Presión media de contacto(σ0) rueda trasera tractor

agrícola.kPa Invierno 45.78 46.65 53.81

Verano 48.79 52.39 65.51

Arena % 45 15 6

Limo % 38 48 26Arcilla % 17 37 68

Materia Orgánica % 16.3 12.2 5.5

Densidad aparente Mg.m-3 0.59 0.62 1.16

El Udivitrand, que esta formado por cenizas volcánicas recientes (Cuadro 1), las presiones decontacto no presentan una diferencia importante al variar la tensión del suelo, este suelo porpresentar un mayor porcentaje de partículas gruesas, se comporta como un suelo arenoso, esdecir las variaciones de tensión matricial no son estables y dependen directamente de lascondiciones climáticas del lugar, una pequeña lluvia disminuirá la tensión de humedad, pero estatensión para estos suelos no es relevante, ya que por poseer poros de gran tamaño, existe unapequeña cantidad de meniscos de agua, por lo que la estabilidad mecánica esta mas bien dadapor la cantidad de puntos de contacto entre las partículas y la forma de estas. El Hapludand,

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 – 15 15 – 30 0 – 15 15 – 30 0 – 15 15 – 30 0 – 15 15 – 30 0 – 15 15 – 30 0 – 15 15 – 30

Invierno Verano Invierno Verano Invierno Verano

Palehumult Hapludand Udivitrand

H u m e d a d ( B v )

0

1

2

3

4

5

H u m e d a d ( p F )

Humedad (Bv) Humedad (pF)

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derivado también de cenizas volcánicas pero con mayor contenido de arcilla, tiene partículas deformas aristadas, las que se encajan unas con otras, presentando un alto numero de puntos decontacto, lo que le confiere una alta resistencia mecánica, especialmente con bajos contenidosde humedad, que es cuando el suelo se encuentra con agua retenida a menores valores detensión mátrica, esto unido al hecho de presentar una alta porosidad total, provoca que esta agua

actúe como lubricante entre las partículas de suelo, provocando deslizamientos sobre ellas y unamayor deformación del suelo, con lo que la rueda del neumático se sustenta sobre un área mayorhaciendo disminuir el valor de la presión media de contacto. El Palehumult es un suelo quepresenta una baja estabilidad al agua, en estado saturado de modo que en invierno ladeformación es mayor que bajo condiciones de menor humedad. Bajo las condiciones estivaleslas arcillas se mantienen unidas entre sí por la fuerza del menisco de agua que queda entre ellas,lo que explica que el suelo oponga una mayor resistencia a la carga aplicada en superficie, de loque se obtiene mayores valores para σ0.

En la figura 2 se observa la mayor porosidad total y de agua útil para el Hapludand y una levedisminución de la porosidad total y de los poros de agua útil, este efecto es mas notorio para laépoca de invierno, además esta es una característica de suelo altamente variable por efectosantrópicos, por el laboreo de suelos bajo ciertas condiciones de suelo y el estado de saturación

de estos por lo que se considera solo en términos cualitativos.En el Udivitrand, que presenta una gran porosidad gruesa, lo que explica su comportamientohídrico, este suelo al ser traficado disminuye en forma leve su porosidad total e incluso se generaun aumento de la fracción de poros de agua útil (figura 1), esto esta dado por un asentamiento deeste suelo al ser traficado. El Palehumult presenta los menores valores de porosidad total y unadisminución en los valores de porosidad total, en magnitudes mayores para el caso del estadomás húmedo que en el estado mas seco, aunque hay un aumento de la porosidad de agua útil enla primera capa en verano bajo tránsito, la que se origina por la fuerte contracción en estossuelos al secarse, con la consiguiente formación de micro grietas y por tanto un efecto aparentede aumento de la porosidad. En el Hapludand el volumen poroso disminuye significativamentehasta los 15 cm. de la misma forma que en los suelos analizados anteriormente, el asentamientodel suelo va acompañado de una redistribución de los poros, disminuyendo significativamente losporos gruesos hasta los 30 cm. Los poros finos aumentan hasta los 40 cm.

Figura 2. Variación de la porosidad por efecto del tráfico .

Análisis cualitativo de la porosidad.Este análisis cualitativo puede ser hecho a partir de la conductividad hidráulica de los suelos(Figura 3), que depende directamente de la porosidad o más exactamente de la geometría y de lacontinuidad del sistema poroso, que a su vez depende de su estabilidad, duración en el tiempode la carga externa y de la estabilidad mecánica del suelo.En el Udivitrand en estado saturado esta pérdida de tipo cualitativa en la porosidad se debe alefecto del patinaje y por ende batido del suelo bajo las ruedas en sus primeros centímetros, y enestado seco por la pulverización de las partículas superficiales de suelo lo que provocaría un“sellado” en su superficie, así además se explica por que aunque hay una disminución mayortanto en porosidad total como en la fracción de porosidad útil en la época de verano (Figura 2), ypor otra parte la conductividad hidráulica es mayor en verano que en invierno bajo tránsito. En elUdivitrand la disminución en la conductividad hidráulica es generada por una disminución en el

0

25

50

75

100

Invierno Verano Invierno Verano Invierno Verano


PT st %

PT ct %

PAU st %

PAU ct %

PT: Porosidad total.PAU: Poros de aguaútil.st: Sin Tránsito.ct: Con Tránsito.

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porcentaje de poros de drenaje rápido, este valor es menor en el estado mas seco a pesar de laformación de las grietas antes mencionada, porque no existe una adecuada continuidad en elsistema poroso, y ya que el suelo presenta una mayor capacidad de soporte, la reducción en losvalores de conductividad hidráulica es proporcionalmente menor que la reducción en los valoresen el estado mas húmedo, lo que acusa un efecto negativo del tránsito cuando este se realiza

con un mayor contenido de humedad, incluso cuando este no llega a saturar el suelo. Laconductividad hidráulica disminuye en un 13%, 81%, y 13% hacia las capas más profundas, estesuelo merece una especial atención, ya que por tratarse de suelos arcillosos, altamenteinestables al agua, su sistema poroso colapsa con el incremento del agua en su interior, y estoprovoca esta disminución en los valores de conductividad hidráulica. Llama la atención ladisminución en la segunda capa, lo que revela la formación de un piso de arado, y su efectonegativo sobre el suelo. En el Hapludand se observó una reducción de un 73% en el valor de K,en la primera capa, lo que afecta a la conservación del suelo, puesto que si el agua no puedeinfiltrar se acumulará en la superficie produciendo escurrimiento con la consiguiente erosión. Enlas capas inferiores la disminución alcanzó un 45.7 y 12,5% respectivamente, lo que indica quelos efectos de las presiones se atenúan en las capas más profundas, ya que el suelo presentamayor resistencia mecánica; sin embargo, esta reducción modifica las relaciones hídricas en elsuelo, y puede tener efecto sobre los potenciales hidráulicos e incluso, generar flujos

preferenciales.Hay un efecto sobre la cantidad de agua que el suelo esta capacitado para entregar a las plantasa través de la porosidad de agua útil, una vez mas el efecto debería ser mas negativo en elPalehumult, por su bajo porcentaje de poros de agua útil.

Figura 3. Conductividad Hidráulica en fase saturada, y su variación por efecto del tránsito.

Isolíneas de tensión y propiedades mecánicas de suelo. Un efecto muy importante es determinar hasta donde las presiones generadas en la superficieson transmitidas en las capas más profundas a través del sistema trifásico del suelo, y hastadonde alcanzan los efectos sobre la calidad estructural del suelo. Para esto se analizaron laslíneas de tensión y cómo se mueven en el perfil analizado. Para todos los gráficos analizados en

la figura 4, la cual muestra la formación de líneas equipotenciales de presión, el eje y corresponde a la profundidad, z (cm) en función del radio mayor de la elipse de contacto, a (cm);el eje x (cm) corresponde a la posición horizontal desde el centro de carga en función de a (cm);y σ0 es la presión media de contacto. En suelos saturados la transmisión de las presionesproducida con una carga es isotrópica debido a presiones neutrales, es decir agua libre del sueloque soporta parte de la carga. En estos casos la distribución espacial de las tensiones. Pero unavez desplazado el agua debido a una gradiente hídrica, la distribución de las tensiones esanisotrópica porque la propagación de las tensiones se efectúa por los puntos de contacto entrelos sólidos y como se mencionó anteriormente la estabilidad mecánica en los Andisoles se asociaal grado de encaje de las unidades estructurales.Las partículas primarias y secundarias de estos suelos son rugosas y aristadas como el vidriovolcánico. Asimismo la distribución espacial de las partículas por forma y tamaño esheterogénea, de modo que este altera el número de puntos de contacto entre sólidos. Por estos

puntos se produce la propagación de las tensiones en el suelo.

61,4 30,818,2 78,9

73,5 54,354,1

28,1

23,0

1,4

0

12

34

5

67

8

0 – 15 1 5 –30

0 – 15 15 –30

0 – 15 15 –30

0 – 1 5 15 –30

0 – 1 5 15 –30

Invierno Verano Invierno Verano Invierno


K ( m / d í a )

0102030405060708090100

R e d u c c i ó n ( % )

K st (m/día)

K ct (m/día)

Reducción ( % )

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Durante el invierno, cuando el Hapludand está parcialmente saturado, las isobaras de tensiónprofundizan más que en las otras estaciones. Las líneas tienden a concentrarse alrededor de uneje vertical, mientras que en el verano, las tensiones se disipan sobre un eje horizontal y lapenetración es menor. En la superficie se generan altas presiones pero el suelo tiene mayorestabilidad mecánica que en el invierno (Cuadro 2), y no se transmiten en las capas más

profundas En la primera capa, que presenta un alto contenido de humedad, aumenta la interfasesuelo-rueda, la presión es soportada por un mayor volumen de suelo, las presiones serán altas ylas líneas tiendan a concentrarse en el eje vertical y profundizar más.

Cuadro 2. Características físico mecánicas de los suelos estudiados.

Suelo Época Profundidad (cm)

Capacidad soporte (kPa)

Ángulo de fricción

Cohesión (kPa)

Palehumult Invierno 0 – 15 71.25 46.04 16.9015 – 30 115.40 26.37 39.67

Verano 0 – 15 140.0 71.23 62.6415 – 30 124.0 68.80 57.61

Hapludand Invierno 0 – 15 76.9 35.8 29.915 – 30 86.5 37 26.6

Verano 0 – 15 96.1 45.4 37.215 – 30 140.9 42.1 26.5

Udivitrand Invierno 0 – 15 86.3 48.7 7.115 – 30 92.0 50.2 9.1

Verano 0 – 15 84.0 46.2 9.515 – 30 118.3 50.4 14.8

En la segunda capa, se observa un cambio en la dirección de las isobaras, hacia el eje

horizontal. La profundización de la isobara de 0.8 σ0 (37.31 kPa) llega hasta 1.25 z/a (40.26 cm).Una clara orientación alrededor de un eje horizontal se observa en la tercera capa, debido a quela presión aplicada es menor a la capacidad de soporte en esta profundidad (92.3 kPa). En lascapas 1 y 2, las capacidades de soporte son superadas por la carga efectiva, debido a laspresiones generadas en la superficie. A estas propiedades se suma además, la estabilidad dadapor el sistema radical extenso, puesto que una alta intensidad de arraigamiento permite el amarrede las unidades estructurales del suelo.Para la experiencia en el Palehumult (Figura 4), cuando el suelo está parcialmente saturadohasta los 40 cm, la isolíneas de tensión tienden a concentrarse alrededor de un eje vertical, perollama la atención la orientación horizontal de las tensiones en la segunda capa (E2). La formade la curva coincide con la obtenida por Castro (1996), para un suelo Palehumult de la SerieCollipulli, compactado en invierno. Un antecedente para comparar con el resto de las estacioneses que la isobara de 0,8 σ0 (43,04 kPa) llega a una profundidad de 1,25 z/a (36,25 cm). Lasdiferencias en la distribución de las isolíneas de tensión en el perfil se deben a los cambios enla capacidad de soporte del suelo y la cohesión interna (Cuadro 2). La primera capa (E1), tieneuna capacidad de soporte inferior a la presión ejercida por el tractor, lo que provocó unasentamiento o ahuellamiento. La segunda capa presenta una mayor resistencia mecánica, sepodría inferir la existencia o el comienzo de un piso de arado, ya que tiene un coeficiente depreconsolidación de 115,4 kPa y una cohesión interna de 39,67 kPa. A raíz de esto se explicauna orientación horizontal de las tensiones. Por otra parte, como en la primera y segunda capael contenido de agua satura en parte a los poros de drenaje, lo que pudo haber influido en ladistribución de las tensiones, ya que como la conductividad hidráulica de este suelo es baja y elagua no es compresible, sustenta parte de la carga, lo que produce una distribución hidrostáticade las tensiones.En la condición de verano, cuando el suelo está seco se observa que las tensiones se agrupanalrededor de un eje horizontal, y penetran hasta 0,7 x/a. En la superficie se presentan altaspresiones, que superan a los 130 kPa, pero como el suelo tiene una gran estabilidad mecánica,estas no se transmiten en las capas más profundas.

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Figura 4. Distribución de tensiones en el perfil de dos de los suelos analizados.

En esta condición, la isobara de 0,8 σ0 (52,41 kPa) llega sólo a una profundidad de 0,62 x/a (16,74 cm), no se produce un ahuellamiento del suelo, como ocurre en condiciones de mayorhumedad, ya que la capacidad de soporte y cohesión interna del suelo es lo suficientemente alta(140 kPa y 62,64 kPa, respectivamente), como para soportar las presiones ejercidas por el pesodel tractor.En el Udivitrand (figura 1) la isobara de 0.80 σ0 (37 kPa) penetra hasta 1.15 z/a (36 cm) en elsuelo y a 0.66 z/a (21 cm) disipa la isobara de 2.4 σ0 (110 kPa). En el centro de la huella, a unaprofundidad de 0.67 z/a (21cm) la tensión supera los 129 kPa. El ancho de huella a 0.67 z/a (21cm) de profundidad donde la tensión es igual o superior a 0.4 σ0 (18 kPa) alcanza los 25 cm. Enla capa superficial las isobaras de tensión se orientan sobre un eje vertical, debido a la menorcapacidad de soporte del suelo, respecto a la carga aplicada, lo que significa un asentamiento delsuelo hasta los 19 cm; en cambio en la segunda capa (19 - 27cm) las isobaras se distribuyensobre un eje más horizontal. El cambio en la orientación de las isolíneas de tensión coincide conel incremento en la capacidad de soporte del suelo. En la tercera capa (27 - 47 cm) se observauna variación hacia la verticalidad de las isolíneas de tensión, coincidentemente con unadisminución en la capacidad de soporte. Las isobaras de tensión no penetran hasta la capacuatro (47 - 59 cm). A esta profundidad se encuentra una capa de gravilla y la capacidad desoporte es cercana a los 142 kPa, suficiente para soportar la carga que esta disipada y por tantodisminuida en las capas más profundas.

-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Posición horizontal respecto al centro de carga (x/a)

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

P r o f u n d i d a d

( z /

a )

Palehumult Verano.

C.S. = 140

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5


-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

P r o f u

n d i d a d

( z / a )

E1

E2

E3

E4

Hapludand Invierno

C.S.= 73.1

C.S.= 80.7

C.S.= 92.3

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5


-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

P r o f u n d i d a d

( z / a )

E1

E2

E3

Hapludand Verano

C.S.= 96.1

C.S.= 85.1

C.S.= 140.9

-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0


-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

P

r o f u n d i d a d

( z / a )

E1

E2

E3

E4

C.S. = 71,25

C.S. = 115,40

C.S. = 97,50

C.S. = 106,08

Palehumult Invierno.

Isobaras representadas en unidades de presión de contactoz: Profundidadx: Distancia eje rueda (cm)a: Semieje mayor elipse de contactoC.S.: Capacidad de soporte (kPa)

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CONCLUSIONES

− El volumen total y la distribución por tamaño de poros se modificaron con el tráfico,observándose una disminución de la macroporosidad e incremento de la porosidad fina. Eninvierno se ve un aumento de los poros finos, en detrimento de los poros medios y gruesos. La

pérdida de porosidad gruesa se asocia con una menor aireación e infiltración del agua.− La cohesión estructural aumenta en los sitios sometidos a tránsito en la primera capa en

invierno por el encaje entre las partículas estructurales.− La conductividad hidráulica en fase saturada de un suelo que describe la funcionalidad de su

sistema poroso presentó una disminución de su monto en los sitios transitados.− Los cambios anteriores son más críticos en el caso del Palehumult transitado en invierno.− La pérdida de porosidad gruesa hace que baje el valor de conductividad hidráulica, y esto se

interpreta como una perdida en la calidad de los suelos.− La distribución de las líneas de tensión, están directamente relacionadas con las condiciones

de humedad del momento en que se realizan, en función de las propiedades mecánicas ycaracterísticas físicas de los suelos analizados, y de la carga aplicada, por lo tanto los efectosnegativos sobre la porosidad tienen un fuerte efecto antrópico.

REFERENCIAS

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Caracterización de la sequía meteorológica en Venezuela

Naghely Mendoza y Marelia PucheUniversidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía, Instituto y Departamento de Ingeniería Agrícola.Av. El Limón, Maracay, Venezuela . [email protected] , [email protected]

INTRODUCCIÓNVenezuela posee grandes recursos hídricos, no obstante, se han construido 96 embalses parasatisfacer las demandas de agua porque el 80% de la población se ubica donde se disponeapenas del 20 % de lesos recursos hídricos. Pese a este esfuerzo, en algunos años se hantenido serios problemas con la disponibilidad de agua. Este desequilibrio entre la oferta y lademanda se denomina sequía. Cuando el déficit de agua es producto de una disminución en laslluvias comparada con el registro histórico se denomina sequía meteorológica. El término sequíatambién admite otras acepciones. En función del espacio geográfico o de la actividad económicaafectada se habla así de sequía agrícola, hidrológica o socioeconómica (algunas veces reportadacomo sequía social o urbana), en relación con las dificultades suscitadas en cada uno de estossectores por una menor disponibilidad de agua (Wilhite y Glantz 1985). Generalmente un eventode sequía meteorológica, provoca una disminución en la oferta de agua superficial ysubsuperficial: caudal, niveles de lagos y embalses, agua subterránea y es esto lo que muchosdenominan sequía hidrológica (Dracup et al. 1980; Kleme 1987). La frecuencia y severidad de lasequía hidrológica son usualmente definidas a escala de cuenca o cuerpo de agua. Aunque porlo general las sequías se originan por una deficiencia de precipitación, a los hidrólogos lo que lesconcierne es ¿cómo esta deficiencia afecta al sistema hidrológico?. Por otra parte en el ámbitoagrícola interesa cómo la disminución en la disponibilidad de agua, puede afectar los cultivos, seconsidera sequía agrícola cuando la cantidad y distribución de las lluvias, los recursos hídricossuperficiales y subsuperficiales, las reservas de agua del suelo y las pérdidas por evaporación secombinan de tal forma que el rendimiento de los cultivos y cría de animales disminuyenotablemente. Caracterizar la sequía debe comenzar por realizar estudios de la sequíameteorológica.

En el presente trabajo exploratorio se caracteriza la sequía meteorológica en Venezuelautilizando valores mensuales de precipitación para calcular el Índice de PrecipitaciónEstandarizada (SPI) y Deciles (ID), para ambos índices, se determinaron los umbrales deprecipitación correspondientes a una situación de sequía y la severidad de la misma sobre labase de su cobertura espacial. Como un indicador del impacto de los índices sobre ladisponibilidad de agua, se relacionó el nivel del embalse Camatagua con el valor de los índicesde sequía de tres de las estaciones meteorológicas de más largo registro ubicadas en la cuencadel Río Guárico.

Índices de sequíaÍndice de Precipitación Estandarizada SPIEl SPI es un índice de cuánto se desvía la precipitación actual con respecto al promedio de largoregistro, para la escala de tiempo decidida. Para ello, los registros son ajustados a una

distribución de probabilidad gamma y luego se obtiene el valor que tendría la misma probabilidaden una distribución normal de media cero y varianza uno, estos valores corresponden al SPI(Edwards y Mckee 1997).La distribución gamma es definida por su función de densidad de probabilidad

βα

α αβ

x

e x xg−

−

Γ = 1

)(

1)(

para χ >0 (1)

Donde: β: es el parámetro de escala; α: es el parámetro de forma; Γ (α): es la función gamma deα, y x : es el valor de precipitación.Los parámetros α y β: de la función de densidad de probabilidad son calculados para cadaestación, escala de interés y mes del año. Según Thom (1966) las soluciones de máximaverosimilitud pueden ser utilizadas para estimar los parámetros α y β:

+=α 3

4A14A1ˆ (2)

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48

α=β

ˆ

xˆ (3)

n

)xln()xln(A

∑−= (4)

Donde: α̂ y β̂ son los estimados de los parámetros de forma y escala respectivamente; x: es elvalor de precipitación y x : es la media de la precipitación.Los parámetros resultantes son usados luego para calcular la probabilidad de una lámina deprecipitación menor que un valor x para un período dado:

∫ ∫ β−−αα αΓ β

== x

ˆ xˆ x

ˆ dxe x

)ˆ (ˆ dx) x(g) x(G

0

1

0

1 (5)

Frecuentemente en los datos de precipitación el valor es cero y ya que la función gamma no estádefinida para x = 0, la probabilidad acumulada H(x) viene dada por:

)()1()( xGqq x H −+= (6)

Donde: q : es la probabilidad de que x sea igual a cero.Para una lámina x dada (1) la probabilidad acumulada obtenida de la distribución gamma (2) estransformada a los valores equivalentes de una variable aleatoria normal estandarizada Z demedia cero y varianza uno (3), esta variable es el SPI (ver ejemplo en figura 1).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

SPI

Ajuste Enero

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 50 100 150 200

Prec

P r o b .

A c u m

Estimada Real

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

-4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

SPI

Ajuste Enero

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 50 100 150 200

Prec

P r o b .

A c u m

Estimada Real

Ajuste Enero

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 50 100 150 200

Prec

P r o b .

A c u m

Estimada Real

Figura 1. Ejemplo de transformación de una distribución gamma ajustada a una distribución normal estandarizada

Cada uno de los valores del SPI se puede asignar a las categorías correspondiente definidas enel cuadro 1.

DecilesEste índice, desarrollado por Gibbs y Maher (1967), se basa en las medidas estadísticasdenominadas cuantiles. En general el valor de una serie climatológica que es menor que unporcentaje f de los valores de la serie y mayor que un porcentaje (100-f ) de dichos valoresconstituye el cuantil f de la serie. El primer decil es la lámina de precipitación por debajo de lacual se encuentran el 10% de los casos. El segundo decil es el valor de precipitación por debajodel cual se encuentra el 20% y así sucesivamente hasta el décimo decil, por debajo del cual seencuentra el 90% de los datos. Los deciles se encuentran agrupados en cinco clases que permite

determinar períodos secos y húmedos (Cuadro 1).Cuadro 1. Clasificación de períodos de acuerdo al valor del SPI y los Deciles

SPI CLASE DECILES PORCENTAJE CLASIFICACIÓN

2+ Extremadamente húmedo

1.5 a 1.99 Muy húmedo 1-2 el 20% más bajo Muy por debajo de lo normal

1.0 a 1.49 Moderadamente húmedo 3-4 20% cerca del más bajo Por debajo de lo normal

-0.99 a 0.99 Cerca de lo normal 5-6 20% del medio Cerca de lo normal

-1 a -1.49 Moderadamente seco 7-8 20% cerca del más alto Por encima de lo normal

-1.5 a –1.99 Severamente seco

-2 o menor Extremadamente seco

9-10 20% más alto Muy por encima de lo normal

2

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Para la caracterización de la sequía en Venezuela se utilizaron el Índices de PrecipitaciónEstandarizada (SPI) y Deciles (ID). La determinación de ambos índices sólo requiere de largosregistros de precipitación.

Los datos de precipitación se obtuvieron del Banco Nacional de Datos de la Dirección deHidrología y Meteorología del Ministerio del Ambiente y los Recursos Naturales Renovables deVenezuela.Las estaciones seleccionadas corresponden a las utilizadas por Martelo (2002) en ese trabajo seanalizó la calidad de los datos de precipitación de 202 estaciones de largo registro en todo elpaís, seleccionando finalmente, sobre la base de la cantidad de datos faltantes y englobados, 64estaciones al Norte del Orinoco con un período común de registro de 49 años (1950-1999) y 18estaciones al sur con período de registro de 30 años (1969-1998).Se considera que este conjunto de 82 estaciones son adecuadas para caracterizar la sequía enVenezuela, por su longitud de registros y porque permiten estudiar la variabilidad espacial de lasequía dada su distribución en el territorio nacional.El SPI fue calculado siguiendo el procedimiento desarrollado por Edwards y McKee (1997) conun período de agrupación mensual. Los registros mensuales de precipitación fueron introducidos

en Microsoft EXCEL 2002, a partir de ellos se estimaron para cada mes los valores de α y β yutilizando la función gamma se determinaron las probabilidades correspondientes a cada lámina.A los valores se les aplicó una función normal inversa estandarizada para obtener el SPI. Elprocedimiento se realizó para cada una de las 82 estaciones bajo estudio.En cada estación y para todos los meses de los años de estudio se calcularon los umbrales delluvia asociados a cada categoría de sequía descrita por SPIEn el caso del ID se determinaron para cada mes los umbrales de precipitación correspondientesa cada decil. Posteriormente, a cada registro de precipitación se le asignó el decilcorrespondiente. Este procedimiento se realizó para todas las estaciones.La cobertura espacial de la sequía fue analizada con ambos índices, contabilizando, para cadames de cada año bajo estudio, el porcentaje de estaciones que presentaban situaciones desequía (SPI = –1 y = –2, Decil 3-4 y Decil 1-2). Se realizaron gráficos de superficie de lacobertura espacial para cada mes de cada año En aquellos meses con mayor porcentaje de

estaciones en una situación de sequía, se generaron mapas del SPI utilizando para ello elpaquete geoestadístico Surfer (Versión 6.04)Como un indicador de la disponibilidad de agua se utilizó el nivel del embalse Camataguaubicado en la Cuenca del Río Guárico, analizándose la correspondencia entre el nivel medio delembalse y el SPI de tres estaciones meteorológicas dentro de la cuenca del Río Guárico, a travésdel coeficiente de correlación de Pearson.


Los umbrales de precipitación a partir de los cuales se considera un período de sequíaconcuerdan con el patrón de precipitación del país, tanto para ID como para SPI, (Figuras 2 y 3).Al igual que los montos promedio de precipitación, los umbrales de los índices de sequía vanaumentando de norte a sur Se observa que existen épocas del año y áreas del país en las quees imposible monitorear la sequía con estos índices ya que los umbrales son cero. Por ejemplo,en una zona árida como la Península de Paraguaná no se pueden utilizar los índices en ningunaépoca del año mientras que en Villa del Rosario, Estado Zulia, no es posible monitorear la sequíaen los meses de Diciembre a Marzo.La figura 4 muestra el porcentaje de estaciones que presentan SPI = –1 a lo largo del período deregistro. En ella se observa la ocurrencia de 4 eventos en los cuales se presentó sequía en másdel 50% de las estaciones bajo estudio, dichos años corresponden a 1962, 1974, 1983 y 1992.En otros años ocurren eventos de sequía pero de menor extensión geográfica abarcando del 15al 30 % de las estaciones.

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50

Figura 2. Umbrales de precipitación correspondientes a” por debajo de lo normal” según deciles

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0 . 00 - 6 8. 0 0 - 6 6 . 00 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 00 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Marzo

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4 . 0 0 - 7 2 .0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8 .0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Junio

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 74 . 00 - 7 2. 0 0 - 7 0 .0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 60 . 00

Umbral SPI May

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIAbril

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIFebrero

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0 . 00 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4 . 00 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Enero

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0 . 00 - 6 8. 0 0 - 6 6 . 00 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 00 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Marzo

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4 . 0 0 - 7 2 .0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8 .0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Junio

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 74 . 00 - 7 2. 0 0 - 7 0 .0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 60 . 00

Umbral SPI May

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIAbril

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIFebrero

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0 . 00 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4 . 00 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Enero

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

- 7 4 . 0 0 - 7 2 .0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8 .0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Junio

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Umbral SPI May

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIAbril

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIFebrero

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0 . 00 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4 . 00 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Enero

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIDiciembre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPINoviembre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

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UmbralSPIDiciembre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPINoviembre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

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UmbralSPISeptiembre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral SPI Agosto

0.00

2.00

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8.00

10.00

12.00

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralSPIjulio

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

Figura 3. Umbrales de precipitación correspondientes sequía según SPI

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Figura 4. Porcentaje de estaciones con SPI<-1

En la figura 5 se muestran los porcentajes de estaciones que presentan condición de sequíaextrema (SPI < –2). Destaca que para sequía extrema, no se presentan casos de gran extensiónespacial; sólo en el año 1974 se presenta un evento de sequía entre mayo y julio que abarca el14% de las estaciones bajo estudio. Al igual que en el caso anterior existen eventos de sequía enotros años como por ejemplo en 1997 pero estos involucran del 6 al 8 % de las estaciones.

Para ID el porcentaje de estaciones que presentan precipitación en el primer y segundo decil

(Figura 6) es mayor que para SPI, existiendo en la mayoría de los años sequías que abarcan almenos un 30 % del territorio nacional.

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Figura 5. Porcentaje de estaciones con SPI<-2

- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralDecilesAbril

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralDeciles Enero

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0 . 00 - 6 8. 0 0 - 6 6 . 00 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 00 - 6 0. 0 0

UmbralDecilesFebrero

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 70 .0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralDecilesMarzo

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralDecilesMayo

0.00

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2 . 00 - 6 0. 0 0

UmbralDecilesjunio

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UmbralDeciles Diciembre

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UmbralDecilesJulio

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UmbralDecilesOctubre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8 . 00 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

Umbral Deciles Noviembre

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- 7 4. 0 0 - 7 2. 0 0 - 7 0. 0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6. 0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

UmbralDeciles Agosto

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UmbralDecilesSeptiembre

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40 mm

90 mm

140 mm

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5/11/2018 138406s - slidepdf.com



51

En la figura 7 se puede observar que los eventos de sequía correspondientes a “debajo de lonormal” abarcan poca área del territorio nacional lo que según el ID indica que la sequías severastienden a ser de gran extensión espacial.

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Figura 6. Porcentaje del total de estaciones con lluvias clasificadas en el primero y segundo decil

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b

Figura 7 . Porcentaje del total estaciones con lluvias clasificadas en el tercero y cuarto decil

El análisis espacial de la sequía muestra que con ambos índices, el año con eventos de sequíamás extendida y más severa es el año 1974 (SPI = –2 en un 14 % de las estaciones yprecipitaciones en el decil 1-2 en un 85% de las estaciones). La figura 8 muestra el valor delíndice SPI entre los meses de abril y agosto de 1974 pudiéndose observar que el evento desequía de gran extensión espacial, sólo abarcó los meses de mayo y junio de 1974, para el restode los meses se presentó un valor de SPI en la clasificación “cerca de lo normal” en casi todo elpaís.

- 74 .0 0 - 72 .0 0 - 70 .0 0 - 68 .0 0 - 66 .0 0 - 64 .0 0 - 6 2. 0 0 - 60 . 00

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SPI Mes Julio 1974

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- 74 .0 0 - 72 .0 0 - 7 0. 0 0 - 68 .0 0 - 6 6. 0 0 - 64 .0 0 - 6 2. 0 0 - 60 .0 0

SPIMesJunio1974

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SPIMesAbril1974

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- 74 .0 0 - 72 .0 0 - 70 .0 0 - 68 .0 0 - 66 .0 0 - 64 .0 0 - 6 2. 0 0 - 60 . 00

SPIMes Agosto1974

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-1.5

-1.0

1.0

1.5

2.0

3.6

- 74 .0 0 - 72 .0 0 - 70 .0 0 - 68 .0 0 - 66 .0 0 - 6 4. 0 0 - 6 2. 0 0 - 6 0. 0 0

SPI Mes Julio 1974

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

-3.5

-2.0

-1.5

-1.0

1.0

1.5

2.0

3.6

- 74 .0 0 - 72 .0 0 - 7 0. 0 0 - 68 .0 0 - 6 6. 0 0 - 64 .0 0 - 6 2. 0 0 - 60 .0 0

SPIMesJunio1974

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

-3.5

-2.0

-1.5

-1.0

1.0

1.5

2.0

3.6

- 74 .0 0 -72.00 -70.00 -6 8. 00 -66.00 -64.00 -62.00 -6 0.0 0

SPIMesMay1974

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

-3.5

-2.0

-1.5

-1.0

1.0

1.5

2.0

3.6

- 74 .0 0 - 72 .0 0 - 70 .0 0 - 6 8. 0 0 - 6 6 .0 0 - 6 4. 0 0 - 62 .0 0 - 6 0. 0 0

SPIMesAbril1974

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

-3.5

-2.0

-1.5

-1.0

1.0

1.5

2.0

3.6

Figura 8. Índice SPI año 1974.

Se obtuvieron bajos coeficientes de correlación entre el nivel del Embalse Camatagua y el SPI delas estaciones (cuadro 2). La mayor correlación (0.3403) se obtuvo con el SPI de la estaciónCamatagua y el nivel del embalse tres meses después. Dado lo bajo del coeficiente decorrelación para datos mensuales de precipitación se plantea la necesidad de realizar un estudiosimilar pero con períodos de agrupación más largos (trimestrales, semestrales etc.)

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Cuadro 2. Coeficientes de correlación entre el nivel del embalse y el SPI para diferentes tiempos de retardo

CONCLUSIONES

- La caracterización de la sequía a través de estos índices permite diferenciar zonas y épocas enlas que la magnitud de los impactos asociados a los eventos de sequía podría ser mayor, porejemplo la época lluviosa en zonas con agricultura de secano.

- Existen diferencias en cuanto a la cobertura espacial de la sequía calculada por los diferentesíndices, el ID reporta más eventos de sequía en mayor área del territorio nacional, señalandoque cuando hay eventos de sequía éstos son extensos mientras que el SPI refleja que loseventos de sequía extrema son de poca extensión 14% y poca duración siendo un índices másrestrictivo pero ambos índices reportan la sequía del año 1974.

- El estudio de los eventos de sequía determinó que en Venezuela estos eventos han sido máspuntuales que generalizados, salvo en junio de 1974, en el cual ocurrió un evento que abarcócasi todo el oriente del país.

- Uno de los problemas a abordar, luego de esta etapa de caracterización, es la evaluación de

los impactos asociados a los eventos de sequía detectados y encontrar relaciones entre éstos.

REFERENCIAS

Dracup J. A.; Lee K. S.; Paulson E. G., Jr. 1980. On the Definition of Droughts. WaterResources Research (USA) 16 (2):297-302p.

Edwards D. C.; T. B. McKee. 1997. Characteristics of 20th Century drought in the United Statesat multiple time scales. Climatology Report Number 97-2, Colorado State University, FortCollins, Colorado.

Gibbs W. J.; J. V. Maher. 1967. Rainfall deciles as drought indicators. Bureau of MeteorologyBulletin, No. 48, Commonwealth of Australia, Melbourne.

Kleme V. 1987. Drought prediction: A hydrological perspective, in Wilhite, D. and Easterling W.,Planning for drought: Toward a Reduction of Societal Vulnerability, Boulder, Colo.: Westview

Press, pp 81-94.Martelo, M. T. 2002. Influencia de las variables macroclimàticas en el clima de Venezuela.

Trabajo de Ascenso. Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela. Maracay,Venezuela.

McKee T. B.; N. J. Doesken; J. Kleist. 1993. The relationship of drought frequency and durationto time scales. Preprints, 8th Conference on Applied Climatology, 17-22 January, Anaheim,CA, pp. 179-184.

Wilhite D. A.; M. H. Glantz. 1985. Understanding the drought phenomenon: the role ofdefinitions. Water International, 10(3):111-120.

0,133

0,040

- 0,017

- 0,027

0,145

- 0,058

0,024

0,298

0,206

0,245

0,340

0,233

0,357

0,282

0,167

SanJuan

Camatagua

1

9

6

3

0,133

0,040

- 0,017

- 0,027

0,145

- 0,058

0,024

0,298

0,206

0,245

0,340

0,233

0,357

0,282

0,167

SanJuan San Sebastián

SPI

9

6

3

0

Tiempo deRetardo(Meses)

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Estudio de la variabilidad temporal y espacial de las lluviasanuales de la Depresión de Carora, estado Lara, Venezuela

Valentina Toledo Bruzual

1

y Diana Hernández-Szczurek

2

1Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Caracas, Departamento de Geografía e Historia. y Biología y Química. Caracas, Venezuela . [email protected] 2 Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Caracas, Departamento de Biología y Química. Caracas, Venezuela . [email protected]

INTRODUCCIÓN

La precipitación, al igual que otras variables climáticas, puede considerarse como un procesoespacio-temporal ya que exhibe aspectos aleatorios tanto en el tiempo como en el espacio y cuyaestructura de variabilidad pueden explorarse mediante técnicas estadísticas apropiadas (Pradere,1999). En las variables climáticas es común observar que los mecanismos de variación operan a

diferentes escalas espaciales y temporales (Sánchez, 1999). Uno de los principales factores aconsiderar en este problema es la evolución de la precipitación y el posible impacto que lavariabilidad climática tenga sobre la misma (Capó et al., 1999). Por tanto, la variabilidadconstituye un parámetro descriptivo de las series de observación, al mismo nivel que losparámetros de tendencia central (Galán et al., 1999), donde las series de datos de precipitaciónson periódicas y estadísticamente independientes (Fernández y Montt, 2001).El comportamiento temporal de la variabilidad puede tener implicaciones socio-económicas paramuchas zonas pobladas del mundo que se encuentran en regiones semiáridas, donde el déficitde agua y la sequía prolongada obliga a un manejo inadecuado de los recursos por parte de lospobladores de la zona. Entre las causas que podrían acentuar los efectos de la sequía seencuentran: el deterioro progresivo del suelo, representado básicamente por la reducción de lacobertura vegetal y la intensa explotación de los recursos naturales.En la Depresión de Carora, municipio Torres, estado Lara, Venezuela, las precipitaciones son

erráticas y una evaporación bastante alta, lo que causa un desbalance hídrico marcado durantetodo el año. El objetivo de este trabajo es analizar la distribución de la precipitación y verificar laperiodicidad o ciclos estadísticamente significativos con registros cronológicos de precipitacionesanuales y mensuales, en el lapso 1965-1996 a través de series temporales.


Descripción del área de estudio: El sector de estudio es conocido como "La Otra Banda"; seencuentra ubicado a 10º 02' /10º 28' N y a 70º 00' / 70º 29' 42" O. Limita por el norte: con lasdivisorias de aguas de la Serranía de Baragua (flanco sur); oeste y sur: márgenes izquierdas delos ríos Diquiva y Morere; este: Quebrada La Tetona, abarcando aproximadamente unos 1.825km2. Las alturas de la región son variables; en las cumbres de la Serranía de Baragua 1.250m.s.n.m. (Cerro Valla); 560 m.s.n.m. en el piedemonte y 400 m.s.n.m. en las márgenes del Río

Morere cerca de Aregue. Las formaciones vegetales predominantes en La Otra Banda son las debosque espinoso premontano en la parte montañosa y bosque espinoso tropical en ladepresional, ambas formaciones vegetales en transición con el bosque muy seco tropical. Estetipo de vegetación ofrece poca o ninguna protección contra los impactos de las gotas de lluvia,por lo que generalmente se forman costras en el suelo lo que dificulta la infiltración, favorece elescurrimiento superficial y por ende la erosión hídrica, la cual en la parte media y baja de La OtraBanda reviste características catastróficas. Se observan paisajes de Badlands (tierras malas) yerosión completa de los horizontes superficiales, en este último caso, la compactación del suelo,la poca aireación, la cantidad de sales presentes en solución, condicionan un ambiente donde elsuelo prácticamente se presenta desnudo. La precipitación media anual en Carora, es de 707mm, si se compara con otras localidades venezolanas tales como, Calabozo o Barinas, lascuales presentan montos anuales de 1.254 mm y 1.624 mm, respectivamente, se observa quelos montos anuales de precipitación en el sector de estudio son bajos, caracterizado por tener un

clima que de acuerdo con la clasificación climática de Thornthwaite es un DdA´ a´, semiárido conpoco o ningún exceso de agua megatérmico o cálido. Los montos bajos de precipitación (707

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mm/año) unida a los altos valores de temperatura (28ºC) y evaporación de (2000 mm/año)determina en la zona una marcada característica de semiaridez. (Toledo, 1997).Las series de precipitaciones mensuales y anuales correspondientes a las cuatro estacionespluviométricas ubicadas en la Depresión de Carora, aparecen en el cuadro 1. El período deobservación analizado fue de 32 años, (1965-1996).

Cuadro 1. Situación geográfica de las estaciones de estudio

La metodología propuesta se inserta dentro de los procedimientos estadísticos propios delanálisis de series temporales, el cual comprende cuatro fases de estudio sugeridos para éstainvestigación: A) Homogeneidad de las series: se realizó mediante la aplicación de test delcúmulo de doble masa y cálculos de sus estadísticos básicos; B) Evolución secular de laprecipitación 1965-1996: consistió en la tipificación de los valores anuales de precipitación y, apartir de los mismos, el cálculo de medias móviles centradas en dos años, así como el de la rectade tendencia, calculada con el número mínimo de cuadrados, a fin de resaltar la alternancia deperíodos en los que la precipitación ha sido relativamente alta, con otros en lo que ha sucedidotodo lo contrario. C) Periodicidad: permitió verificar la existencia o no de algún componentecíclico en las series, es decir, una posible estructura temporal en la tendencia de la precipitación,a través de la Función de Autocorrelación (ACF).


A medida que se desciende de la línea de partición de agua hacia el piedemonte direcciónnoreste-sureste, las precipitaciones disminuyen, dado el aumento del número de años con totalesinferiores a 500 mm, y la disminución de años con totales superiores a 900 mm (Toledo,1997).Este descenso en el gradiente de precipitación va acompañado de la altitud (Cuadro 2).

Cuadro 2. Orientación Noreste Sureste

Estaciones Precipitación (mm) Altitud (m)

Los Pedernales 747.0 645

Altagracia 636.2 479

Burere 712.1 430

Carora Granja 574.7 413

El año pluviométrico comienza frecuentemente en diciembre, con la primera estación seca que seextiende hasta marzo o abril; los valores medios están comprendidos entre 80 y 140 mm.,representando un 11% en Pedernales a 24% en Carora Granja. Después de abril o mayo,comienza la primera estación lluviosa. Se observa, un descenso de la amplitud de la oscilaciónentre 10 a 12% con valores medios entre 60 a 77 mm en Carora Granja y Altagraciarespectivamente. A partir de junio hasta agosto, se ubica la segunda estación seca, con unaamplitud de oscilación es descenso similar a la primera, siendo los valores medios algodiferentes. La segunda estación lluviosa, desde septiembre hasta noviembre, presenta una

amplitud de oscilación entre 48 a 62% del total del año pluviométrico, con valores medios entre339 a 462 mm para Burere y Pedernales, respectivamente, lo que representa el aporte de lluviaconsiderable para la zona.

EstacionesPluviométricas

Longitud (ºW) Latitud (ºN) Altitud (m)

Los PedernalesAltagraciaBurereCarora-Granja

70º 11’ 53”70º 12’ 14”70º 14’ 39”70º 04’ 55”

10º 25’ 44”10º 20’ 56”10º 06’ 22”10º 09’ 46”

645479430413

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El régimen pluviométrico en el sector de estudio comprende dos estaciones secas y doslluviosas. La primera estación seca va desde diciembre a marzo o a abril; la primera estaciónlluviosa de abril a mayo o mayo sólo; la segunda estación seca entre junio a julio o hasta agostoy la segunda estación lluviosa y la más importante se inicia en agosto hasta septiembre o hastanoviembre para todos los casos (Figura 1).

La distribución espacial de las precipitaciones en la Depresión de Carora respondefundamentalmente a la altitud de las estaciones. Los meses al final de año son los de mayorprecipitación, producto del reforzamiento del flujo alisio (Goldbrunner, 1984). La entrada delperíodo lluvioso, responde a la migración gradual de la zona de convergencia intertropical (ZCIT)hacia el norte; sin embargo, la salida del período lluvioso, no obedece a este mecanismo,contradiciendo lo señalado por Goldbrunner (1984) según Velásquez (2003). Así mismo,Velásquez (2003) señala que esta zona muestra un período lluvioso poco definido, debido a lapredominancia de bajas precipitaciones. El efecto friccionar, parece ser un mecanismo que inhibela precipitación (Figura 1).

Los Pedernales

En Feb Mar Abr My Jn Jl Ag Sep Oct Nov Dic0

20406080

100120140160180200

Carora Granja

En Feb MarAbr My Jn Jl Ag Sep OctNov Dic0

20

40

60

80100

120

Altagracia

En Feb Mar A br My Jn Jl Ag Sep Oct Nov Dic0

20

40

60

80

100

120

140

160

Burere

En Feb MarAbr My Jn Jl Ag Sep OctNov Dic0

20

40

60

80

100

120

140

160

Figura 1. Distribución mensual de la precipitación. Período 1965-1996

La curva de las medias móviles (Figura 2), registran valores más bajos entre los años 1975-78 y1982-85, con un descenso constante a finales de los años noventa en forma mantenida. Aúncuando la recta de tendencia carece de significación estadística, muestra una pendientedescendente en todos los casos.

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Figura 2 . Evolución de las precipitaciones anuales

Los Pedernales

y = -4.9892x + 830.19

0

500

1000

1500

1 4 7 1 0

1 3

1 6

1 9

2 2

2 5

2 8

3 1

Años

P r e c

i p i t a c

i ó n a

n u a

( m m

)

Burere

y = -10.76x + 890.06

0

500

1000

1500

1 4 7 1 0

1 3

1 6

1 9

2 2

2 5

2 8

3 1

Años

P r e c

i p i t a c

i ó n a

n u a

( m m

)

Altagracia

y = -5.6213x + 729.73

0200400600800

10001200

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Años

P r e c

i p i t a c

i ó n a n u a l

( m m

)

Carora Granja

y = -18,443x + 879,61

0

500

1000

1500

1 4 7 1 0

1 3

1 6

1 9

2 2

2 5

2 8

3 1

Años

P r e c

i p i t a c

i ó n a n u a

l

( m m

)

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Los autocorrelogramas (Figura 3) denotan una estructura temporal, es decir, se observa laexistencia de un comportamiento periódico de valores máximos de orden (1º, 6º, 11º, 12º, 13º) ymínimos (3º, 4º, 8º, 9º, 15º, 16º) expresado en las barras de lo coeficientes calculados, las

cuales sobrepasan los límites de confianza del 95% para todos los casos, es decir, ciclos

estadísticamente significativos.

Figura 3. Autocorrelogramas

CONCLUSIONES

− La entrada del período lluvioso en la Depresión de Carora, responde a la migración gradual dela zona de convergencia intertropical (ZCIT) hacia el norte mientras que la salida del períodolluvioso, al efecto friccionar, que parece ser en esta zona un importante mecanismo que inhibela precipitación. El descenso en el gradiente de precipitación va acompañado de la altitud.

− Los mayores contrastes se dan por la alternancia de momentos con valores máximos seguidospor valores mínimos en la función de autocorrelogramas.

− Quizás podría hablarse de que la variabilidad pluviométrica es en sí misma, también muyvariable, lo cual dificultaría identificar períodos persistentes con escasez de lluvia para logrardefinirlas como sequía pero ésta función pone de manifiesto diferencias de significaciónestadística en la conformación de una estructura temporal, lo cual ayudaría para este propósito.No obstante, se recomienda extender el análisis a otros conceptos como el de variabilidad o elde persistencia, mediante el cálculo del coeficiente de variación y de la probabilidad de año

seco tras año seco, respectivamente.

Burere

Nº de retardos

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

C o e f i c i e n t e s

1,0

,5

0,0

-,5

-1,0

Límites de confianza

Coeficiente

Altagracia

Nº de retardos

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1


1,0

,5

0,0

-,5

-1,0


Coeficiente

Carora Granja

Nº de retardos

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

C o e

f i c i e n t e s

1,0

,5

0,0

-,5

-1,0


Coeficiente

Los Pedernales

Nº de retardos

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1


1,0

,5

0,0

-,5

-1,0


Coeficiente

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REFERENCIAS

Capó E.; Llasat M.; Quintas J. 1999. Caracterización Pluviométrica Espacio-temporal deEspaña dentro del Proyecto AMHY/Friend. En La Climatología Española en los Albores delsiglo XXI: I Congreso de la Asociación Española de Climatología. España: Asociación

Española de Climatología (AEC). pp 123-129.Fernández B.; Montt J. 2001. Estimación del período de retorno de sequías meteorológicas ehidrológicas mensuales. Ingeniería hidráulica en México. 26(3): 25-37.

Galán E., Cañada R.; Rasilla D. 1999. Evolución de las precipitaciones anuales en la mesetameridional durante el siglo XX. En La Climatología Española en los Albores del siglo XXI: ICongreso de la Asociación Española de Climatología. España: Asociación Española deClimatología (AEC). pp 169-179.

Goldbrunner, L. 1984. Atlas Climatológico de Venezuela, período 1951-1970. Fuerza AéreaVenezolana. Caracas. 68p.

Pradere R. 1999. Definición de patrones homogéneos de pluviosidad en los llanos centralesvenezolanos mediante kriging factorial. Agronomía Tropical. 49(3):297-325.

Sánchez J, 1999. Agroclimatología, Caracas: Universidad Central de Venezuela, Consejo deDesarrollo Científico y Humanístico. 477p.

Toledo, V. 1997. Estudio de la Erosión del Suelo en el sector comprendido entre el Susucal, LaCandelaria y Muñoz, Edo. Lara. Trabajo de grado de maestría no publicado, UniversidadPedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Caracas, Caracas. 255p.

Velásquez, R. 2003. Algunos Mecanismos Físicos Responsables de la Distribución Anual de laPrecipitación en Venezuela. Aula y Ambiente. Revista Ambiental. 3(5): 33-39.

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Aspectos hidroquímicos del agua subterránea en elConurbano bonaerense, Argentina.

Eleonora Carol.Instituto Nacional del Agua (INA)Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica (CETMIC) Cno. Centenario y 506, M. B. Gonnet,C.C. 49 (B1897ZCA) [email protected]

INTRODUCCIÓN

El Conurbano Bonaerense y la ciudad Autónoma de Buenos Aires se ubican en la región norestede la Provincia de Buenos Aires, Argentina y conforman una de las zonas más densamentepobladas del mundo con 11,5 millones de habitantes en 3800 km2.La topografía de la región es suave. En el sector oeste se encuentran las alturas máximas, queno sobrepasan los 100 m.s.n.m, disminuyendo con pendiente hacia el este hasta alcanzar el niveldel mar. La zona es atravesada por las cuencas inferiores de los Ríos Matanza, Riachuelo,Reconquista y por pequeñas subcuencas afluentes, que desembocan en el curso inferior del RíoParaná y estuario del Río de La Plata (Figura 1).La precipitación media anual supera ligeramente los 1000 mm anuales, siendo los excesoshídricos cercanos a 200 mm anuales. Para la región noreste de la Provincia de Buenos Aires losvalores de infiltración se encuentran entre 0,57% y 9,44% de las precipitaciones medias anuales.Para la región urbana y suburbana los valores de infiltración se encuentran entre 0,1% y 7,59%de las precipitaciones medias anuales, respectivamente (Santa Cruz y Silva Busso, 2002).El agua de interés para consumo humano se halla alojada en los acuíferos Pampeano (menosprofundo) y Puelches (más profundo). Los mismos se agrupan dentro de una misma unidadllamada acuífero multicapa (Sala, 1975) que se encuentran hidráulicamente conectados,alimentándose directa o indirectamente y en forma local por infiltración a partir de la recarga delas precipitaciones. La contaminación del acuífero Puelches se produce por filtración verticaldescendente de las aguas del acuífero Pampeano, a través del acuitardo que los separa.La sobreexplotación del acuífero Puelches en las décadas del 40 a 80 dio lugar a la formación degrandes conos de depresión. Tal explotación, llega en algunos sectores a agotar los acuíferosFreático y Pampeano por infiltración vertical descendente, comportándose el acuífero Puelchescomo acuífero libre. El casi abandono de su explotación en la década del 90 provocó la rápidarecuperación de los niveles piezométricos, instalándose el techo del acuífero libre muy cerca dela superficie (Santa Cruz et al., 1997). Estas modificaciones generan una distorsión delescurrimiento subterráneo original y por ende del transporte de sustancias disueltas. Asimismo seproduce una modificación en el carácter efluente de los ríos y arroyos, como así también cambios

en la recarga y conexión entre los acuíferos.En el área existe una creciente preocupación por la calidad del agua subterránea para consumohumano, especialmente con relación a la concentración de nitratos. El nitrato constituye la forma

más oxidada, estable y móvil de las especies del nitrógeno en solución y tiene su origengeneralmente en fuentes de nitrógeno exteriores al sistema acuífero (desechos industriales,fertilizantes nitrogenados, fosas sépticas, etc). El límite propuesto por la Organización Mundialde la Salud para la calidad del agua potable para consumo humano respecto a la concentraciónde nitratos es de 45 mg/l (World Health Organization, 1996).El objetivo de este trabajo es analizar las variaciones temporales y espaciales en laconcentración de nitratos del acuífero Puelches relacionándolas con la sobre explotación delmismo.

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60

Figura 1: Mapa de ubicación del Conurbano Bonaerense.


Los datos hidroquímicos analizados fueron aportados por el Instituto Nacional del Agua. Losmismos se integraron en un sistema de información hidrogeológica discriminando por acuífero(Pampeano y Puelches), utilizando para tal fin la información de perfiles de perforación.La base de datos químicos creada para el acuífero Puelches cuenta con 8000 datos de aniones(incluyendo nitratos) y cationes mayoritarios, situados entre los años 1996 y 2002, con una mediade cinco datos por año para un mismo pozo. Estos fueron tratados estadísticamente para reducirel número de datos y dar un valor medio anual a cada parámetro en cada pozo. Para el acuíferoPampeano la base de datos creada cuenta con 300 datos de aniones mayoritarios situados entre1990 y 2002.Primeramente se realizó una caracterización y clasificación hidroquímica regional de cadaacuífero, utilizando para esto, los valores estadísticos obtenidos y los diagramas de clasificaciónde aguas según Piper (acuífero Puelches) y ternario (acuífero Pampeano).Con los datos de concentraciones de nitratos procesados para el acuífero Puelches entre elperiodo 1996 a 2002 se procedió a la realización de mapas de isocontenidos para los años 1996,1999 y 2002. Cabe aclarar que la densidad de pozos con datos de nitratos está muy sectorizada,por cuanto los resultados de su interpretación se limitarán a esas áreas.


El acuífero Pampeano (incluyendo al Freático) presenta un dominio de aguas de tipobicarbonatadas (Figura 2). Menos del 10 % de los pozos caen dentro del campo de las aguascloruradas y/o sulfatadas, generalmente relacionadas a sedimentos de origen marino en

Moreno

Alte.Brown

I t u z a i n g

o

H u r l i n

g a n

S a n M

i g u e l

R í o d e L a P

l a t a

Merlo

Quilmes

Berazategui

San IsidroS a n M

a r t í n

Pilar

Cañuelas

Ezeiza

Marcos Paz

Av e lla n e d a L a n u s

F. Varela

San Vicente

Pte.Perón

M a lv .Ar g e n t in a s

S a

n

F e r n a

n d o

José C.Paz

Lujan

Escobar

M o r o n

Las Heras

Gral.

Rodriguez

T d e F e f r e r o

R í o L u j a

n

R i o P a r a n á

Tigre

Aires

Buenos

0 10 Km

R í o

M a t a

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R ío R e c o n

q u is ta

CapitalFederal

R í o

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z

Mercedes

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superficie o a la intrusión salina que afecta al acuífero en el área ribereña y sectores cercanos alos valles inferiores de los ríos (Hernández, 1978). El contenido salino promedio expresado ensólidos totales disueltos (STD) es de 1323 mg.l-1. Los valores medios obtenidos para los anionesson 435 mg.l-1de HCO3

-, 274 mg.l-1 de Cl- y 214 mg.l-1 de SO4=.

Figura 2: Diagrama ternario de aniones para el acuífero Pampeano .

Las aguas del acuífero Puelches son mayormente de bajo contenido salino con STD promedio de828 mg.l-1. De acuerdo con el diagrama de Piper (1944) clasifican según la proporción relativa desus componentes iónicos mayoritarios como bicarbonatadas sódico cálcicas (Figura 3).En menor proporción se encuentran aguas de tipo clorurado sódicas, localizadas en el sectoreste, relacionadas a sedimentos de origen marino en superficie o a intrusión salina.

Figura 3: Diagrama de Piper para el acuífero Puelches.

Los valores medios obtenidos para los constituyentes mayoritarios son 215 mg.l-1 de Na+, 43mg.l-1 de Ca++, 20 mg.l-1 de Mg++, 436 mg.l-1 de HCO3

-, 85 mg.l-1 de Cl-, 40 mg.l-1 de SO4= y 64

mg.l-1 de NO3-.

Para el análisis de la variación en el tiempo y espacio de la concentración de nitratos se utilizaronlos datos del acuífero Puelches para los años 1996, 1999 y 2002. Del análisis estadístico ymediante la realización de mapas de isocontenido de nitratos (Figura 4 A - C) surge que:

Tipoclorurado

Tipoicarbonatado

Tiposulfatado

Tiposódico

Tipocálcico

Tipomagnésico

Sulfatadas y/ocloruradas cálcicas

y/o magnésicas

Bicarbonatadas

cálcicas y/o

magnésicas

Cloruradas y/osulfatadas

sódicas

Bicarbonatadas

sódicas

Mg-Ca

Ca-Mg

Ca-NaNa-Ca

Na-Mg

Mg-Na

ClCO3H

Cl

SO4

SO4-ClSO4-CO3H

CO3H

SO4

CO3HCl

Tipo

clorurado

Tipo bicar bonatado

Tipo

sulfatado

Cl

CO3H

Cl

SO4

SO4

CL

SO4

CO3H

CO3H-C l CO3H-SO4

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Figura 4 : Mapa de isocontenido de nitratos para los años 1996 (A) y 1999 (B)

N

A - Mapa de isocontenido de nitratosAcuífero Puelches 1996

REFERENCIAS

Curva isocontenido nitratos

0 5 10 Km.

80

Ubicación de pozos de muestreo

5520000 5540000 5560000 5580000 5600000 5620000 5640000 5660000 5680000

6100000

6120000

6140000

6160000

6180000

6200000

N

B - Mapa de isocontenido de nitratosAcuífero Puelches 1999

5520000 55400005560000 5580000 5600000 5620000 5640000 5660000 5680000

6100000

6120000

6140000

6160000

6180000

6200000


REFERENCIAS


0 5 10 Km.

80

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Figura 4. Mapa de isocontenido de nitratos para el año 2002 (C)

La media de nitratos para el año 1996 es de 74,12 mg.l-1

, con mínimos de 0,9 mg.l-1

y máximosde 168 mg.l-1, con el 21% de los datos por debajo de 45 mg.l -1 (límite propuesto por laOrganización Mundial de la Salud para la calidad del agua potable). Las mayoresconcentraciones se encuentran relacionadas a las áreas de sobre explotación con desarrollo deconos de depresión.Para el año 1999 el valor medio de nitratos es de 63,8 mg.l-1, con mínimos de 6,6 mg.l-1 ymáximos de 159,3 mg.l-1, con el 34 % de los pozos por debajo de 45 mg.l -1. La disminución en elvalor máximo, respecto a 1996, posiblemente se deba al abandono de los pozos del sector nortede los partidos de Tres de Febrero y San Martín y al sur de los partidos de Lanus y Lomas deZamora.En el año 2002 disminuye notablemente la cantidad de pozos en explotación. En el sector sur seabandona el 70% de los pozos con concentraciones de nitratos superiores a 50 mg/l. La mediade nitratos es de 48,4 mg.l-1, con mínimos de 7,73 mg.l-1 y máximos de 113 mg.l-1, con el 49 % de

los pozos por debajo de 45 mg.l-1

. Las curvas describen una tendencia de concentracionesdecrecientes hacia el oeste y sur.Cabe destacar que en todos los casos los focos de mayor concentración de nitratos estánrelacionados a las áreas de mayor explotación donde se desarrollan los conos de depresión.

CONCLUSIONES

- Los resultados de los análisis químicos de los pozos estudiados en el periodo 1996 a 2002denotan que el 68% de los mismos exceden el límite propuesto por la Organización Mundial dela Salud respecto a las concentraciones de nitratos para consumo humano.

- Del análisis estadístico anual surge que los valores medios de nitratos son 74,12 mg/l para elaño 1996 y 48,4 mg/l para el año 2002, lo que muestra una tendencia decreciente. Sinembargo ésta tendencia no es real debido a que los pozos muestreados no son los mismos

N

C - Mapa de isocontenido de nitratosAcuífero Puelches 2002

5520000 5540000 5560000 5580000 5600000 56200 00 5640000 5660000 5680000

6100000

6120000

6140000

6160000

6180000

6200000


REFERENCIAS


0 5 10 Km.

8 0

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para cada año. Para lograr una apropiada evaluación en tiempo y espacio se debería trabajarmanteniendo constantes los pozos a muestrear.

- Al tratarse de un acuífero de tipo multicapa donde las tres secciones (Freático, Pampeano yPuelches) están hidráulicamente conectadas, la explotación del más profundo repercutebajando el nivel freático o arrastrando la depresión del mismo. Esta migración vertical

descendente traslada consigo los iones nitratos provenientes de la contaminación de lassecciones más superficiales. En consecuencia, la contaminación del acuífero Puelches podríaestar relacionada a la migración de iones nitratos desde superficie. Esto se fundamenta en elhecho de que las mayores concentraciones de nitratos están íntimamente relacionadas a lasáreas de mayor explotación del acuífero Puelches.

REFERENCIAS

Hernández M. 1978. Reconocimiento Hidrodinámico e Hidroquímico de la interfase Agua Dulce –Agua Salada en las Aguas Subterráneas del Estuario del Plata (Pdos. de Quilmes yBerazategui, Buenos Aires) VII Congreso Geológico Argentino, Vol II, p 273 - 285.

Piper A. M. 1944. A graphic procedure in the geochemical interpretation of water analysis.

American Geophysical Union Transaction. Vol 25: 914 - 923.Sala J. 1975. Recursos Hídricos. Especial Mención de las Aguas Subterráneas. Relatorio de

Geología de la Provincia de Buenos Aires, p 169 - 193.Santa Cruz J.; Amato, S.; Silva Busso A.; Guarino D.; Cernadas M. 1997. Explotación y

Deterioro del Acuífero Puelches en el Área Metropolitana de la Republica Argentina.Ingeniería Sanitaria y Ambiental, 31, p 34 - 37.

Santa Cruz J.; Silva Busso, A. 2002. Evolución hidrodinámica del Agua Subterránea en elconurbano de Buenos Aires, Argentina. Boletín Geológico Minero 113 (3):259 - 272.

World Health Organization, 1996 Guidelines for Drinking-Water Quality. Volume 2: HealthCriteria and Other Supporting Information. Second edition, Geneva, p 973.

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Régimen hídrico de un Ultisol arenoso del noreste de Uruguaybajo plantaciones de Eucalyptus grandis vs. Pasturas.

Lucía Salvo, Silvana Delgado, Fernando García Préchac, Jorge Hernández, PabloAmarante, Mariana HillUniversidad de la República, Facultad de Agronomía, Departamento de Suelos y Aguas. Av. Garzón 780,Montevideo, Uruguay. [email protected]

INTRODUCCIÓN

La plantación de bosques artificiales es una de las actividades que ha tenido más impulso en elUruguay durante los últimos años. Actualmente, ocupan casi 661 mil hectáreas, superficie tresveces y media mayor a la que ocupaban en el año 1990 (Censo General Agropecuario, 2000).Este gran crecimiento se explica por la aprobación de la Ley de Promoción Forestal Nº 15.939,en el año 1987. La misma procuró un ordenamiento a nivel territorial, compatibilizando la mejoraptitud forestal, con la menor interferencia frente actividades agrícolas y pecuarias, típicas en el

Uruguay (MGAP, 2000).El rubro se ha concentrado en explotaciones de escala importante, con alto grado deespecialización en la actividad forestal, las cuales, a su vez, se concentran en 5 departamentosde los 19 en que está dividido administrativamente el país (DIEA, 2000).El rápido crecimiento y concentración de la actividad y por ende, el cambio en el uso del suelo,generó polémica en cuanto a posibles efectos ambientales de las plantaciones comerciales deEucalyptus . Uno de los que más preocupa, es el cambio en el régimen hídrico de las cuencas. Elúnico estudio en cuencas apareadas, en marcha en Uruguay, está indicando alrededor de 50 %menos de escurrimiento superficial bajo forestación que bajo pasturas (Durán et al ., 2000).Desde 2001, el grupo de Manejo y Conservación de Suelos de la Facultad de Agronomía,desarrolla un estudio de “Monitoreo de los efectos sobre el suelo de las plantaciones deEucalyptus y pinos y de la intensidad de laboreo para realizarlas". Dentro de este, una de lasdeterminaciones es el contenido de agua en el suelo, con el objetivo de comparar la evolucióndel almacenaje de agua hasta 1,2 m de profundidad. Este trabajo presentará dicha evolucióndesde 2001 al 2003, en un Typic Hapludult, bajo una plantación de Eucalyptus grandis realizadaen 1998, comparada con la que ocurrió en el mismo suelo bajo la pastura original.


El ensayo fue instalado en un establecimiento forestal, al noreste del Uruguay, departamento deRivera. Se seleccionó una plantación de Eucalyptus grandis instalada en la primavera de 1998.Se aprovechó el tendido de una línea de alta tensión que atraviesa todo el establecimiento, paratener 3 pares de lugares con suelo forestado y con la vegetación previa a la implantación delmonte a muy corta distancia (< 50 m). Dicha pastura, si bien no es la original prístina, seencuentra en un muy avanzado estadio de la sucesión regenerativa, a partir de algún disturbio enel pasado.La ladera en que se encuentra el ensayo, tiene una pendiente entre 6 a 9 %, de exposición sur.

Siguiendo la toposecuencia, se eligieron las 3 repeticiones del par Eucaliptos-pastura, asumidoscomo bloques al azar para el análisis estadístico. En cada unidad experimental se instalarontubos de acceso para sonda de neutrones y se obtuvieron muestras imperturbadas paradeterminar la curva característica de retención de agua en el suelo.La sonda de neutrones utilizada fue una Troxler 3200. Los tubos de acceso son de aluminio, de 5cm de diámetro. Las determinaciones se realizaron a los 15, 30, 50, 70, 90 y 110 cm deprofundidad. Las mismas fueron tomadas como representativas de los intervalos de 0 a 20, 20 a40, 40 a 60, 60 a 80, 80 a 100 y 100 a120 cm, respectivamente, para el cálculo del almacenajehasta 1,2 m. Estas determinaciones se realizaron, al menos trimestralmente.

La calibración de la relación de cuentas del equipo a contenido de agua volumétrico se realizó in situ , correlacionando las primeras con muestreos gravimétricos realizados a la instalación de lostubos y en fechas posteriores con contenidos contrastantes de agua en el suelo. Se trabajó con 4

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funciones de calibración correspondientes a las siguientes profundidades, de 0 a 20, 20 a 40, 40a 60 y 60 a 120 cm.El análisis estadístico del almacenaje de agua en el suelo, se realizó para cada fecha dedeterminación y además, se analizó el almacenaje promedio por estación, desde el verano del2001 hasta el otoño del 2003. En este trabajo se presentan solamente estos últimos datos.

La toma de muestras no disturbadas para la obtención de las curvas características de retenciónde agua se sacaron a fines del año 2001. En el suelo forestado, el muestreo se hizo en lashileras de plantación. Se tomaron 3 muestras por unidad experimental a cada una de lassiguientes profundidades: la parte superior del horizonte A (5-10 cm), la parte inferior delhorizonte A (25-30 cm) y la parte superior del horizonte B (65-70 cm). Las mismas fueronacondicionadas en el laboratorio y posteriormente, con un extractor de presión, se les determinóel contenido volumétrico de agua en equilibrio con 0,1; 0,3; 1 y 3 atmósferas (Klute, 1986). Elanálisis estadístico se hizo sobre el promedio de las 3 muestras tomadas por unidadexperimental-profundidad de muestreo.


En la figura 1 se muestra la evolución estacional del almacenaje de agua hasta 1,20 m de

profundidad. El suelo bajo Eucalyptus siempre presentó menor contenido de agua que bajopastura, siendo las diferencias significativas para la mayoría de las estaciones estudiadas. Enverano, dada la alta evapotranspiración existente, disminuye el contenido de agua del suelo paraambos usos, pero los árboles estarían realizando una mayor extracción como consecuencia desu mayor y más profundo sistema radicular. Sin embargo, llaman la atención las diferenciasencontradas en el invierno. En dicha estación, tanto la pastura como la plantación, tienen muybaja evapotranspiración real por la baja radiación; y siendo la precipitación uniforme durante todoel año, debiera esperarse que el suelo estuviera a máxima capacidad de retener agua(Capacidad de Campo) bajo los dos usos comparados. Más aún cuando se sabe que elescurrimiento superficial es menor bajo Eucalyptus (Durán et al., 2001).

A modo de ilustración, en la figura 2 se muestra la distribución del contenido de agua en el perfildel suelo para dos de los veranos e inviernos estudiados. Puede observarse que en invierno, las

diferencias entre el suelo bajo Eucalyptus y bajo pastura, aparecen debajo de los 60 cm deprofundidad (Bt), mientras que en verano se dan desde la superficie.

**** ∝ < 0.05 *** 0.05 < ∝ > 0.10 ** 0.10 < ∝ > 0.15 * 0.15<∝>0.20 Past.: suelo bajo pastura original; Monte : suelo bajo monte de Eucalyptus; Cc: capacidad de campo.

Figura 1. Evolución estacional del contenido de agua del suelo hasta 120 cm de profundidad.

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

ver 01 oto 01 inv 01 prim 01 ver 02 oto 02 inv 02 prim 02 ver 03 oto 03

m m d

e a g u a h a s t a

1 2 0 c m d

e p r o f u n d i d a d

Past. Monte

Cc suelo bajo past.= 376 mm H2O/120 cm

Cc suelo bajo monte = 360 mm H2O/120 cm

* **** **** * ** **** ** ****

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Past.: suelo bajo pastura original; Monte : suelo bajo monte de Eucalyptus, % HV: Porcentaje de agua en volumen.

Figura 2. Distribución del contenido de agua en el perfil hasta 10 cm de profundidad

Una de las posibles explicaciones a las diferencias observadas en el invierno, surge de analizarlas curvas características de retención de agua (Figura 3). En estas se observa que el suelo bajoEucalyptus retiene menos agua a capacidad de campo (10 kPa) tanto para la profundidad de 5cm como para el horizonte Bt. Estas diferencias, llevadas a 120 cm de profundidad, hacen unadiferencia de 16 mm de menor retención de agua a capacidad de campo bajo Eucalyptus , valorque es aproximadamente del orden de la diferencia determinada en el campo al final del períodode recarga invernal (Figura 1). También, es en el horizonte B, que ocupa la mitad de laprofundidad estudiada, donde la diferencia de retención a 10 kPa es mayor, y donde aparecen

las mayores diferencias de contenido de agua en el perfil durante el invierno. En investigacionesprevias (Pérez Bidegain et al ., 2001a y 2001b), ya había sido observada una menor retención deagua en los primeros 5 cm de suelo bajo Eucalyptus comparado con suelo bajo pastura, dondede ocho suelos estudiados, seis presentaron dicho comportamiento (α<0.05). Resultadossimilares se reportan en Sudáfrica para el horizonte A (Musto, 1993) y el autor lo atribuye adiferencias en la distribución del tamaño de los poros y a la hidrofobicidad provocada por algunoscompuestos orgánicos, producto de la descomposición de restos de Eucalyptus . Doerr et al. (1996 y 2000), mencionan que las plantas más comúnmente asociadas con la repelencia de aguason los árboles perennes, en particular aquellos que tienen una considerable cantidad de resinas,ceras o aceites aromáticos como los Eucalyptus y los Pinus .

H V % 2 7 - A g o - 0 1

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

H V %

P R O

F U

N

D

I D A

D

P a s t . Monte

H V % 3 0 - M a r - 0 1

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

0 10 2 0 3 0 4 0 5 0

H V %

P R O

F U

N

D

I D

A

D

Past . Monte

H V % 1 6 - J u l - 0 2

0

2 0

4 0

6 0

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1 0 0

1 2 0

0 10 2 0 3 0 4 0 5 0

H V %

P R O

F U

N

D

I D

A

D

Past . Mon te

H V % 2 6 - F e b - 0 2

0

20

40

60

80

1 00

1 20

0 10 2 0 3 0 4 0 5 0

H V %

P R O

F U

N

D

I D

A

D

Past. Mo n t e

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**** ∝ < 0.05 *** 0.05 < ∝ > 0.10 ** 0.10 < ∝ > 0.15 * 0.15<∝>0.20

% HV: Porcentaje de agua en volumen, CN: suelo bajo pastura original, fila: suelo bajo monte de Eucalyptus,correspondiente a la fila de plantación.

Figura 3 . Curvas caracteristicas de retencion de agua en las profundidades de 0 a 10cm, 25 a 30 cm y horizonte B t

CONCLUSIONES

- El suelo bajo Eucalyptus siempre tuvo menor contenido de agua que el suelo bajo pastura.Esto era de esperar durante los veranos, dadas la magnitud y profundidad del sistema radicularde los Eucalyptus, en comparación con el de la pastura, que permite a los primeros tenermayor evapotranspiración real. Sin embargo, llama la atención que se generen diferencias eninvierno (período de recarga de agua del suelo), donde la demanda atmosférica es muy baja,se mantienen las precipitaciones y según otros resultados, el escurrimiento superficial esmenor bajo Eucalyptus , por lo que se esperaría que el suelo estuviera con su máximacapacidad de retención de agua (Capacidad de Campo) bajo ambos usos.

- La capacidad de campo estimada (retención a 10 kPa) para los 120 cm del suelo bajoEucalyptus fue menor que para el suelo bajo pastura, debido principalmente a la diferenteretención en el horizonte Bt. Esta menor capacidad de retención de agua, podría ser unaexplicación a las diferencias en contenido de agua encontradas en el campo en los inviernosestudiados.

- Menor retención de agua en el suelo y menor escurrimiento superficial significarían mayordrenaje profundo y recarga de acuíferos en el período invernal bajo Eucalyptus. Sería muyimportante confirmar esta hipótesis con estudios hidrológicos, en lo posible, en cuencasexperimentales.

- El proyecto de investigación del cual surgen estos resultados, aún no ha finalizado, por lo quese recogerá información de evolución del contenido de agua estacional durante más años.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

% HV

P o t . m a t r i z ( a t m )

CN 5cm fila 5 cm CN 25 cm fila 25 cm

0

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

% HV

P o t . m a t r i z ( a t m )

CN B fila B

****

**

5 cm 25 cm

****

*

** ***

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REFERENCIAS

DIEA. 2000. Censo General Agropecuario 2000 - Resultados Definitivos Vol. 1.http://www.Mgap.gub.uy/Diea/CENSO2000/ResultadosDefinitivosVol_1/data/13.htm

Doerr S. H.; Shakesby R. A; Walsh R. P. D. 1996. Soil hydrophobicity variations with depth and

particle size fraction in burned an unburned Eucalyptus globulus and Pinus pinaster forestterrain in de Agueda Basin, Portugal. Catena 27: 25 - 27.

Doerr S. H.; Shakesby R. A; Walsh R. P. D. 2000. Soil water repellency: its causes,characteristics and hydro-geomorphological significance. Earth.Science Reviews 51: 33-65.

Durán P.; Silveira L.; Martínez L.; Chamorro A.; González J.C.; Zanetti E.; Alonso J.;Hayashi R.; Durán A.; García Préchac F.; Pérez M.; Frioni L.; Sicardi M.; Molteri, C.;Bozzo A. 2001. Estudio de Monitoreo Ambiental de Plantaciones Forestales en el Uruguay.Informe final. Universidad de la República Oriental del Uruguay. pp A1-1 a B2-32.

Klute A. 1986. Water potential: Laboratory methods. In Klute, A., et al. (Eds.) Methods of soilanalysis, Part 1, Physical and Mineralogical methods, Second Ed., ASA-SSSA AgronomySeries 9, pp. 635-662.

MGAP- Ministerio de Ganadería Agricultura y Pesca, Dirección General Forestal. 2000.Uruguay forestal. Antecedentes, legislación y política, desarrollo actual y perspectivas.

Musto J.W. 1993. Impacts of plantation forestry and soil management In. ICFR Annual ResearchReport South Africa pp 102-109.

Pérez Bidegain M. ; F. García Préchac ; A. Durán. 2001a . Soil use change effect, from pasturesto Eucalyptus sp., on some soil physical and chemical properties in Uruguay, In 3rd International Conference on Land Degradation, Rio de Janeiro, en CD-ROM.

Pérez Bidegain M.; F. García Préchac; R. Methol. 2001b. Long-term effect of tillage intensity forEucalyptus grandis planting on some soil physical properties in an Uruguayan Alfisol. In 3 rd International Conference on Land Degradation, Rio de Janeiro, en CD-ROM.

http://www.mgap.gub.uy/Diea/CENSO2000/ResultadosDefinitivosVol_1/data/13.htm

http://www.mgap.gub.uy/Diea/CENSO2000/ResultadosDefinitivosVol_1/data/13.htm

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Modelización de la erosión hídrica en cuencas pequeñas

Koen Verbist y Donald GabrielsGhent University, Department of Soil Management and Soil Care, Coupure Links 653, Ghent, [email protected], [email protected]

INTRODUCCIÓNEn Flandes, Bélgica, la erosión hídrica ha traído como consecuencia problemasecononómicamente dañinos. La pérdida de suelos en las partes onduladas de las cuencas, hagenerado problemas de sedimentación en las zonas aguas abajo. El costo de dragarcontinuamente los puertos econonómicamente importantes como el de Amberes, y el riesgo deinundaciones frecuentes en zonas muy pobladas, justifica estudios de fondo del problema.En este marco se entiende la importancia del uso de modelos fiables para predecir las pérdidasde suelo. Pero no solo se necesita tener una idea general de la cantidad de lodo en las corrientesde agua, también hace falta conocer la distribución de la intensidad de la erosión hídrica en lacuenca.

En este sentido, se pueden utilizar los modelos para aplicar escenarios diferentes, con el fin debuscar el escenario más eficiente para reducir la cantidad de lodo en los cuerpos de agua. Paraque sea útil la modelización de la situación, con bastante exactitud, el modelo tiene queenfocarse en los procesos individuales.

MATERIALES Y METODOS

El modelo ‘STM-3D’En este caso se selecciono un modelo basado en principios físicos. Sobre todo la partehidrológica que se compone de ecuaciones de balance de masa y de momento. Usa la teoría dela onda cinemática (De Saint Venant, 1871) para describir el movimiento del agua en el espacio yen el tiempo. Así se puede calcular el caudal en cada punto de la cuenca.La producción de escorrentía superficial está calculada con el algoritmo de Green y Ampt (1991).

Esta ecuación permite calcular la infiltración acumulada en el suelo en función del tiempo. Ladiferencia entre la precipitación y la infiltración es lo que se pierde por escorrentía.Para facilitar el uso del modelo, es importante disminuir el número de parámetros necesarios. Portanto, es importante trabajar con funciones de pedotransferencia, que estiman parámetrosutilizando propiedades básicas del suelo. El modelo mencionado necesita la textura del suelo y elcontenido de materia orgánica para estimar una grupo de parámetros físicos, como la densidadaparente (Manrique en Jones, 1991), la conductividad hidráulica (Campbell, 1985) y lascaracterísticas de retencion de humedad del suelo (Vereecken et al ., 1989).La utilización de parámetros físicos en los cálculos, permite calibrar y validar cada parte delmodelo con mediciones. También esta manera de trabajar muestra la sensibilidad de losparámetros usados y de las ecuaciones usadas para estimarlos.En la segunda parte, el transporte de sedimentos por la escorrentía no es viable describirfísicamente. El comportamiento de los sedimentos en suspensión y la carga de fondo en la

escorrentía superficial, son muy variados en tiempo y espacio. Por lo tanto, no se dispone deecuaciones físicas que sean fácilmente aplicables en la modelización. En este modelo se decidióaplicar la teoría de ‘stream power’ , que es una variable empírica, que combina el caudal con lapendiente para generar el ‘fuerza de la escorrentía’ (Nearing et al ., 1997).Unos de los objetivos de este estudio es la calibración de esta variable. Por lo tanto, se utilizarondiferentes ecuaciones que vinculan la ‘fuerza de la escorrentía’ con su capacidad para transportarsuelo por unidad de ancho. Especialmente dos ecuaciones fueron comparadas, una es la deNearing et al. (1997) y la otra fue obtenida por mediciones durante simulaciones de lluvia en elcampo en dos parcelas de 5 m². Para buscar la ecuación adecuada para insertar en el modelo,las dos ecuaciones son aplicadas a mediciones continuas de la escorrentía en el campo. Estecampo experimental consiste en 16 parcelas de 100 m de longitud y de 1 m de ancho, dondecontinuamente se monitorea la escorrentía y la pérdida de suelo. Por cada evento de lluviamedido se puede comparar la pérdida de suelo simulada, utilizando una de las dos ecuaciones,

con la pérdida de suelo medida. Durante el periodo 2001-2003, 92 eventos fueron utilizados para

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este objetivo. En la figura 1 se observa la relación entre la predicción y la medición por cadaevento.

pérdida de suelo medida (kg)

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100

p é r d

i d a d e s u e l o s i m u l a d a ( k g )

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

ecuación de Nearing et al.(1997)ecuación obtenida por simulación de lluvia en campolinea 1:1

Figura 1. Comparación entre las pérdidas de suelo simulado con dos ecuaciones y la pérdida medida

Analizando la figura 1 se evidencia que la ecuación de Nearing (1997) resulta más ajustada a lasmediciones, y por tanto, se prefiere para incorporarla en el modelo STM-3D para estimar lapérdida de suelo máximo, basado en la escorrentía producida en el campo.

Proyecto pilotoSe puede calcular la pérdida de suelo en una cuenca, utilizando el modelo STM-3D (Biesemans,2000). Para un proyecto piloto se seleccionó una pequeña cuenca de 271 ha. En esta cuenca elgobierno efectúa mediciones del caudal y de la concentración y con estas se pudo calibrar elmodelo STM-3D. Esta cuenca se ubica a pocos kilómetros del campo experimental donde lasmediciones son efectuadas en las parcelas de 100 m x 1 m, anteriormente descritas.Para este estudio se seleccionaron dos diferentes eventos de lluvia para incorporar lasdiferencias en la humedad del suelo y en las características de las lluvias. En la figura 2 sepresenta la distribución de lluvia anual (mm), como promedio de 105 años, en la estaciónmeteorológica nacional de Ukkel en Bélgica, junto con la erosividad (MJ mm ha -1 año-1). Este

último parámetro es una combinación de la intensidad de la lluvia y su energía.En esta gráfica se nota que la cantidad de lluvia durante el verano no es más alta que durante elinvierno, pero que la erosividad aumenta significativamente durante el verano. La precipitacióncae en forma de tormentas cortas, pero con muy alta intensidad. En el invierno, al contrario, laslluvias duran varias horas, pero la intensidad no alcanza niveles altos. La razón por la que seempiezan a formar surcos en esta temporada, se debe a que el suelo está totalmente saturado,como efecto del mal drenaje en el perfil de suelo. En este caso, el uso de maquinas pesadas encondiciones muy húmedas, causa compactación del suelo y como consecuencia una bajapermeabilidad.Como se mencionó hay una gran diferencia en la humedad del suelo durante las dos situaciones:en el invierno la humedad alcanza fácilmente 90% de la saturación; sin embargo, la humedad enel suelo en el verano es mucho más baja. Las propiedades de los dos eventos de lluviautilizados, son descritas en el cuadro 1.

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic

p r e c i p i t a c i ó n ( m m )

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

e r o s i v i d a d ( M J . m m / h a . a

ñ o )

precipitación

erosividad

Figura 2. Distribución de la precipitación (mm) y erosividad (MJ mm ha -1 año -1 ) en la estación

meteorológica de Ukkel, Bélgica

Cuadro 1. Características de los eventos de lluvia usados y pérdida de suelo simulada en la cuenca

FechaDuración

(h)Intensidad(mm h-1)

Intensidadmáxima

(mm h-1)/5min

Pérdida de suelo(Mg)

26/12/2002 4,25 1,1 4,0 29,908/06/2003 0,5 17,2 33,2 98,2

En el modelo se utilizan las rugosidades de Manning. En estas simulaciones, cuatro usos detierra fueron utilizados: tierra arable, pradera, bosque y urbanización. Por cada uno de estosusos, se atribuyó una rugosidad de Manning (determinado por Engman, 1986).Cómo parámetro de ingreso hace falta un mapa digital del terreno, con una resolución espacialsuficientemente alta. En este estudio se construyo un Modelo Digital del Terreno (MDT) de lacuenca con una resolución espacial de 20 metros. De este mapa se deduce el área acumulativade drenaje por cada píxel en la cuenca y el mapa que indica la dirección de la escorrentía de unelemento al otro, que también son prerrequisitos para poder efectuar simulaciones con STM -3D.Las diferentes texturas de los suelos de la cuenca fueron obtenidas del Mapa de Suelos Belgas.Para tener un valor determinado por cada elemento de 20 por 20 metros, los valores inicialesfueron interpolados con el método de Kriging. Así cuatro nuevos mapas fueron creados, un mapacon el contenido de arcilla, de arena y de limo y finalmente un mapa con el contenido de materiaorgánica.Finalmente se necesita también un mapa con la red hidrográfica, indicando el ancho de loscanales y arroyos.


Con esta configuración se efectuaron varios cálculos. En la figura 3, la exportación de sedimentode cada píxel de la cuenca está indicada por la lluvia del 8 de junio, en la situación sin medidasde control de erosión. En los dos eventos de lluvia seleccionados varios escenarios fueron

investigados y comparados con la situación inicial. Primero, fue analizado el uso de franjas dehierbas al lado de los arroyos. El efecto de la zona de hierba es una reducción drástica de lacapacidad de transporte, por el incremento de rugosidad y una disminución de la velocidad de

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flujo superficial. Durante una lluvia la franja acumula sedimentos hasta que alcanza un máximo,dependiente de la pendiente de la zona. En los cuadros 2 y 3 se indican las pérdidas calculadaspor el escenario de fajas de diferentes anchos al lado de los arroyos y en las parcelas que máscontribuyen a la pérdida de suelo. Una comparación con la situación inicial está calculada enforma de porcentaje de reducción.

Figura 3. Mapa de la cuenca del arroyo ‘Mariaborre‘, con indicación de la erosión o deposición relativa para todas las parceles agrícolas producidos por la lluvia del 8 de junio 2003

Analizando los cuadros 2 y 3, se evidencia que la ubicación de la faja de hierbas en la cuenca esimportante. Se observa que al lado de los arroyos es más efectiva. Esto es debido a que la franjahace depositar sedimentos, así que el agua residual tiene una baja concentración de estos. Si

este flujo de agua no es captado en los arroyos, tiene la oportunidad de arrastrar nuevossedimentos, entonces la eficacia de la medida disminuye.

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Cuadro 2. Pérdida de suelo en la cuenca piloto con aplicación de fajas de hierba al lado de los arroyos y porcentaje de reducción comparado con la situación inicial

Lluvia del 26/12/2002 Lluvia del 08/06/2003

Ancho de faja(m)


Reducción(%)


Reducción(%)

1 22,5 25 84,4 142 17,6 41 76,7 225 11,3 62 58,7 4010 7,6 74 43,6 5620 5,2 83 29,7 70

Cuadro 3. Pérdida de suelo en la cuenca piloto con aplicación de fajas de hierba en el 10% de las parcelas que más contribuyen y el porcentaje de reducción comparado con la situación inicial

Lluvia del 26/12/2002 Lluvia del 08/06/2003Ancho de faja

(m)Pérdida de suelo

(Mg)Reducción

(%)Pérdida de suelo

(Mg)Reducción

(%)1 29,2 3 95,7 32 28,5 5 94,7 45 27,4 8 93,0 510 26,4 12 91,1 720 25,4 15 88,2 10

Otra distinción es notable entre los dos eventos de lluvia. Durante la lluvia del invierno, la

reducción del lodo de la escorrentía es más alta en comparación con el evento del verano. En elverano, el carácter de la precipitación es torrencial, así que la concentración de la escorrentíaaumenta drásticamente en corto tiempo. La capacidad máxima de la franja de hierba se alcancemás rápida en el verano, que en el invierno. Por tanto, la exportación de sedimentos de la franjaen relación con la importación será más grande en el verano que en el invierno. Al final de lalluvia en el verano, la efectividad de la franja en reducir la exportación de sedimentos será muybaja, así que la escorrentía que alcanza los arroyos tendrá una concentración de sedimentosmás alta.En el cuadro 4 se presentan los resultados de la conversión de parcelas arables en praderas,observándose reducciones significativas en las pérdidas de suelo, ya que ha eliminado el origende sedimentos. Esta conversión sin embargo es una medida drástica.

Cuadro 4. Pérdida de suelo en la cuenca piloto después de la conversión del 10% y 20% de las parcelas

con alto riesgo de erosión hídrica y el porcentaje de reducción comparado con la situación inicial

Lluvia del 26/12/2002 Lluvia del 08/06/2003% de parceles

convertidoPérdida de suelo

(Mg)Reducción

(%)Pérdida de suelo

(Mg)Reducción

(%)

10 19,6 35 71,8 27

20 13,3 56 49,7 49

CONCLUSIONES

− A partir de los resultados obtenidos se evidencia que la aplicación de modelos para obtenerinformación sobre las medidas aconsejables para el control de erosión hídrica puede ser unaherramienta poderosa en estudios de cuencas. El modelo usado, STM-3D, es capaz deaproximarse a la realidad, cuando las condiciones iniciales son conocidas. Sin embargo, el uso

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de modelos en estudios ha de ser aplicado con alta prudencia. Una calibración adecuada deellos es importante para tener resultados realistas.

− La aplicación de STM-3D en la pequeña cuenca del arroyo ‘Mariaborre’ señala que laimplementación de medidas en la cuenca tiene una alta importancia. Así, se muestra que laconstrucción de fajas de hierba al lado de los arroyos es muy eficaz para reducir la exportación

de sedimentos a los ríos. Reducciones de hasta un 83% fueron obtenidas para lluviasindividuales de baja intensidad y hasta un 70% con tormentas, que pueden disminuirconsiderablemente cuando dos lluvias importantes caen en corto plazo.

− Por otro lado, se obtiene que la instalación de fajas en 10% de las parcelas que máscontribuyen a la erosión hídrica tiene mucho menos influencia en la reducción de exportaciónde sedimentos a los ríos. La erosividad de la escorrentía no está disminuida, así que puedearrastrar de nuevo sedimentos en otros campos antes de alcanzar el río. La eficacia de estamedida resulta reducida por este mecanismo. Por tanto, es importante tener zonas deinfiltración en la cuenca para reducir la erosividad de la escorrentía.

− La aplicación de fajas de hierba por supuesto no disminuye la producción de sedimentos. Portanto, puede ser necesario convertir las parcelas más erodables en pradera. Esta medida eseficaz para reducir las zonas de producción de sedimentos, pero disminuye el área arabledrásticamente.

− Se puede concluir que la aplicación de un modelo como el STM-3D tiene muchas posibilidadesy que es factible añadir otras alternativas en la simulación, como labranza reducida, pequeñaszonas de infiltración y otras medidas mecánicas o agronómicas (rotaciones o técnicasadaptadas). El único requisito es tener relaciones entre escorrentía y erodabilidad por cadamedida simulada.

REFERENCIAS

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Schiettecatte W.; Verbist K.; Gabriels, D.; Biesemans J. 2003. Interrill erosion underdetachment and transport limited conditions. In Gabriels en Cornelis (Eds) 25 years of

assessment of erosion. Proceedings of the international symposium, Ghent, Belgium,pp.257-262.Verbist K.; Schiettecatte W.; Gabriels D.; Biesemans J. 2003. Usability of rainfall simulation

experiments to assess soil erosion under natural rainfall. In Gabriels and Cornelis (Eds) 25years of assessment of erosion. Proceedings of the international symposium, Ghent,Belgium, pp.269-275.

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Cantidad y calidad de sedimento bajo lluvia simulada en unsuelo Vertisol con modificaciones en el tamaño de los

agregados superficiales

Kvolek, Claudio MiguelCátedra de Manejo y Conservación de Suelos - Facultad de Agronomía - Universidad de Buenos Aires - Av.San Martín 4453 C1417DSQ - Buenos Aires – Argentina. [email protected]

INTRODUCCIÓN

Los procesos de degradación debido a la erosión hídrica afectan prácticamente a todo el territoriode la República Argentina, desde tierras de alto valor agrícola y ganadero de las regioneshúmedas hasta las regiones semiáridas que representan un 75 % del territorio. El grado dedeterioro actual de los suelos supera holgadamente las 25.000.000 hectáreas, incrementándosea razón de 250.000 hectáreas por año (SAGYP Y CFA, 1995)

La erosión hídrica, de acuerdo a los mecanismos que actúen, se puede separar para su estudioen tres procesos: erosión entre surcos, en surcos y en cárcavas (Meyer y Harmon, 1984). Laerosión en surcos o “rill erosion” resulta principalmente de la concentración de los escurrimientos,mientras que la erosión entre surcos o “interrill erosion” es consecuencia del impacto de la gotade lluvia en forma predominante (Meyer y Harmon 1984). La erosión entre surcos comprende dosmecanismos: desprendimiento y transporte del material de la superficie del suelo por el impactode la gota de lluvia y por el movimiento horizontal de una delgada lámina superficial de agua(Baver et. al. 1972).La “Salpicadura” corresponde al transporte provocado por el impacto de la gota, lo cual producela ruptura y dispersión de los agregados de la superficie del suelo, obturando los porossuperficiales. Esto determina la formación de una delgada capa denominada “sello” que reduce lainfiltración e incrementa el escurrimiento (McIntyre, 1958).La estabilidad de los agregados es uno de los factores que controlan la erosión entre surcos(Young y Onstand, 1978) y esta a su vez está directamente relacionada con los mecanismosresponsables de la agregación.El tamaño y la cantidad de partículas que son producidas en función del tiempo durante unatormenta son importantes porque definen el grado y la extensión del sellado, y la forma en que serompen los agregados está en relación directa con sus factores de agregación (Rienzi yGenovés, 1994).Obtener mas información sobre el comportamiento de las condiciones superficiales de las camasde siembra mas contrastantes ayudará a reconocer formas sencillas de protección yconservación de estos suelos, identificando además eventuales focos contaminantes.


Para la determinación de pérdidas por salpicadura y escurrimiento se utilizó un simulador delluvias. La precipitación es producida por un formador de gotas de 1700 picos dispuestos en unasuperficie de 0,56 m². Las gotas formadas tienen un diámetro de 2.8 (± 0.05 mm), (Rienzi, 1992).El formador de gotas se coloca a tres metros de altura para lograr una energía cinéticaacumulada de 1350 J.m-2 con una intensidad de 55 mm.h-1 durante sesenta minutos.Por medio de tamices se seleccionó un rango de tamaño de agregados en cada tratamiento: a)agregados pequeños: 2 a 4,8 mm de diámetro y b) agregados grandes: mayores a 4,8 mm,cubriendo la superficie con un espesor homogéneo de agregados de los rangos elegidos. Debajode ellos, se colocó el suelo sin ninguna otra modificación. Las muestras acondicionadas secolocaron en bandejas adaptadas para recolectar las partículas desprendidas por salpicadura yescurrimiento.Las tres situaciones contrastantes elegidas fueron: a) un monte natural que es la condiciónprístina e inalterada de ese suelo; b) siembra directa de siete años de antigüedad y c) labranza

convencional por mas de 50 años.El proceso duró una hora por muestra y cada diez minutos se recolectaron los productos de lasalpicadura y el escurrimiento. Estos fueron inmediatamente tamizados separándolos en

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fracciones de diámetro medio mayores a 1mm, 0.75 mm, 0.375 mm, 0.125 mm y menores de0.125 mm.


Cantidad y calidad del sedimento desprendido

Monte Natural (MN )Con respecto a las pérdidas acumuladas, cuando se encontraron agregados pequeños ensuperficie no se superaron los 200 g.m-2 de pérdida de sedimento. Con agregados grandes en lasuperficie, el desprendimiento por salpicadura no superó los 80 g.m-2, a diferencia delescurrimiento donde se registraron pérdidas acumuladas cercanas a los 240 g.m -2. En ambostratamientos (agregados) se encontraron las menores pérdidas acumuladas registradas en todala experiencia. Esto estaría explicado por la mayor estabilidad de los agregados de esta situaciónprístina con respecto al resto de las situaciones, con lo cual se necesitarían cantidades mayoresde energía para romper los agregados superficiales. Como fuera observado por Roth y Eggert(1994) los agregados grandes presentarían un efecto protector debido a que necesitan mástiempo y energía para ser divididos.

Con respecto a la calidad del sedimento, el escurrimiento (Figura 1) presentan muy pocacantidad de partículas pequeñas (menores a 0.125 mm), coincidiendo esto con el estado demenor degradación del lote. Las partículas predominantes son las mayores a 1 mm,potencialmente menos peligrosas como contaminantes y con menor capacidad de sertransportadas.

Siembra Directa de siete años (SD)El escurrimiento acumulado alcanzó valores de aproximadamente los 400 g.m-2 con agregadospequeños en superficie, y la salpicadura superó en magnitud al anterior con 600 g.m -2. La figura 2muestra que los agregados se rompieron en componentes más pequeños, con una mayorproporción de partículas menores de 0.125 mm. En el escurrimiento se observa una altaselectividad de estas partículas pequeñas. La Salpicadura muestra un porcentaje mayor departículas menores a 0.125 mm, con una proporción importante sobre el total de partículas de0.125 y 0.375 mm.El escurrimiento también determinó pérdidas con alta proporción de partículas mayores a 1 mm,partículas con baja capacidad de transporte.

Figura 1. Distribución de partículas seleccionadas por el escurrimiento (E) y la salpicadura (S) con agregados grandes (ag) y pequeños (ap) en superficie en el Monte natural.

Monte Natural - Calidad del sedimento desprendido

0

100

200

300

mayor a 1mm 0.75 mm 0.375 mm 0.125 mm menor a 0.125 m

Tamaño de partículas

P é r d i d a s ( g , m - 2 )

apE apS agE agS

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Siembra Directa

050

100150200

250300

mayor a 1mm 0.75 mm 0.375 mm 0.125 mm menor a 0.125 mm

Tamaño de particulas (mm)

P é r d i d a s ( g / m 2 )

apE apS agE agS

Labranza Convencional (LCV)Esta situación presenta uno de los menores valores de estabilidad estructural. Con agregadospequeños en superficie se observaron las mayores pérdidas totales para el escurrimiento quesuperó los 460 g.m-2, sin embargo la salpicadura no se vio afectada, evidenciándose en estasdiferencias un efecto del tipo de agregados. En el tratamiento con agregados grandes, laspérdidas acumuladas por escurrimiento y salpicadura alcanzan valores similares, pero sinsuperar los 300 g.m-2.En la figura 3 se observa que selectividad de partículas menores a 0.125 mm predominó tanto enla salpicadura como en el escurrimiento. En este tamaño se incluye a los coloides que sonpotencialmente contaminantes. Diferentes autores admiten que el flujo superficial producido seenriquece con partículas de limo y arcilla, carbono orgánico, nutrientes, pesticidas y otroscompuestos químicos asociados (Young et al., 1985; Palis et al, 1990; Wan y El Swaify, 1998).

Labranza Convencional

050

100150200250300

mayor a 1mm 0.75 mm 0.375 mm 0.125 mm menor a 0.125 mm

Tamaño de partículas

P é r d i d a s ( g . m - 2 )

apE apS agE agS

Efecto del sello sobre la selectividad del proceso

Para tratar de determinar el efecto del proceso de sellado y las consecuencias de diferentestamaños de agregados sobre la selectividad de partículas, se comparó el porcentaje de partículasmenores a 0.125 mm producidas antes y después del sello, en la salpicadura y el escurrimiento.La figura 4 muestra las pérdidas de partículas del escurrimiento, donde el Monte Natural conagregados grandes en superficie produjo pequeñas cantidades de partículas menores a 0.125mm, mientras que no se observaron efectos con agregados pequeños.

Figura 2. Distribución de partículas seleccionadas por el escurrimiento (E) y la salpicadura (S) con agregados grandes (ag) y pequeños (ap) en superficie en la situación Siembra directa.

Figura 3. Distribución de partículas seleccionadas por el escurrimiento (E) y la salpicadura (S) con agregados grandes (ag) y pequeños (ap) en superficie en la situación Labranza Convencional .

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En la situación Siembra directa con agregados pequeños en superficie encontramos unincremento importante de partículas menores a 0.125 mm, determinando una mala combinaciónsi pensamos en el riesgo de contaminación. Con agregados grandes no hubo efectos.En Labranza convencional se encontró una reducción en la perdida de partículas menores a0.125 mm que podría estar explicado por la mayor extensión del sello el cual reduce la tasa de

desprendimiento.El mayor efecto de la selectividad del escurrimiento fue producido entre sistemas de labranza, locual podría deberse a la estabilidad de los agregados al agua.

La figura 5 muestra la influencia de sello sobre la selectividad de partículas menores a 0.125 mmen la Salpicadura. En el Monte natural no se observaron cambios significativos antes y despuésdel sello cuando se cambiaron los agregados en superficie.En Siembra directa, luego del sello no se observaron cambios con agregados pequeños, perocon agregados grandes el sello reduce la pérdida de partículas.El efecto del sello fue diferente en la labranza convencional con agregados pequeños, sinembrago no ocurrió así con agregados pequeños.Aparentemente, las interacciones entre tamaño de agregado y el sello fueron más importantesque el sistema de labranza.

100

80

60

40

20

0

100

80

60

40

20

0

% departículasmenoresa 0.125mm.

Agregados Pequeños antes del sello

Agregados Pequeño después del sello

Agregados Grandes antes del sello

Agregados Grandes después del sello

MN SD LVC

Figura 4. Efectos del sello sobre la selectividad de la salpicadura

Figura 5. Efectos del sello sobre la selectividad del

% departículasmenoresa 0.125

mm.

Agregados Pequeños antes del sello

Agregados Pequeños después del sello

Agregados Grandes antes del sello

Agregados Grandes después del sello MN SD LCV

Escurrimiento

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Relación de enriquecimiento del sedimento desprendido luego del sello

Con el objeto de observar la tendencia a enriquecerse en partículas de tamaños contrastantes:menores a 0.125 mm y mayores a 1 mm, es decir las mas pequeñas y grandes respectivamentemedidas en el ensayo, se elaboró la figura 6, donde el Monte natural con la presencia de

agregados pequeños en superficie tiene tendencia a enriquecer el sedimento con ambaspartículas

En la situación con Labranza convencional, aunque en una magnitud distinta, también muestraque la presencia de agregados pequeños en superficie enriquece el sedimento (Figura 7).

CONCLUSIONES

− La calidad y cantidad de partículas desprendidas está gobernada por las características decada situación, donde la estabilidad estructural de los agregados es la condicionante principalde estos desprendimientos. El Monte natural presentó siempre las menores pérdidas y su

tendencia fue a producir partículas grandes, con poca capacidad de ser transportadas ypotencialmente menos peligrosas como vehículos de contaminantes. La Siembra directapresenta características intermedias. La situación con Labranza convencional fue la que

Monte Natural

02

4

6

8

10

12

< 0,125 mm > 1 mm

Diámetro (mm)

R e l a c i ó n d e

E n r i q u e c i m i e n t o

Ag. PequeñosEscurrimiento

Ag. PequeñosSalpicadura

Ag. GrandesEscurrimiento

Ag. GrandesSalpicadura

Figura 6. Relación de enriquecimiento en la salpicadura y el escurrimiento después de formado el sello con distinto tamaño de agregado en superficie en la situación Monte Natural.

Labranza Convencional

0

1

2

3

4

5

6

7

< 0,125 mm > 1 mm

Diámetro ( mm )


E n r i q u e c i m i e n t o

Ag. PequeñosEscurrimiento

Ag. PequeñosSalpicadura

Ag. GrandesEscurrimiento

Ag. Grandes

Salpicadura

Figura 7. Relación de enriquecimiento en la salpicadura y el escurrimiento después de formado el sello con distinto tamaño de agregado en superficie en la situación Labranza Convencional .

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presentó mayores pérdidas de sedimento y seleccionó partículas menores de 0.125 mm, másriesgosas en términos de polución ambiental.

− En cuanto a la selectividad luego de producido el sello, en el escurrimiento, el efecto masimportante fue producido por el sistema de labranza, relacionado a la estabilidad de susagregados al agua. En lassalpicadura, la interacción tamaño de agregados y sello fueron mas

importantes que el sistema de labranza. − La relación de enriquecimiento luego de formado el sello independientemente de la situación

siempre fue mayor cuando se encontraron los agregados pequeños en superficie.

REFERENCIAS

Baver L.D.; Gardner W.H.; Gardner, W. R. 1972. Soil Physics, John Wiley, New York.Mc Intyre D.S. 1958 Permeability measurements of soil crusts formed by raindrop impact . Soil

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Prioridades de atención conservacionista según losriesgos de erosión potencial y actual en la Cuenca media

del Río Pao, Venezuela.

Joei Jakeline Guillén Moncada y Oscar Antonio Silva E.Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. Av. El Limón, Maracay, Venezuela.

[email protected]

INTRODUCCIÓN.

La degradación de las tierras a nivel mundial pone en peligro la seguridad alimentaria de lacreciente población. Uno de los principales problemas de degradación es la erosión hídrica.Determinar el grado de sensibilidad a la erosión hídrica, con la finalidad de establecer prioridadesde atención de los riesgos de erosión potenciales y actuales de la cuenca media del Río Pao, esde gran importancia debido a que los problemas de erosión de una cuenca no se pueden tratartodos al mismo tiempo, de esta manera se facilita el manejo y se le da mayor prioridad a zonas

que sean más sensibles a la erosión hídrica, lo cual puede visualizarse en mapas, además sepueden determinar los requerimientos de conservación de dicha zona.La zona bajo estudio, reviste gran importancia debido a que surte de agua a la Región Central deVenezuela, específicamente a las ciudades de Maracay y Valencia.


Una vez generados digitalmente los mapas de riesgo de erosión potencial y actual mediante lautilización de un Sistema de Información Geográfica y del modelo USLE, se procedió aestablecer las prioridades de atención conservacionista de las microcuencas en el áreaestudiada, tomando en consideración los siguientes tres (3) criterios:

1. Prioridad según la erosión.

2. Prioridad según la superficie.3. Prioridad según la localización.

Estos criterios se asocian cuantitativamente con la siguiente expresión:

PlPsPe Ip ..= (1)

Donde: Ip: Índice de prioridad de atención conservacionista, Pe: Prioridad según la erosión, Ps:Prioridad según la superficie, Pl: Prioridad según la localización.

Los índices de prioridad de atención conservacionista se clasificaron de acuerdo a la valoraciónseñalada en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Calificación de índices de prioridad de atención conservacionista.

(p): potencial; (a): actual

La prioridad según la erosión, es el promedio ponderado de los valores de erosión según el áreaque ocupa en cada microcuenca:

Valor de Ip(p) o Ip(a) Calificación0 – 0.5 Ligera0.5 - 1 Moderada1 – 2 Moderadamente alta2 – 3 Alta> 3 Muy alta

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T A

E a E a E a E a E aPe

5́.54´.43́.32´.21́.1 ++++= (2)

Donde: a: es el área ocupada por cada clase de erosión (%), E´: centro de clase de erosión, AT:área total (%)

Los valores obtenidos de prioridades según la erosión se clasificaron de acuerdo a lo expuestoen el cuadro 2.

Cuadro 2. Clasificación de prioridades según la erosión (Pe).

Clase de erosión(E)

Pérdida de sueloMg.ha-1año-1

Valor de Pe Categoría

1 < 10 0 – 1 Ligera

2 10 - 50 1 - 2 Moderada3 50 – 100 2 – 3 Moderadamente alta4 100 – 200 3 – 4 Alta5 > 200 4 - 5 Muy alta

La prioridad según la superficie es la relación entre las áreas de cada una de las microcuencas yel área de la microcuenca más grande.

M

m

A

APs = (3)

Donde: Am: Área de la microcuenca (ha), AM: Área de la microcuenca más grande (ha)

La prioridad según la localización relaciona el recorrido fluvial desde cada microcuenca hasta elembalse con respecto al recorrido fluvial más largo en la cuenca.

−= D

d Pl 1 (4)

Donde: d: distancia desde el punto donde se interceptan todas las aguas arriba de una

microcuenca hasta el embalse Pao-La Balsa (m), D: la mayor distancia desde el punto donde seinterceptan todas las aguas arriba de una microcuenca hasta el embalse Pao-La Balsa (m)

Con base en el Cuadro 3, se clasificaron los valores obtenidos de prioridades según la superficiey la localización.

Cuadro 3 . Clasificación de prioridades según la superficie (Ps) y localización (Pl).

Valor de Ps y Pl Categoría

0 – 0.3 Baja0.3 – 0.6 Media0.6 - 1 Alta

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El área estudiada presenta dos (2) categorías de prioridad según la erosión potencial (Pe(p));siendo éstas alta y muy alta. La primera ocupa el 29,79% de la superficie total de la cuencamedia y se compone de las microcuencas Caimancito, Gamelotal, El Palmar y Caimán Grande.

La segunda categoría ocupa el 66,44% de la superficie y se compone de las microcuencas Pao,Aragüita, Mucaria, Pacaragua y Prepo. También se presentan dos (2) categorías de prioridadsegún la erosión actual (Pe(a)); siendo éstas moderada y moderadamente alta. La primera ocupael 13,26% de la superficie total de la cuenca media (microcuencas Caimancito y Gamelotal). Lasegunda categoría ocupa el 82,97% de la superficie y se compone de las microcuencas Pao,Aragüita, Mucaria, Pacaragua, Prepo, el Palmar y Caimán Grande. (Cuadro 4)

Cuadro 4 . Valores y categorías de las prioridades según la erosión potencial (Pe (p) ) y actual (Pe (a) ).

Microcuencas Area(ha)

Area(%)

AreaAcumulada

(%)

Pe(p) AreaAc. (%)

Pe(a)

Valor Categoría Valor CategoríaAragüita 8748.2 5.58 4.41 Muy Alta 2.93 Moderadamente altaPrepo 12352.4 7.88 4.41 Muy Alta 2.88 Moderadamente altaPacaragua 22964.2 14.64 4.35 Muy Alta 2.98 Moderadamente altaMucaria 40527.9 25.84 4.31 Muy Alta 2.95 Moderadamente altaPao 19606.7 12.50 66.44 4.13 Muy Alta 82.97 2.79 Moderadamente alta

Caimán Grande 17272.3 11.01 3.86 Alta 2.31 Moderadamente altaEl Palmar 8660.6 5.52 3.86 Alta 2.09 Moderadamente alta

Gamelotal 8588.6 5.48 3.40 Alta 1.78 ModeradaCaimancito 12209.3 7.78 29.79 3.38 Alta 13.26 1.72 Moderada

Embalse Pao-La Balsa

5907.5 3.77 3.77 0.00 Ligera 3.77 0.00 Ligera

Se observa que el área bajo estudio presenta tres (3) categorías de prioridad según la superficie(Ps), las cuales son: alta, media y baja. La primera categoría ocupa el 25,84% de la superficietotal y a ésta pertenece la microcuenca Mucaria, que presenta la mayor área con respecto a lasnueve microcuencas. La segunda categoría ocupa el 46,03% de la superficie total y se componede las microcuencas Pao, Pacaragua, Prepo y Caimán Grande. La tercera categoría ocupa el24,36% de la superficie y a ésta pertenece las microcuencas Caimancito, Aragüita, Gamelotal yel Palmar (Cuadro 5)

Cuadro 5 . Valores y categorías de las prioridades según la superficie (Ps).

Microcuencas Area Area Area

Acumulada

Ps

(ha) (%) (%) Valor CategoríaMucaria 40527.88 25.84 25.84 1.00 AltaPacaragua 22964.18 14.64 0.57 MediaPao 19606.69 12.50 0.48 MediaCaimán Grande 17272.26 11.01 0.43 MediaPrepo 12352.43 7.88 46.03 0.31 MediaCaimancito 12209.25 7.78 0.30 BajaAragüita 8748.19 5.58 0.22 BajaGamelotal 8588.56 5.48 0.21 BajaEl Palmar 8660.64 5.52 24.36 0.21 Baja

Embalse Pao-La Balsa 5907.50 3.77 3.77 0.00 Baja

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Se presentan tres (3) categorías de prioridad según la localización (Pl), las cuales son: alta,media y baja. La primera categoría ocupa el 68,14% de la superficie total y se compone de lasmicrocuencas Caimancito, Pao, Mucaria, Gamelotal, el Palmar y Caimán Grande, éstaspresentan el más alto valor de Pl debido a que todas las aguas que drenan de ellas llegandirectamente al embalse Pao la Balsa. La segunda categoría ocupa el 14,64% de la superficie

total, a ésta pertenece la microcuenca Pacaragua. La tercera categoría ocupa el 13,45% de lasuperficie y a ésta pertenece las microcuencas Aragüita y Prepo. (Cuadro 6)

Cuadro 6. Valores y categorías de las prioridades según la localización (Pl).

Microcuencas Area Area ÁreaAcumulada

Pl

(ha) (%) (%) Valor CategoríaMucaria 40527.88 25.84 1.00 AltaPao 19606.69 12.50 1.00 AltaCaimán Grande 17272.26 11.01 1.00 Alta

Caimancito 12209.25 7.78 1.00 AltaEl Palmar 8660.64 5.52 1.00 AltaGamelotal 8588.56 5.48 68.13 1.00 AltaPacaragua 22964.18 14.64 14.64 0.87 MediaAragüita 8748.19 5.58 0.27 BajaPrepo 12352.43 7.88 13.46 0.00 BajaEmbalse Pao-La Balsa 5907.50 3.77 3.77 0.00 Baja

Se observa que los valores de Ip(p) de cada microcuenca son más altos que los de Ip (a), debido aque éste último índice evalúa la influencia que tiene la cobertura vegetal sobre la erosión. No

obstante el orden de las prioridades de atención a la erosión son las mismas (Cuadro 7)

Cuadro 7. Valores y categorías de índices de prioridades de atención a la erosión potencial y actual en la Cuenca Media del Río Pao.

Ip(p) Ip(a)MicrocuencasValor Categoría Valor Categoría

Mucaria 4.3100 Muy alto 2.9500 AltoPacaragua 2.1572 Alto 1.4778 Moderadamente altoPao 1.9824 Moderadamente alto 1.3392 Moderadamente altoCaimán Grande 1.6598 Moderadamente alto 0.9933 ModeradoCaimancito 1.0140 Moderadamente alto 0.5160 ModeradoEl Palmar 0.8106 Moderado 0.4389 LigeroGamelotal 0.7140 Moderado 0.3738 LigeroAragüita 0.2620 Ligero 0.1740 LigeroPrepo 0.0000 Ligero 0.0000 LigeroEmbalse Pao-LaBalsa

0.0000 Ligero 0.0000 Ligero

La prioridad de atención a la erosión potencial indica la importancia relativa, en cuanto a planesde manejo y mejoramiento de las diferentes microcuencas según su sensibilidad ante la erosión.Esta distribución sería la siguiente:

(a) Primer nivel de atención (muy alta y alta prioridad): Mucaria y Pacaragua.

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(b) Segundo nivel de atención (moderadamente alta y moderada prioridad): Pao, CaimánGrande, Caimancito, El Palmar y Gamelotal.

(c) Tercer nivel de atención (ligera prioridad): Aragüita y Prepo.

La prioridad de atención a la erosión actual indica la importancia relativa, en cuanto a planes de

manejo y mejoramiento de las diferentes microcuencas según estado presente de degradaciónpor erosión. Esta distribución sería la siguiente:

(a) Primer nivel de atención (muy alta y alta prioridad): Mucaria.(b) Segundo nivel de atención (moderadamente alta y moderada prioridad): Pacaragua, Pao,

Caimán Grande y Caimancito.(c) Tercer nivel de atención (ligera prioridad): El Palmar, Gamelotal, Aragüita y Prepo.

CONCLUSIONES

- La metodología utilizada es de fácil desarrollo y aplicación, ya que necesita pocos parámetros ycon sus resultados se puede inferir con cierto grado de confiabilidad las áreas que requieren depronta atención.

- La metodología empleada permitió integrar en un solo índice las cualidades: riesgo de erosión,importancia por superficie e importancia por localización de las microcuencas.

- La metodología permitió diferenciar áreas con degradación ligera y moderada pero con altasensibilidad a la erosión. Ello implica que su manejo debe ser cuidadoso de lo contrario sudeterioro ocurriría a corto plazo.

- El criterio de subdivisión del área de estudio en microcuencas es de gran utilidad paraestablecer las prioridades de atención a la erosión pero, se recomienda subdividir según elmismo orden del tributario para evitar que siempre tenga más peso la microcuenca másgrande.

- Conviene tener presente que los valores absolutos de pérdida de suelo por la USLE sonsobrestimados, ya que no toma en consideración el deposito de sedimentos, lo cual ocurre enla práctica.

- Los resultados obtenidos en este estudio pueden servir de base en el trazado de políticas para

la conservación de la cuenca media del río Pao. Además, la metodología y criterios propuestospodrían ser la base de otros estudios o procedimientos mejorados de evaluación cuantitativa yespacial de la erosión con fines de planificación y mejoramiento de cuencas.

- Se recomienda realizar la verificación en campo de los resultados obtenidos para validar elestudio y hacer los ajustes necesarios en cuanto a jerarquías u ordenes de magnitud de losniveles de erosión y, consecutivamente, de la determinación de prioridades de atención.

REFERENCIAS

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Pla, I. 1987. Desarrollo de índices y modelos para él diagnostico y prevención de la degradaciónde los suelos agrícolas en Venezuela. Premio Agrícola Banco Consolidado, 1988. Mencióncientífica. Caracas. Venezuela. 58 p.

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Efecto de enmiendas cálcicas y cobertura plástica sobre lainfiltración y los procesos erosivos

Eduardo Abel RienziCátedra de Manejo y Conservación de Suelos, Facultad de Agronomía Universidad de Buenos Aires, Av.San Martín 4453 (C1417DSE) Buenos Aires. [email protected]

INTRODUCCIÓN

Los suelos arenosos de zonas áridas y semiáridas son frágiles y muy susceptibles a presentarprocesos de sellado y encostramiento superficial (Rao et al., 1998a y Rao et al., 1998b). En estasregiones mejorar la agregación del suelo es una práctica recomendada, pero la acumulación demateria orgánica es muy difícil debido a las condiciones del medio; la agregación estácondicionada porque dependen de puentes catiónicos, principalmente con calcio (Muneer yOades, 1989; Chenu, 1992).

El uso de yeso como enmienda cálcica podría ser apropiado para favorecer la agregación por suacción floculante (Singer y Warrington, 1992); de esta manera se esperaría mejorar elcomportamiento hidrológico de estos suelos, por un aumento en la porosidad que tendría efectosobre la infiltración.Asimismo, el aumento en el tamaño y resistencia de los agregados disminuirían la predisposiciónal desprendimiento por impacto de gotas, disminuyendo la carga de sedimentos que fluye en elescurrimiento superficial (Roth y Eggert, 1994; Rienzi y Genovés, 1994).Otra técnica que podría tener utilidad en estos suelos, cuando es difícil instalar una coberturanatural debido a las condiciones ambientales, consiste en el uso de mallas de materialesresistentes, para aumentar la rugosidad y capturar las partículas que se desprenden con laslluvias y disipando la energía de impacto de las gotas.Estos mecanismos tendrían que disminuir la velocidad del escurrimiento y aumentar porconsiguiente, las posibilidades de infiltración (Moss, 1989; Bradford y Huang, 1994).

El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la utilización de enmiendas cálcicas y de unared de malla plástica sobre algunos aspectos de los procesos de erosión hídrica, con elpropósito de utilizarlos como herramientas complementarias de control de procesos hidrológicosen las regiones áridas que presentan suelos arenosos y escasa cobertura.


Se tomaron muestras de suelo superficial de un Calciorthid típico de textura arenosa del Valle deSanta María en la provincia de Catamarca; la distribución de partículas y el contenido de carbonoorgánico se muestran en el cuadro 1. Se separaron las muestras de suelo superficial en tressubmuestras, con tres repeticiones cada una; a una de las submuestras se le agregó cloruro decalcio en una cantidad equivalente a 5 toneladas de yeso por hectárea y se dejó actuar durantesiete días. El segundo conjunto de submuestras fue cubierto con una malla de red de plástico con

aberturas de 1,5 x 1,5 cm. El tercer conjunto de submuestras fue utilizado como testigo sinningún tipo de tratamiento. Todas las muestras se expusieron a lluvia simulada, utilizando unsimulador de lluvias (Rienzi, 1994), con una energía cinética de 1350 J.m -2 y una intensidad de55 mm.h-1 durante 60 minutos.Se utilizaron bandejas especiales de 32 cm x 40 cm con paredes deflectoras de 50 cm de altura,con pequeños canales en sus bordes para separar la salpicadura del escurrimiento que fluyelibremente en el frente a través de un canal especial. El fondo de la bandeja presenta orificiosdestinados a captar el agua de infiltración (Rienzi, 1994). Cada diez minutos se recolectaron losrecipientes previamente identificados; la salpicadura y el escurrimiento fueron inmediatamentetamizados separándolos en fracciones de diámetro medio mayores a 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm,0,05 mm y menores a 0,05 mm. Simultáneamente se midió el volumen de agua infiltrada paracada intervalo de diez minutos, para detectar el inicio del proceso de sellado (Rienzi, 1994).La selectividad se midió como porcentaje de partículas en cada tamaño sobre el total de

partículas desprendidas; la relación de enriquecimiento se evaluó según la ecuación siguiente(Wang y El Swaify, 1998):

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RE = W 1 x W 2 –1 (1)

donde: RE: relación de enriquecimientoW1: peso en gramos de las partículas de cada diámetro en el sedimento.W2: peso en gramos de las partículas del mismo diámetro en el suelo previo a la lluvia.

Los datos obtenidos se analizaron por medio del análisis de variancia de una sola vía ymultifactorial con interacciones (Steel y Torrie, 1992).

Cuadro 1 : Distribución de tamaño medio de partículas y principales características de horizonte superficial de un Calciorthid del Valle de Santa María (Catamarca) Argentina

------------Diámetro medio de partículas---------------- CO Ca Mg Na K pH CEmm 0,125 0,375 0,5 1,5 2,5 3,9 6,4 7,5 g kg-1 ------cmol(+) kg –1----- dSm -1 g.kg-1 570 100 50 70 30 40 10 100 2,52 109 106 20 0,8 7,8 2,8CO: Carbono orgánico; Ca: Calcio ; Mg: Magnesio ; Na: Sodio ; K: Potasio ; CE: Conductividad eléctrica


Pérdidas totales y relación salpicadura / escurrimientoEl cuadro 2 muestra las pérdidas totales y los valores correspondientes a cada subproceso deerosión, para el suelo desnudo y para los tratamientos analizados. Contrario a lo esperado, laspérdidas totales aumentan en lugar de disminuir en ambos tratamientos (enmienda cálcica ymalla plástica). Los valores hallados sin embargo, se encuentran dentro de los rangosmencionados por otros autores en suelos de similares características (Levy et al., 1994).Se observa además que las pérdidas totales durante la lluvia simulada en el suelo Testigo, secomponen de un 46 % de escurrimiento y un 54 % de salpicadura.En las muestras con enmienda cálcica, se modificó la participación relativa de los subprocesoserosivos; el escurrimiento aumentó, alcanzando un valor del 76 % sobre el total de las pérdidas a

diferencia de la salpicadura, la cual se redujo hasta representar un 24 % del total.A pesar de la distinta naturaleza de los tratamientos, la cobertura de malla plástica tambiénprodujo un aumento en la proporción del escurrimiento en las pérdidas totales, alcanzando el70% del total de pérdidas.

Cuadro 2: Pérdidas totales y parciales para cada subproceso erosivo, en el suelo Testigo y los tratamientos analizados.

TRATAMIENTOS PÉRDIDATOTAL(gr.m -2)

SALPICADURA(gr.m -2)

%

ESCURRIMIENTO(gr.m -2)

%

Santa María sintratamientos (Testigo)

113.20 a 60.64 a 54 52.56 a 46

Santa María conagregado de calcio 196.25 b 47.11 a 76 149.14 a 24

Santa María con malla deprotección

205.6 b 61.62 a 70 143.68 a 30

Letras diferentes en la misma columna, representan diferencias significativas con p< 0,05%.

Este cambio en la composición del proceso erosivo a consecuencia de los tratamientosempleados, los cuales llevan al escurrimiento a ser el responsable de las pérdidas totales,sugiere que la erosión entre surcos es muy dependiente de las condiciones de la superficie,como fuera observado por Huang (1998) y Wan y El Swaify (1998).La importancia de reconocer la dependencia del proceso con las condiciones de la superficie delsuelo, que incluyen tanto el tamaño y la estabilidad de los agregados como la rugosidad o lacobertura, radica en que las prácticas dirigidas a controlar la erosión entre surcos deben

contemplar necesariamente todos los aspectos inherentes a este tipo particular de erosión, endonde tanto la salpicadura como el escurrimiento tienen una participación independiente en elmovimiento y la calidad de las partículas del evento erosivo.

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Efecto de los distintos tratamientos sobre el proceso de selectividad de partículas La selectividad de partículas provocadas por la erosión es un aspecto que se conoce desdemucho tiempo atrás (Govers, 1985; Flanagan y Nearing, 2000); en un sentido amplio puededefinirse como la capacidad del proceso erosivo para transportar un determinado diámetro departículas en forma predominante y puede aplicarse tanto a partículas físicas como a los

elementos químicos y orgánicos asociados o no asociados a ellas.Se ha observado en numerosos trabajos que la salpicadura y el escurrimiento pueden presentardiferente selectividad (Sutherland et al , 1996; Wan y El Swaify, 1998; Rienzi y Sanzano, 2002;Rienzi y Grattone, 2002). En este caso, la figura 1 muestra que en el Testigo, la salpicadura fueun proceso más selectivo que el escurrimiento, especialmente con las partículas menores a 0,05mm. En el escurrimiento la selección fue dirigida a los tamaños 0,05 y 0,25 mm, de tal maneraque representan el 33 % del total, aproximadamente.Con el uso de enmiendas cálcicas, comienza a predominar una mayor selectividad en elescurrimiento y se produce un cambio en el tamaño de partícula seleccionado, con una mayorpreferencia sobre las partículas mayores a 0,05mm en ambos subprocesos.La presencia de la malla en superficie presentó el mismo efecto que la enmienda cálcica,eliminando la diferencia en selectividad de los subprocesos y concentrando la preferencia en laspartículas de 0,05 mm y en menor proporción sobre las de 0,25 mm.

Debido a que la red plástica en superficie actúa en parte disipando la energía de impacto de lasgotas de lluvia, este comportamiento confirma que los mecanismos de la selectividad sondependientes de la energía de la lluvia, como fuera mencionado por Wan y El Swaify (1998) yRienzi y Sanzano (2002).

Figura 1. Selectividad de los subprocesos en los distintos tratamientos en el suelo arenoso de Santa María

Consecuencias de la selectividad: cambios provocados en la relación de enriquecimiento(RE).El sedimento producido por la salpicadura en el Testigo presenta valores de enriquecimiento enpartículas de 0,025 mm que alcanzan el doble de los valores presentes en el suelo antes de lalluvia.Para las partículas de mayor tamaño (1mm) en cambio, la relación de enriquecimiento se acercaa cero, lo cual implica que la salpicadura o no puede desprenderlas o los agregados son tandébiles que no soportan el impacto de las gotas de lluvia (Figura 2a).En las fracciones intermedias se observó una situación diferente; las partículas de 0,25 mmaumentan su presencia en el sedimento mientras que se mantienen sin cambios las partículas

de 0,5 mm. Sutherland et al . (1996) encontraron que en general tanto la salpicadura como el

Figura 1: Selectividad de los subprocesos en losdistintos tratamientos del suelo arenoso de SantaMaría

0%

20%

40%

60%

80%

100%

S A L P I C A D U R A

E S C U R R I M I E N T O





TESTIGO CON CALCIO CON MALLA

SUBPROCESOS EROSIVOS

P O R C E N

T A J

1 mm

0,5 mm

0,25 mm

0,05 mm

< 0,05 mm

P o r c e n t a j e

( % )

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escurrimiento presentaban preferencia por las partículas menores a 0.064 mm en un Oxisol detextura arcillosa y además la salpicadura también transportaba partículas de 0, 5 a 1 mm.Las diferencias que se observan para las partículas de mayor tamaño en este caso puedendeberse a las diferentes texturas de los suelos empleados, ya que en el Calciorthid, esosdiámetros pueden corresponder a gravillas y no ser transportados o ser agregados tan débiles

que no aparecen en el sedimento.Con la enmienda cálcica se logró que las partículas de 0,25 mm disminuyeran la RE de 1,47 amenos de 1; en el resto de los tamaños no se observaron modificaciones. Una causa probablepara este comportamiento puede ser la cementación de estas partículas (Chenu, 1992). La mallaplástica en superficie en cambio, provocó que los tamaños de partículas de 0,25 mm aumentaransus RE hasta 2,73 en la salpicadura (Figura 2a).En el caso del escurrimiento en el Testigo (Figura 2b), los valores de enriquecimiento muestranque el sedimento mantiene valores similares al suelo original en los tamaños de 0,025 mm, 0,5mm y 1mm. Las partículas de 0,25 mm en cambio, muestran un pronunciado enriquecimiento(3,57).La enmienda cálcica aumentó la RE para partículas de 0,025 mm, mientras que para el resto delos tamaños esta relación disminuyó, siendo las partículas de 0,25 mm las que más se redujeroncomo resultado del tratamiento (Figura 2b).

En cambio, el mayor efecto de la red plástica se manifestó con los tamaños de 0,25 y 0,5 mm,aumentando marcadamente la RE; sin embargo, no tuvo ningún efecto con los tamaños inferioresa 0,25 mm, ni con las partículas de 1 mm. Este comportamiento coincide con lo observado porJin y Römkens (2001) en el sentido de que las trampas de sedimentos en superficie soninsuficientes para atrapar partículas de diámetros muy pequeños, porque éstas dependen delmovimiento del agua en superficie antes que de la energía de la lluvia.

Figura 3 : Relación de enriquecimiento de

partículas en el escurrimiento del suelo

de Santa Maria para los distintos

tratamientos.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,54

0,025 0,25 0,5 1

Diámetro de partículas (mm)


e n r i q u e c i m i e n t o

RE (suelo desnudo) RE (suelo con malla) RE (suelo con calcio)

Figura 2 : Relación de enriquecimiento

de partículas en la salpicadura del suelo

de Santa María para los distintos

tratamientos.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,025 0,25 0,5 1

Diámetro de particulas (mm)


e n r i q u e c i m i e n t o

RE (suelo desnudo) RE (suelo con malla)RE (suelo con calcio)

Figura 2. Relación de enriquecimiento de partículas en la salpicadura (a) y en el escurrimiento (b) en el suelo de Santa María para los distintos tratamientos

Efecto sobre los valores de velocidad de infiltración para los tratamientos considerados.En el suelo Testigo, la velocidad de infiltración se modifica en pequeños valores durante eltiempo analizado, llegando a un valor final sin diferencias significativas con el valor inicial(p<0,05%), alrededor de los 20 mm.h-1 (Figura 3).Levy et al (1994) encontraron en un suelo arenoso un valor inicial de 32 mm.h-1 que luegodisminuía hasta alcanzar los 8 mm.h-1, mientras que Levy et al. (1986) encontraron un valorinicial de 29 mm.h –1 que disminuía hasta los 24 mm.h –1

Con la malla plástica se encontró que la velocidad de infiltración superaba el valor del Testigodurante todo el evento, manteniéndose cerca de 24 mm.h-1. Este aspecto es de particular interés

en los suelos de zonas áridas, por lo que podría ser tomado en cuenta como prácticacomplementaria cuando se busca la restauración de cobertura vegetal al aumentar la eficienciade las estructuras destinadas a la colecta de agua. La situación contraria se produjo con la

a) b)

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aplicación de la enmienda cálcica, observándose que la velocidad inicial de 23,6 mm.h-1 disminuye hasta alcanzar un valor final de 14,7 mm.h-1.Shainberg y Letey (1984) encontraron en suelos de textura arenosa que la velocidad deinfiltración permanece constante durante los primeros 10 minutos, situación que fue observadatambién en nuestros suelos. Cuando le aplicaron una enmienda cálcica, ellos observaron una

abrupta disminución en la velocidad de infiltración hasta alcanzar valores cercanos a 8 mm.h-1.

Shainberg (1992) también observó que un suelo arenoso con 5 Mg.ha-1 de yeso disminuyó suvelocidad de infiltración de 45 mm.h-1 a 27 mm.h -1. Esto fue provocado por el sello superficialproducido por el calcio en estos suelos, lo cual parece ser una situación frecuente; ello puededeberse a que la enmienda induce la formación de agregados con diámetros equivalentes a losporos de conducción, los cuales se obturan con mucha facilidad. En este caso, como sugiere laRE, las modificaciones observadas en las partículas menores a 0,025 mm parecen determinantesde este proceso de sellado, ya que en el Testigo y con la malla plástica estas partículas tienden apermanecer sin cambios.

Figura 3. Valores de velocidad de infiltración para las situaciones consideradas

CONCLUSIONES

− En este trabajo se observó un aumento en las pérdidas totales producidas por erosión hídricacon los dos tratamientos analizados, conjuntamente con un cambio en la predominancia de lossubprocesos de erosión entre surcos; en ambos tratamientos, la participación del escurrimiento

fue mucho mayor que la salpicadura en las pérdidas totales.− La diferencia en selectividad entre los subprocesos erosivos fue eliminada por los

tratamientos empleados; con la enmienda cálcica aparece una mayor preferencia sobre laspartículas superiores a 0,05 mm, que se repite con la malla plástica, aunque en este casotambién se seleccionan en menor proporción las partículas de 0,25 mm.

− A consecuencia del efecto sobre los mecanismos de selectividad, la relación deenriquecimiento en el escurrimiento de partículas de tamaño medio de 0,025 mm aumentómarcadamente con la enmienda cálcica, mientras que disminuyó para el resto de los tamañosde partículas. En cambio, con la red plástica la relación de enriquecimiento aumentó para lostamaños de 0,25 y 0,5 mm pero no tuvo ningún efecto con las otras partículas.

− Los valores de la relación de enriquecimiento de la salpicadura con la aplicación de laenmienda se modificaron muy poco, excepto por la marcada reducción en el tamaño departículas de 0,25 mm y el aumento en partículas menores a 0,025 mm. Por el contrario, la redplástica en superficie aumentó la RE de partículas superiores a 0,25 mm.

FIGURA 4 : VALORES DE VELOCIDAD DEINFILTRACION PARA LAS SITUACIONES

CONSIDERADAS

0

5

10

15

20

25

30

10 20 30 40 50 60

TIEMPO (minutos)

V E L O C I D A D

I N F I L T R A C I O

( m m . h

- 1 )

CON ENMIENDA CALCICA CON MALLA PLASTICA

TESTIGO

V e l o c i d a d d e I n f i l t r a c i ó n

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− La disminución de los valores de infiltración observados con la enmienda cálcica fue atribuida alas alteraciones observadas en la relación de enriquecimiento de las partículas de 0,25 ymenores a 0,025 mm que fueron determinantes en la generación del sello superficial.

− La evidencia de valores sostenidos y relativamente altos en la velocidad de infiltración cuandose empleó una red plástica a pesar de la escasa eficiencia como control de erosión entre

surcos, debería ser tenida en cuenta para aumentar las posibilidades de restaurar la coberturavegetal en los suelos arenosos de ambientes áridos y semiáridos.

REFERENCIAS

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Evolución de algunas propiedades físicas y químicas deun Mollisol asociadas a manejo en cero labranza.

E. Martínez, S. Valle, P. Silva y E. AcevedoUniversidad de Chile. Facultad de Ciencias Agronómicas. Departamento de Producción Agrícola.Laboratorio de Relación Suelo-Agua-Planta. Av. Santa Rosa 11.315, Santiago, Chile . [email protected]

INTRODUCCIÓN

El cambio de manejo del suelo de labranza tradicional (LT), a una condición de cero labranza(CL) con rastrojos sobre el suelo tiene un período de transición que puede durar varios años en elque se modifican las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. El aumento en elcontenido de materia orgánica del suelo (MOS) en cero labranza, y su influencia sobre otraspropiedades del suelo, es uno de los efectos más relevantes que ocurren a largo plazo (Ismail et al., 1994; Reyes et al., 2002). Este se produce por una menor tasa de descomposición asociada

al escaso contacto de los residuos con el suelo, a una menor humedad de los residuos y a unamenor temperatura dada por el efecto aislante de los rastrojos remanentes sobre la superficie delsuelo (Acharya y Sharma, 1994; Hussain et al., 1999).La reacción o pH del suelo disminuye en CL (Sadzawka, 1994). Además, en CL la distribución ydisponibilidad de nutrientes puede alterarse debido a la ubicación superficial de los residuos(Franzluebbers y Hons, 1996; Acevedo y Silva, 2003).La hipótesis de esta investigación es que el cambio de manejo del suelo de labranza tradicional(LT) a una condición de cero labranza con rastrojos sobre el suelo (CL) genera cambiosagronómicos de relevancia.El objetivo es analizar la evolución de los parámetros químicos y físicos de un suelo (Mollisol dela Zona Central de Chile) para un período de siete años de transición a CL y su efecto en elrendimiento de los cultivos en una rotación trigo-maíz.


El experimento del que se obtuvieron las muestras de suelo consiste en una rotación trigo-maízsometida a dos tratamientos de labranza (CL y LT). Este se encuentra ubicado en la EstaciónExperimental Antumapu de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile,Santiago de Chile (33º40’ S y 70º38’ O). El suelo analizado, de origen aluvial, pertenece a la serieSantiago de la familia franca gruesa sobre arenosa esqueletal, mixta, térmica de los Haploxerolesénticos (CIREN, 1996). El ensayo se manejó con la rotación trigo – maíz durante siete años. Lasdos fases de la rotación están presentes todos los años.El trigo en cero labranza se sembró sobre rastrojo de maíz (cultivo anterior) previamente picadoy distribuido homogéneamente sobre el suelo. Las siembras de las distintas temporadas serealizaron durante la primera quincena de junio. En labranza tradicional el rastrojo se incorporó

con arado de vertedera seguido de dos pases con rastra de disco previos a la siembra. En ambossistemas de manejo se sembró trigo (Triticum turgidum var. durum ). Se fertilizó con 60 kg/ha deN (urea) y 80 kg/ha de P2O5 (superfosfato triple) a la siembra y 90 kg/ha de N (urea) a laaparición del primer nudo del tallo principal. Para el control de malezas, en CL se aplicó glifosatoprevio a la siembra. En ambos tratamientos se utilizó 2-4 D en macolla para control de malezasde hoja ancha. El maíz de grano cero labranza se sembró sobre rastrojo de trigo, previamentepicado y distribuido sobre el suelo. Las siembras de las distintas temporadas se realizarondurante la segunda quincena de septiembre. El cultivo de maíz se fertilizó con 150 kg/ha de N(urea) y 60 kg/ha de P2O5 (superfosfato triple) a la siembra y 100 kg de N (urea) a la aparición dela octava hoja. En ambos tratamientos de labranza se utilizó 2-4 D y EPTC. En CL se aplicóglifosato previo a la siembra. Ambos cultivos y sistemas de labranza se sembraron con unamáquina sembradora de CL (Semeato SHM13/15). Se utilizó riego por aspersión regando segúnbalance hídrico del suelo. La ETR se estimó con evaporación de bandeja clase A, multiplicada

por un coeficiente de bandeja apropiado y por un coeficiente de cultivo estimado según coberturadel suelo.

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Muestreo de suelos.Para los análisis químicos de suelo se utilizaron muestras compuestas. Cada muestra compuestaprovino de 20 submuestras. El número “n ” de submuestras se obtuvo mediante la prueba t deStudent.

Para los análisis físicos se obtuvieron muestras compuestas de tres submuestras extraídas a tresprofundidades (0-2, 2-5 y 5-15 cm) por cada factor a estudiar. Para esto se limpiaron los residuosorgánicos de la superficie del suelo mineral y se extrajo el suelo sin perturbar de cadaprofundidad con tubos tomamuestras provistos de anillos de 2, 3 y 10 cm de altura.

Análisis de LaboratorioEn laboratorio se determinó el contenido de MOS a través del carbono orgánico oxidable delsuelo (digestión húmeda) por el método de Walkley - Black (Jackson, 1964), nitrógeno (N-NO 3),fósforo disponible (Olsen), potasio disponible y pH en agua (Sadzawka, 1990).

Determinación de propiedades físicas del suelo.Durante los meses de agosto, septiembre y octubre de 2003 se midió diariamente la temperaturamínima y máxima del suelo a las profundidades antes mencionadas, utilizando un termistor. La

estabilidad de los agregados se estimó a través del diámetro ponderado medio de los agregados(DPM) mediante tamizado en húmedo (Baver 1973). La densidad aparente del suelo (Da) sedeterminó mediante la expresión Da = Ms/Vt, donde Ms es la masa del suelo seco y Vt elvolumen total de la muestra.Los datos se analizaron mediante análisis de varianza (ANDEVA) de un diseño experimental deparcela dividida con tres repeticiones y los siguientes factores: años de cultivo (3, 7 años),manejo de suelo (CL y LT), y profundidad del suelo (0-2, 2-5, 5-15 cm). Para tales cálculos seutilizó el programa MSTAT-C (Michigan State University, 1989).


Propiedades físicas.

Estabilidad de los agregados. La estabilidad de los agregados evaluada mediante el diámetroponderado medio (DPM), fue mayor en los tres intervalos de profundidad del suelo en cerolabranza (Figuras 1A y 1B). Los agregados son más estables al séptimo año de manejo en cerolabranza, pero, en labranza tradicional la estabilidad tiende a disminuir (Figura 1B). El DPM secorrelacionó en forma significativa y positivamente con el contenido de materia orgánica (MOS)del suelo (r = 0,78), evidenciándose la función agregante de la MOS. Resultados similares hansido obtenidos por Puget et al. (2000).

Figura 1. Diámetro ponderado medio (DPM) de los agregados en dos sistemas de labranza para cuatro (a)y siete (b) años de manejo.

Temperatura del suelo. La figura 2 muestra que las temperaturas máximas y mínimas medias,registradas durante los meses de agosto, septiembre y octubre del 2003, tuvieron una menor

cdd

b

e

ef ef

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0-2 2 - 5 5 - 15

Profundidad (cm)

D P M

( m m

)

CL4

LT4

a

b

c

f f f

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0-2 2 - 5 5 - 15

Profundidad (cm)

D P M ( m m

)

CL7

LT7

BA

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amplitud térmica en CL respecto a LT. A medida que aumentó la profundidad las diferencias detemperatura entre los dos sistemas de manejo se hicieron menores (Figura 2). La temperaturamedia diaria promediada en el período de colecta de datos en los primeros dos centímetros desuelo fue 2,17ºC superior en labranza tradicional. La temperatura del suelo en los primeroscentímetros es determinante de la velocidad de germinación de las semillas de los cultivos,

observándose un retraso de cinco días en la emergencia de trigo en cero labranza.

Figura 2 . Perfil de amplitud térmica medido de agosto hasta octubre del 2003.

Densidad Aparente. No se encontraron diferencias significativas (p≤0.05) en los sistemas delabranza, años de manejo ni profundidades evaluadas (Figura 3).

Figura 3 . Densidad aparente en dos sistemas de manejo de suelos y años de manejo.

Propiedades químicasMateria orgánica del suelo. La figura 4 muestra la evolución de la materia orgánica del suelo deacuerdo al sistema de manejo del suelo y profundidad de muestreo. En el primer intervalo deprofundidad la MOS en cero labranza aumentó rápidamente hasta estabilizarse en un nivelcercano al 3,6%. En el segundo intervalo de profundidad en cero labranza, la MOS tuvo unatendencia al aumento. El efecto de acumulación de MOS no se observó a mayor profundidad. LaMOS en labranza tradicional no varió en el tiempo y en profundidad. Considerando solamente loscinco primeros centímetros de suelo, se calculó una tasa de secuestro de carbono promedio de0,5 Mg de C ha-1 año-1.

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10 12

Profundidad (cm)

T e m p e r a t u r a ( º C )

CL min LT min CL max LT max

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

1.55

0-2 2 - 5 5 - 15

Profundidad (cm)

D a ( M g . m

- 3 )

CL

LT

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98

7,94

7,96

7,98

8

8,02

8,04

8,06

8,08

8,1

8,12

8,14

0 2 4 6 8 10 12

Profundidad (cm)

p H CL

LT

Figura 4 . Evolución de la materia orgánica del suelo. Donde CL1, CL2 y CL3 representan el % de MOS en

cero labranza en las profundidades 0-2, 2-5, y 5-15 cm respectivamente. LT1, LT2 y LT3 representan el % de MOS en labranza tradicional en las profundidades 0-2, 2-5, y 5-15 cm respectivamente. Las barras corresponden al error estándar de la media.

Reacción del suelo . La figura 5 muestra el comportamiento del pH en la superficie en cerolabranza. A mayor profundidad no existieron diferencias entre sistemas de manejo de suelos. Ladisminución del pH está asociada al aumento de materia orgánica que ocurre a nivel superficialen cero labranza (Reyes et al., 2002).

Figura 5 . pH del suelo en dos sistemas de manejo y profundidad.

Nitrógeno, fósforo y potasio (NPK). El cuadro 1 muestra que los nitratos del suelo fueron mayoresen LT que en CL. Tanto en CL como en LT se produce una estratificación de los nutrientes en elperfil de suelo, aumentando en superficie. El mayor nivel de nitratos en LT puede estar asociadoa la mayor tasa de mineralización de la MOS inducida por el aumento de la presión parcial deoxígeno que ocurre cuando el suelo es disturbado por el arado (Acevedo y Martínez, 2003),promoviendo la nitrificación del nitrógeno liberado a partir de compuestos orgánicos complejos.El fósforo extraído por el método de Olsen y el potasio disponible fueron mayores en CL, enparticular, el fósforo extraíble fue mayor en CL en los primeros dos centímetros del suelo. En elcaso del potasio disponible la diferencia fue significativa para los tres intervalos de muestreo. Losresiduos de cosecha presentan altas concentraciones de potasio y en menor medida de fósforo.Estos elementos no se volatilizan cuando se mineraliza la MOS. Sin embargo, en LT tanto el

potasio como el fósforo son menores que en CL debido a un efecto de dilución que se produce alincorporar los residuos de cosecha en un volumen de suelo mayor al muestreado (hasta 25 cmcuando se emplea arado de vertedera).

2

2.2

2.4

2.6

2.8

33.2

3.4

3.6

3.8

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8

AÑOS DE MANEJO

% M

O S CL1CL2

CL3

LT1LT2

LT3

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Cuadro 1. Manejo del suelo y nutrientes

Profundidad (cm) Cero labranza Labranzatradicional

0 - 2 38,129 b 81,179 aN-NO3 2 - 5 19,762 d 27,325 cd(mg.kg-1) 5 - 15 23,175 d 32,908 bc

0 - 2 26,52 a 18,62 bP Olsen 2 - 5 14,24 c 11,6 cd(mg.kg-1) 5 - 15 10,44 de 8,342 e

0 - 2 288,9 a 179,1 cK disponible 2 - 5 211,6 b 136,9 d(mg.kg-1) 5 - 15 189,4 bc 127,6 d

RendimientosEl cuadro 2 muestra que cuando se utilizan las mismas prácticas de fertilización los rendimientosde trigo y maíz tienden a disminuir conforme transcurren los años de manejo en CL. Además, elvalor absoluto del diferencial de rendimientos aumentó en magnitud en el tiempo. La disminuciónde los rendimientos en el tiempo en cero labranza puede deberse al menor nitrógeno disponible(N-NO3). Considerando que en el experimento se utilizó el mismo manejo agronómico, salvo porel sistema de labranza, es probable que aumentando la cantidad de nitrógeno inorgánicofertilizante en CL se obtengan rendimientos similares a LT.

Cuadro 2. Rendimientos de trigo y maíz (qq / ha) en rotación en dos sistemas de manejo de suelo.

CULTIVO TEMPORADA SISTEMAS DE LABRANZA

CL LT ∆ (CL – LT)TRIGO 2000-2001 57,0 49,3 7,7

2001-2002 41,7 45,3 -3,6

2002-2003 48,6 59,9 -11,3

MAÍZ 2000-2001 131,9 150,0 -18,1

2001-2002 122,0 153,3 -31,3

2002-2003 114,3 180,1 -65,8

CONCLUSIONES

− La transición entre un sistema de labranza tradicional a cero labranza puede extenderse porvarios años hasta que el suelo alcance un nuevo nivel de equilibrio. En este período el hechode no labrar el suelo y dejar los rastrojos sobre él determina cambios en las propiedades delsuelo con consecuencias agronómicas.

− La disminución de los rendimientos experimentados en cero labranza no puede considerarseuna condición propia del sistema de labranza, debido a que en el experimento se utilizó elmismo manejo agronómico.

− El análisis de los datos no entregó una relación clara entre las propiedades del suelo y elrendimiento de los cultivos, haciéndose necesario continuar con investigación específicaorientada a los cambios experimentados en aspectos físicos y mecánicos del suelo.

− La tasa de acumulación de carbono en el suelo de 0,5 mg ha -1año-1 puede constituir a la cerolabranza como una tecnología sustentable que puede secuestrar C cuando los suelos han sidopreviamente labrados en forma intensiva.

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12.

Trabajo financiado por el proyecto FONDEF D99I 1081

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Condiciones físicas de un suelo bajo diferentes sistemas delabranza y su efecto sobre el comportamiento de cultivos y

malezas en la Altillanura colombiana

Irlanda Isabel Corrales A., Edgar Amézquita C., Mariela Rivera y Luis F. ChávezCentro Internacional de Agricultura Tropical. Unidad de Suelos y Plantas. Cali, Colombia.

[email protected]; [email protected]; [email protected] ; [email protected]

INTRODUCCIÓN

Las sabanas tropicales cubren alrededor del 43% de las planicies de América Latina con un áreade 243 millones de hectáreas. Estas son tradicionalmente utilizadas para ganadería extensiva debaja productividad (Vera y Seré 1985). Los Llanos Orientales de Colombia cubren una extensiónaproximada de 17 millones de ha, la zona de Altillanura ocupa 9.823.000 ha comprendidas porpaisajes de Altillanura plana, Altillanura ondulada y Serranía. La Altillanura plana ocupa 3.5

millones de ha y por su relieve, es la zona de los Llanos Orientales más favorable para laagricultura, aparte del piedemonte (Rippstein et al ., 2001). Dada la intensificación agrícola concultivos de maíz, soya, sorgo etc., en los últimos años surge en esta región de Colombia lanecesidad de desarrollar estudios de investigación que conduzcan al manejo más adecuado deestos suelos haciéndolos más productivos de una manera racional y manteniendo estascaracterísticas estables en el tiempo para evitar su degradación, dada la vulnerabilidad de suspropiedades físicas y químicas.Durante 1993 al 98 se desarrolló en el Centro de Investigación Carimagua – Puerto Gaitán –Meta – Colombia, un experimento a largo plazo denominado Culticore Fase I y cuyo propósito fuedesarrollar mediante el uso de varios modelos una comprensión mecanicística de los procesosquímicos, físicos y biológicos del suelo sobre sistemas agropastoriles y cultivos secuenciales enlos Llanos Orientales de Colombia. La producción de los cultivos, la optimización de lasfertilizaciones, el ciclo de nutrientes, las propiedades de los suelos, y la presión biótica de las

malezas, forman el contenido temático de los experimentos. Varios trabajos satélites connaturaleza más estratégica se condujeron colateralmente con estos experimentos y apuntaron almejoramiento de la comprensión de los procesos claves para la producción sostenible y eldesarrollo de indicadores de sostenibilidad por ej: el monitoreo de la calidad del suelo a través deltiempo, ciclos de nutrientes mediante monitoreos de hojarasca, residuos de cosecha, excretas deganado, biomasa microbial, transformaciones del fósforo, propiedades físicas del suelo, dinámicay actividad de la macrofauna del suelo. Las sabanas nativas son utilizadas como controles opuntos de referencia para comparar los sistemas de cultivos con los agropastoriles. En el 2000 sedecide determinar si el mejoramiento conseguido durante la Fase I es suficiente para soportar lasiembra directa dado el gran auge que se está dando a esta práctica ya que se considera a laAltillanura Colombiana muy similar en sus condiciones físicas y químicas con los CerradosBrasileros. La segunda Fase de este experimento busca crear condiciones más favorables parael desarrollo de las plantas en estos suelos bajo el claro concepto de la formación de una capa

arable con unas condiciones químicas, físicas y biológicas mejoradas antes del establecimientode prácticas como la siembra directa tomando como base que mediante la utilización de prácticasagrícolas se pueden crear unas condiciones mas agradadas de estos suelos de acuerdo a lasexperiencias obtenidas en la Fase I de este experimento.


Localización clima y suelo. Este trabajo se desarrolló entre CIAT-CORPOICA (CentroInternacional de Agricultura Tropical y la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria)en el Centro de Investigación Carimagua en las sabanas isohipertérmicas bien drenadas de losLlanos Orientales de Colombia (4o 37'N y 71o 19'W y una altitud de 175 m.s.n.m.). Un promedioanual de precipitación y temperatura de 2280 mm y 26oC, respectivamente, con una estaciónseca de Noviembre a Marzo. Los suelos son de dos tipos: predominantemente de baja fertilidad

Oxisoles en las sabanas altas y Ultisoles en las sabanas bajas con pH 4.5, valores bajos de Ca,Mg y K intercambiables y una alta saturación de Al de más del 90% (Jiménez y Thomas, 2001).

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Este experimento empleó materiales de arroz de secano altamente tolerables a saturacioneselevadas de aluminio y condiciones de acidez del suelo, como el Orizica sabana 10, Orizicasabana 6 y un material precoz de 90 días, denominado línea 30, y en maíz materiales que toleransaturaciones de aluminio de alrededor de 40-60% como SiKuani V110 y el híbrido H108. En laFase I de este experimento se utilizó el concepto de alta cal y baja cal para arroz y maíz,

respectivamente. En el caso de arroz se utilizaron 500kg.ha-1

de cal para satisfacer necesidadesde Ca y Mg y para maíz 2000 kg.ha-1 para reducir la saturación de Al hasta niveles permisiblespara los materiales tolerantes de maíz. En la Fase II, se utilizaron rotaciones de arroz-soya ymaíz-soya bajo sistemas de siembra directa y labranza reducida (cincel rígido) y 300 kg.ha-1 decal dolomita para satisfacer los requerimientos de Ca y Mg.

Monitoreo. En el 2000 se realizaron muestreos finales de suelos en el Culticore Fase I con elpropósito de conocer el estado en que se encontraba cada uno de los tratamientos después de 5años en sistemas agropastoriles. Para la parte física se realizaron pruebas de penetrabilidad encondiciones de humedad cercanas a capacidad de campo mediante la utilización delpenetrógrafo de cono, resistencia al corte tangencial mediante el torcómetro. También setomaron muestras en cilindros para densidad aparente, conductividad hidráulica, permeabilidad alaire, susceptibilidad a la compactación. La infiltración se determinó mediante la utilización de

anillos concéntricos. En este trabajo se mostrarán los datos de penetrabilidad, resistencia alcorte, densidad aparente e infiltración, así como datos de pH, saturación con Al, y Fósforo,Calcio, Magnesio, Potasio. Durante el 2000 – 2002 se avaluaron los rendimientos de arroz ymaíz, dinámica de malezas y desarrollo de raíces como un reflejo de algunas de lascaracterísticas adquiridas por estos suelos después de estar bajo diferentes sistemas de cultivoscon relación a la sabana nativa, en sistemas de labranza cero y reducida (cincel rígido). Para laevaluación de malezas y raíces de los cultivos se utilizó el método del transecto y tablas conpuntillas respectivamente en la época de floración de los cultivos.


En la Fase I, se observó que la densidad aparente en los sistemas de arroz-caupí abono verde ymaíz-soya abono verde son menores respecto a los otros tratamientos por los menos en los

primeros 20cm (1.10 – 1.15 Mg.m-3), a partir de esta profundidad la densidad se incrementahasta obtener valores similares a la sabana nativa (1.2 – 1.3 Mg.m-3). En arroz la resistenciamecánica del suelo es a ir aumentando los valores con la profundidad, observándose estecomportamiento en todos los tratamientos. Iniciando con valores entre 1.5 – 2.0 MPa para lasprimeras profundidades llegando a valores promedios de 4 MPa entre los 50 - 60cm deprofundidad. Se observa claramente que desde los 10 cm de profundidad se empieza a tenerlimitaciones para el desarrollo de raíces, teniendo en cuenta que un valor de 2.7 MPa esconsiderado como límite crítico para la penetración de raíces en cultivos comerciales. Lostratamientos que registran mayores valores de resistencia a la penetración son las pasturas, loque indica que el pisoteo del ganado ha ocasionado una reducción del volumen del suelo. Conrelación a la sabana nativa, los tratamientos basados en maíz han sido beneficiosos por que handisminuido los valores de resistencia a la penetración, posiblemente por que han aportado alsuelo un sistema de raíces más fibroso (Figuras 1 y 2).

La resistencia al corte tangencial muestra claramente valores bastante altos que superan losniveles críticos de resistencia de 40 kPa, ubicándose todos los tratamientos en valores altos, muyaltos y extremadamente altos para el desarrollo de raíces. Esto indica que estos suelos a pesarde los tratamientos que han tenido aun presentan ciertas restricciones para el desarrollo deraíces. Estos resultados son corroborados con los datos de penetración. La infiltraciónacumulada en los tratamientos de maíz monocultivo, maíz –soya grano y maíz-soya AV es masalta con relación a los tratamientos de arroz, pasturas y la sabana nativa, lo que indica que se halogrado mejorar esta propiedad que tiene relación con la acumulación de agua y que esconsiderada como un estimador de la salud del suelo (Figura 3).

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En los tratamientos de maíz se registraron valores de infiltración acumulada máximas entre 30 –60cm durante dos horas comparados con los valores obtenidos en sabana, arroz y pasturas queoscilaron entre 5 y 15cm.

La aplicación de cal no modificó prácticamente el pH, dada la gran capacidad amortiguadora deestos suelos. La saturación de Al se redujo en los tratamientos de maíz hasta un nivel aceptablepara la siembra de los materiales tolerantes y puede decirse que estos niveles de saturación hanpermanecido bajos durante los cinco años pese a que la aplicación de los 2000 kg.ha -1 de calpara maíz solo se realizó en la fase de establecimiento, lo que nos sugiere la residualidad ypermanencia de esta fuente en el tiempo. Los tratamientos de cultivos son los que registraronmayores contenidos en P, K, Ca y Mg con relación a la sabana nativa, sobre todo en lostratamientos de maíz se hace más notorio. Para el caso específico del P se observan diferenciasentre tratamientos tanto en arroz como en maíz que estadísticamente no son diferenciadasdebido a la alta variabilidad entre las repeticiones en las profundidades 5-10 y 10-15cm, debidoposiblemente a que el método estadístico empleado no sensibiliza ciertas condiciones que se

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0

0

0

0

0

0

0

Arroz monocultivoArroz - Caupi

Arroz - Ab/verdeSabana nativaArroz - pa sto

kf/cm 2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

P r o

f . ( c m

)

0

10

20

30

40

50

60

Arroz monocultivoArroz - CaupiArroz - Ab/verde

Sabana nativaArroz - pasto

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

1020

30

40

50

60

Maiz monocultivoMaiz - soya

Maiz - Ab/verdeSabana nativa

Maiz - pasto

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

P r o

f . ( c m

)

0

10

20

30

40

50

60

Maiz monocultivo

Maiz - soyaMaiz - Ab/verde

Sabana nativaMaiz - pasto

kf/cm 2

Figura 1. Resistencia a la penetración en los tratamientos basados en arroz. Culticore, Llanos

Orientales, Colombia 2000

Figura . Resistencia a la penetración en los tratamientos basados en maíz. Culticore, Llanos

Orientales, Colombia 2000

Tiempo (minutos)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

I n f i l t r a c i ó n a c u m u l a d a ( c m )

0

10

20

30

40

50

60

70

Arroz monocultivoArroz+Caupí granoArroz+Caupí AVSabana NativaPastura B. humidicola Maíz monocultivoMaíz+Soya grano

Maíz+Soya AVSabana NativaPastura P. maximum

Figura 3. Infiltración acumulada registrada en los tratamientos del Culticore. 2000

1.10-1 MPa 1.10-1 MPa

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presentan en campo en cuanto al efecto que han tenido los tratamientos en la distribución deeste elemento en el suelo comparado con la sabana nativa y la pastura.Rendimientos en Fase II. Se presentaron diferencias significativas entre tratamientos no solopara los rendimientos obtenidos en arroz sino para los de maíz, observándose los mayoresrendimientos de grano para el 2000 en el tratamiento 10 (Pastura de P. maximum ), seguida por

los tratamientos de cultivos. En el 2001 se observó que los mayores rendimientos de arroz y maízse presentaron en el tratamiento de maíz – soya AV con 2478 y 4191kg. ha-1 respectivamente.Los rendimientos de arroz bajo labranza cero se mantuvieron por encima de la labranza concincel hasta el segundo año, pero estos se vieron reducidos en su tercer año, con relación a losrendimientos de maíz los cuales se redujeron desde el segundo año de siembra directa en lalabranza cero respecto a la labranza con cincel, lo cual nos indica que el maíz es más sensible alos cambios que se están presentando en el suelo.

Malezas en arroz y maíz. Todos los tratamientos presentaron una cantidad y diversidad demalezas considerable en todos los tratamientos, especialmente los que venían de cultivos, sobretodo de especies como Digitaria horizontalis , Emilia sonchifolia y Borreria capitata lo que nos estáindicando que además de crearse condiciones del suelo más favorable para los cultivos tambiénestas condiciones están favoreciendo para que se establezcan especies que normalmente no se

encuentran en la sabana nativa de forma abundante. En la sabana nativa se registran coberturasde Emilia sonchifolia y Borreria capitata de 0.29 y 0.14% respectivamente (Rippstein et al 2001)

En arroz no se presentaron diferencias por cobertura de malezas entre labranza cero y con cincely su abundancia osciló entre 40 – 50%. En maíz no se presentaron diferencias entre labranzaspara el primer año pero si para el 2002 y la cobertura total de malezas se incrementóconsiderablemente de 30% obtenido en el 2001 al 60% en el 2002 (Figuras 4 y 5).

No se presentó una alta correlación entre rendimientos y cobertura de malezas, posiblemente aque todos los tratamientos se encontraban infestados en mayor o menor proporción, aunque seobtuvieron correlaciones negativas que indican que en la medida en que estas especiesincrementen sus poblaciones los rendimientos de los cultivos irán decreciendo, sobre todo paraespecies comunes a los dos cultivos y que registraron altas coberturas como Digitaria horizontalis , Emilia sonchifolia , Borreria capitata con 30, 15 y 5%, respectivamente.

Desarrollo de raíces. El sistema de raíces de maíz desarrollado en la sabana nativa es pocoabundante y su profundidad no superó los 10 cm, comparados con el desarrollo de raícesobtenida en los tratamientos con cultivo, especialmente de maíz, donde el sistema de raíces fuemás abundante y profundo superando en muchos casos los 30cm.

Esto indica que un suelo de sabana con condiciones físicas y químicas muy restringidas, al cabode cinco años bajo sistemas de cultivos como el maíz ha presentado unas condiciones másagradadas para el establecimiento de cultivos como el maíz (Fotos 1, 2, 3 y 4).

0

10

20

30

40

50

60

2001 2002

Año

C o

b e r t u r a ( % )

Cero Cincel

a a a a

0

10

20

30

40

50

60

2001 2002

Año

C o

b e r t u r a ( % )

Cero Cincel

a a a a

0

10

20

30

40

50

60

70

2001 2002

Año

C o b e r t u r a ( % )

Cero Cincel

aa

a

b

0

10

20

30

40

50

60

70

2001 2002

Año

C o b e r t u r a ( % )

Cero Cincel

aa

a

b

Figura 4. Cobertura de malezas en arroz en el Culticore,promedios seguidos con la misma letra no difieren significativamente (P<0.05). CI Carimagua - Meta

Figura 5. Cobertura de malezas en maíz en el Culticore,promedios seguidos con la misma letra no difieren significativamente (P<0.05). CI Carimagua - Meta

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En la figura 6 se observa una alta relación entre los rendimientos de maíz y la profundidad deenraizamiento lo que indica que en la medida en que se logre una mayor profundidad de raícesque estén en capacidad de explorar para extraer nutrientes del suelo se pueden alcanzar altosrendimientos en los cultivos.Para el caso particular de maíz si al menos se logra obtener de 28 – 30cm de profundidad deraíces se puede alcanzar rendimientos de aproximadamente 4000kg.ha-1.

Fuente: Edgar Amézquita

Foto 1. Raíces de Sabana nativa

Fuente: Irlanda Isabel Corrales

Foto 2. Desarrollo de raíces de Maíz en sabana nativa


Foto 4. Desarrollo de raíces de Maíz en labranza cincel después de pastura de P.Maximum por cinco años establecida con base en maíz – pastos.


Foto 3. Desarrollo de raíces de Maíz en labranza cero después de Maíz-Soya AV por cinco años.

Profundidad de raíces (cm)

10 20 30 40

P r o d u c c i ó n d e m a í z ( k g h a

- 1 )

0

1000

2000

3000

4000

5000

Labranza cero

Cincel

x-xoy = a

1 + e b

r2 = 0.99

Profundidad de raíces (cm)

10 20 30 40

P r o d u c c i ó n d e m a í z ( k g h a

- 1 )

0

1000

2000

3000

4000

5000

Labranza cero

Cincel

x-xoy = a

1 + e b

x-xoy = a

1 + e b

r2 = 0.99

Figura 6. Producción de maíz (kg.ha -1 ) vs. profundidad de enraizamiento (cm), en labranza cero y con cincel. Culticore, Llanos Orientales, 2000.

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CONCLUSIONES

- Los tratamientos que se basaron en maíz durante la Fase I fueron los que presentaron mayoresrendimientos de arroz y maíz en la Fase II, dada las mejores condiciones de estos suelos para

su establecimiento comparados con la sabana y pasturas.- Los rendimientos de arroz en labranza cero parecen ser más estables en el tiempo que los demaíz, ya que los rendimientos de maíz labranza cero declinaron en el segundo año conrelación a la labranza con cincel.

- Las especies que predominaron en los cultivos de arroz y maíz fueron Digitaria horizontalis ,Emilia sonchifolia y Borreria capitata , especies que pueden llegar a reducir drásticamente losrendimientos en la medida que eleven sus poblaciones.

- Se presentó un mejor desarrollo de raíces en cuanto a su abundancia y profundidad en el sueloen los tratamientos basados en cultivos lo que indica que el suelo posee mejores condicionesquímicas y físicas comparadas con la sabana nativa.

- Se observó alta relación entre los rendimientos y profundidad de enraizamiento (r2 = 0.99), loque indica que hay una respuesta positiva sobre los rendimientos en la medida que lascondiciones del suelo se vayan mejorando tanto química como físicamente para un mejor

desarrollo de raíces de los cultivos.- Se debe trabajar más para tratar de incorporar estas condiciones favorables mínimo en una

profundidad de 0 – 30 cm, siendo necesario desarrollar estrategias para mantener y mejorarestas condiciones las cuales pueden incluir investigación sobre materiales vegetales de doblepropósito para colocar material en superficie y dentro del suelo.

REFERENCIAS

Jiménez J. J.; Thomas, R. J. 2001. Nature’s Plow: Soil Macroinvertebrate communities in theneotropical savannas of Colombia. Cali, Colombia. Centro Internacional de AgriculturaTropical. In: Jiménez, J.J., Rossi, J.P., and Lavelle P. Spatial Distribution of earthworms inacid-soil savannas of the eastern plains of Colombia. pp 104 - 120.

Moraes M.H.; Benez, S.H. 1994. Efeito do sistema de preparo nas propiedades físicas de umaterra roxa estruturada e na producao do milho. In: Anais de XXIII Congreso Brasileiro deEngenharia Agrícola – SBEA, Campinas-SP.

Rippstein G.; Escobar G.; Motta F. 2001. Agroecología y Biodiversidad de las Sabanas en losLlanos Orientales de Colombia. CIAT – CIRAD. 302 p.

Vera Raúl R.; Seré R. 1985. Sistemas de Producción Pecuaria Extensiva: Brasil, Colombia,Venezuela: Informe Final Proyecto ETES – Estudio Técnico y Económico de Sistemas deProducción Pecuaria 1978 – 1982. Cali, CO: Centro Internacional de Agricultura Tropical(CIAT), pp 433 – 450

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Efecto de la sustitución de campo natural porplantaciones forestales sobre el escurrimiento ocasionado

por tormentas en Uruguay

Luis Silveira1, Leticia Martínez2 y Jimena Alonso1 1Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (IMFIA), Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Uruguay, [email protected] 2 Dpto. de Suelos y Aguas, Facultad de Agronomía, Universidad de la República, [email protected]

INTRODUCCIÓN

Los procesos de deforestación y reforestación representan, a escala global, la modificación deluso de la tierra más significativa, tanto por la superficie afectada como por la incidencia sobre losprocesos hidrológicos (Calder, 1992).

En Uruguay, el uso tradicional del suelo ha experimentado modificaciones al amparo de la LeyForestal Nº 15.939, resultando en un incremento de la superficie afectada a la actividad forestal,principalmente eucaliptos y pinos, que pasó de 45.000 hectáreas en 1990 a 750.000 hectáreasen 2002, representando el 21,4% del territorio de prioridad forestal. La forestación industrial, enun país agrícola ganadero, donde las plantaciones forestales en gran escala representan para lacomunidad y la opinión pública un elemento nuevo en la vida nacional (Panario, 1991; Lima,1997), ha creado preocupación en la sociedad y en las instituciones nacionales respecto a suimpacto sobre los recursos naturales, en particular aguas y suelos. Uruguay participa del Procesode Montreal (1993), que tiene por propósito realizar el seguimiento de Criterios e Indicadores deManejo Forestal Sustentable. Uno de estos criterios refiere a la “conservación y mantenimientode los recursos suelo y agua”, con indicadores como el impacto sobre la cantidad y calidad de lasaguas y la erodabilidad de los suelos, aspectos éstos que se abordan en el “Proyecto deinstalación de microcuencas experimentales para el estudio del impacto ambiental y monitoreo de

programas de forestación con eucaliptos en el Uruguay”, que llevan adelante las Facultades deAgronomía e Ingeniería de la Universidad de la República, encomendado por la DirecciónGeneral Forestal del Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca (MGAP). Sucintamente, losobjetivos generales del proyecto son los siguientes: i) establecimiento de un programa deinvestigación y monitoreo ambiental en el ámbito de las plantaciones de eucaliptos a gran escala;ii) búsqueda de indicadores del manejo sustentable de las plantaciones forestales; iii) instalaciónde microcuencas experimentales con plantaciones de eucaliptos y sus respectivas microcuencastestigos con campo natural por cobertura vegetal; iv) monitoreo continuo del impacto de lasplantaciones forestales sobre el régimen hídrico (cantidad y calidad) y propiedades de los suelos,medido como impacto relativo a la situación natural bajo pastura para uso ganadero; y v)obtención de información que pueda servir para mejorar las prácticas de manejo forestal ydisminuir el impacto ambiental.En este trabajo se presentan los fundamentos conceptuales y metodológicos de la investigación;

una descripción de las instalaciones dispuestas, en el Departamento de Tacuarembó, para elmonitoreo de los procesos hidrológicos; y se centra en la metodología utilizada para medir elimpacto de las plantaciones de eucaliptos sobre la escorrentía, tomando como medida decomparación una microcuenca testigo, con campo natural para uso ganadero por coberturavegetal; y documenta avances preliminares de la investigación resultantes de procesar datoscorrespondientes al período de monitoreo 2000 - 2002.Una premisa básica para adoptar la instalación de microcuencas experimentales comoherramienta de estudio consiste en aceptar que las actividades que modifican el uso del suelo, eneste caso particular la plantación forestal con eucaliptos, causan algún efecto sobre los recursoshídricos, produciendo cambios en la cantidad y calidad, así como sobre las principalespropiedades de los suelos, características asociadas y erodabilidad; factores éstos que puedenidentificarse como indicadores del impacto a mediano y largo plazo de los programas deforestación (Swank y Johnson, 1994).El incipiente monitoreo ambiental, como parte de los programas de forestación en gran escala enUruguay, se enfoca no sólo para evaluar la calidad ambiental del manejo forestal adoptado en un

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instante y sitio determinado, sino también como herramienta para obtener información queposibilite permanentemente mejorar las prácticas de manejo forestal, propendiendo lasustentabilidad.


Este documento abarca aquellos componentes del proyecto que refieren al análisis de los efectosde la forestación con eucaliptos sobre los recursos hídricos en cuanto a cantidad, medido comoimpacto relativo a la condición natural de suelos bajo pasturas para uso ganadero. Lametodología adoptada consiste en la comparación de cada uno de los procesos que participandel ciclo hidrológico y, en particular, la redistribución de la precipitación incidente sobre el montede eucaliptos (Iroumé y Huber, 2000); análisis del escurrimiento en tormentas; y determinacióndel balance hídrico mensual, estacional y anual.En particular, atendiendo a la información actualmente disponible, el presente trabajo se centraen el análisis comparativo de la escorrentía en tormentas y escorrentía mensual en aquellosmeses en que se cuenta con datos completos en ambas microcuencas. A efectos de facilitar elanálisis comparativo, el criterio fundamental adoptado para seleccionar el cierre de lasmicrocuencas ha sido imponer igualdad de tiempos de concentración. En efecto, este parámetro

ha prevalecido sobre el parámetro área en la selección del sitio de cierre, puesto que igualdad deáreas y tiempos de concentración diferentes producirían para un mismo evento hidrogramas condiferente tiempo pico y tiempo base, y la consideración de diferentes duraciones de lluvia en lageneración del caudal pico, lo que dificultaría el análisis comparativo. Por consiguiente, adoptadoel criterio de iguales tiempos de concentración, la diferencia en área de las microcuencas, quesólo afecta la magnitud del caudal pico y no la forma del hidrograma, se toma en cuentamanejando caudales pico específicos (caudales por unidad de área) y escurrimientos específicos(lámina de escurrimiento por unidad de área).

Área de estudio A partir de la selección de predios forestados, realizada por la Contraparte de la DirecciónGeneral Forestal, se identificaron un total de 70 microcuencas en las zonas de prioridad forestalmás relevantes del país. Estas microcuencas se caracterizaron, con información predial e

identificación de las correspondientes fotos áreas, por parámetros físicos e hidrológicoshabituales en estudios hidrológicos. Seguidamente, en base al análisis realizado, se visitaron lossitios más favorables, seleccionándose finalmente dos microcuencas en el Departamento deTacuarembó, establecimiento “La Abuelita”, al que se accede en el km 363 de la Ruta 5, en lazona centro-norte del país. En el cuadro 1 se presentan los parámetros físicos más relevantes ylos tiempos de concentración de ambas microcuencas, calculados según el método de Kirpich(1940).

Cuadro 1. Parámetros físicos e hidrológicos de las microcuencas seleccionadas

Parámetro Microcuencaforestal

Microcuenca testigo(Campo natural)

Área (ha) 60.8 102.7Pendiente media de la microcuenca (%) 9.1 10.7Longitud del cauce principal (km) 1.3 1.2Pendiente del cauce principal (%) 2.5 2.9Tiempo de concentración (min) 20 19Coordenadas del cierre: X,Y (UTM) (476.8 , 6468.3) (474.3 , 6468.1)

La caracterización de las cuencas se completó con la elaboración de una serie de mapas enescala 1:10.000, comprendiendo curvas de nivel a intervalos de 2.5 metros, suelos, geología yvegetación. Los suelos dominantes de la cuenca son del tipo Luvisol Ocríco e Inceptisol Umbrico,mientras que la geología del área se compone de rocas del Triásico Jurásico asociadas a laFormación Tacuarembó; estas rocas a su vez están parcialmente recubiertas por lavas de edad

Cretácico Inferior, básicas, de la Formación Arapey. La vegetación, como se ha señalado, estáconstituida por plantaciones forestales de Eucaliptos grandis en una de las microcuencas ycampo natural para uso ganadero en la microcuenca testigo.

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Instrumentación Atendiendo a los procesos hidrológicos que intervienen en el régimen hídrico de una microcuenca forestal, la instrumentación consta de: una estructura de cierre similar al cuerpo deuna pequeña presa de tierra, provista en la zona central con un vertedero de cresta delgada, de

tipo combinado triangular - rectangular, con capacidad para registrar caudales en el rango 0 - 14m3.s-1 (correspondiente a un período de retorno estimado de 25 años), un limnígrafo electrónicode boya; dos pluviómetros; instrumental para medida de la redistribución de la precipitación (esdecir, escurrimiento fustal, precipitación directa a través de la copa de los árboles e intercepción);baterías de tensiómetros y tubos de acceso para sonda de neutrones para la determinación de laevolución del agua en el suelo; y tres piezómetros para el monitoreo de la variación del nivel de lanapa freática.La instrumentación de la microcuenca testigo, con pastura natural, consta de: una estructura decierre similar al descrito para la cuenca forestal, un limnígrafo electrónico de boya; una estaciónmeteorológica que comprende: un pluviógrafo electrónico, un pluviómetro, un tanqueevaporímetro tipo "A" y un gabinete para termómetros equipado con un juego de termómetros demáxima y mínima y un psicrómetro de mano para medida de humedad relativa; baterías detensiómetros y tubos de acceso para sonda de neutrones para la determinación de la evolución

del agua en el suelo; y dos piezómetros para el monitoreo de la variación del nivel de la napafreática.Puesto que el proyecto de investigación también comprende el estudio del impacto de laforestación sobre la calidad de las aguas de lluvia y aguas en cauce, y procesos de pérdida desuelo, la instrumentación de las microcuencas incluye: red de muestreo de aguas de lluvias,torres de muestreo de sedimentos en suspensión en cauce, y parcelas de escurrimiento. Elproyecto también abarca estudios comparativos y evolución de las propiedades de los suelos(Durán et al., 2001).La instrumentación se ha implementado progresivamente durante la primera mitad de 2000. Elbosque fue implantado en forma integra en la primavera del año 1993, contando por tanto con 7años de edad al inicio del presente estudio, y una densidad de 1200 árboles por hectárea.


Los resultados que se presentan a continuación se centran en el análisis de tormentasregistradas en el período comprendido entre el 1º de junio de 2000 y el 31 de agosto de 2002,fecha ésta última en que se suspendió momentáneamente el programa de monitoreo.Los datos de altura limnimétrica registrados en cada una de las microcuencas se transformaron adatos de caudal aplicando la relación altura-caudal vertido, determinada en laboratorio mediantela implementación de un modelo físico con el que se calibró la zona de transición entre elvertedero triangular y el vertedero rectangular (Durán et al., 2001). En la figura 1 se muestra,para las tormentas identificadas en el período considerado, la correlación existente entre losescurrimientos específicos medidos en campo natural y monte de Eucaliptos grandis , expresadosen mm, a efectos de prescindir de las diferencias existentes en superficie entre una microcuencay otra. El escurrimiento en la microcuenca forestal se reduce en un 64% respecto a la escorrentíaen la microcuenca en campo natural. La función objetivo propuesta por Nash y Sutcliffe (1970),

con coeficiente R2

= 0,89, próximo a uno, indica un buen ajuste entre ambas series de datos.La figura 2 expresa la correlación existente entre los correspondientes caudales pico específicosmedidos en campo natural y en monte de Eucaliptos grandis, expresados en m3.s-1.km -2. Lacorrelación lineal que pasa por el origen de coordenadas muestra que los caudales picoespecíficos en la microcuenca forestal representan solamente un 22 % del correspondientecaudal pico registrado en la microcuenca en campo natural, representando por lo tanto unareducción de 78 %. También en este caso se obtiene un coeficiente R2 = 0,74, que indica unbuen ajuste entre ambas series de datos.Los resultados obtenidos en ambas correlaciones confirman los obtenidos inicialmente, alprocesar tormentas registradas solamente en el año 2000 (Silveira et al., 2002). No obstante,cuando se relacionan los escurrimientos superficiales entre dos tipos de coberturas vegetales tandiferentes, como campo natural y Eucaliptos grandis , debe tenerse presente la magnitud de laprecipitación registrada que da lugar a estos eventos. En este caso particular se observa que los

datos de precipitación diaria registrados varían entre 7 a 64 mm por día para el períodoconsiderado y, por lo tanto, corresponden a tormentas con períodos de retorno bajos, que son justamente los que en mayor medida se ven afectados por la reducción de los aportes de lluvia a

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nivel del suelo por el efecto de la intercepción debida a las copas de los árboles (Iroumé y Huber,2000). Esta precisión es sumamente importante puesto que en la región no son infrecuenteseventos de precipitación que alcanzan o superan los 150 mm por día. Por consiguiente, secomprende que las conclusiones que puedan extraerse en esta etapa de avance de lainvestigación están sujetas a las limitaciones que impone la información procesada actualmente

disponible.

Caudales mensuales

y = 0.4656x

R2

= 0.6884

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120 140Caudal específico pastura (mm)

C a u d a l e s p e c í f i c o f o r e s t a l ( m m )

Figura 1. Relación entre caudales específicos (mm por mes) en campo natural (pastura) y en plantación de Eucaliptos grandis

y = 0.222xR

2= 0.7404

0.0

0.3

0.5

0.8

1.0

1.3

1.5

1.8

2.0

2.3

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0

Qpico pasturas (m3 /s.Km 2)

Q p i c o f o r e s t a l ( m

3 / s . K m

2)

Figura 2. Relación entre caudales picos (Q pico ) específicos escurridos en campo natural (pasturas) y en plantación de Eucaliptos grandis

CONCLUSIONES

− Las microcuencas experimentales instaladas constituyen un laboratorio natural por excelencia,permitiendo estudios cuantitativos del efecto integrado de los procesos hidrológicos y, en unfuturo, el análisis de diferentes prácticas de manejo forestal, según lo proponen Moldan y Cerny

(1994).

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− El proyecto constituye un primer eslabón hacia el conocimiento del impacto ambiental de losprogramas de forestación con eucaliptos en el Uruguay y la búsqueda deinformación/indicadores de manejo sustentable, para corregir y mejorar las prácticas de manejoforestal. Conviene señalar, no obstante, que la investigación se encuentra en una fase inicial,en la que se cuenta con algo más de dos años de monitoreo, con huecos de información

debidos fundamentalmente a aspectos relacionados con la financiación del programa,pretendiéndose abarcar al menos un período que se extienda algunos años más allá del primercorte.

− En la etapa actual del proyecto se observa que la escorrentía específica en tormentas sereduce en la microcuenca forestada con Eucaliptos grandis en 64% respecto a la escorrentíaespecífica en la microcuenca en campo natural.

− Los caudales pico específicos asociados a las tormentas analizadas representan, en lamicrocuenca forestal, una reducción promedio del 78% en relación al correspondiente caudalpico registrado en la microcuenca en campo natural.

− Si bien las correlaciones establecidas permiten percibir una tendencia clara en cuanto a lareducción de la escorrentía específica y caudales pico específicos en tormentas, la extensiónde los datos monitoreados no permite aventurar conclusiones definitivas, hasta tanto no secuente con una serie más extensa de datos y una mayor representatividad de la variabilidad delos eventos de precipitación. Esto se debe a que las tormentas analizadas corresponden aeventos de lluvia entre 7 a 64 mm/día, que corresponden a tormentas con períodos de retornobajos, que son los que en mayor medida se ven afectados por la reducción de aporte de lluviaa nivel del suelo por intercepción debida a las copas de los árboles; en tanto que eventos quealcanzan o superan los 150 mm/día no son infrecuentes en la región bajo estudio.

REFERENCIAS

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Construcción de capas arables en suelos oxisolesde la Altillanura colombiana

Diego Luis Molina L., Edgar Amézquita C. y Phanor Hoyos G.

Unidad de Suelos del Centro Internacional de Agricultura tropical CIAT. A.A. 6713 Cali, [email protected], [email protected], [email protected]

INTRODUCCIÓN

Las sabanas de los Llanos orientales, también llamadas Orinoquía Colombiana, ocupanaproximadamente 17 millones de hectáreas. Dentro de esta región se encuentra la Altillanuraplana, cuya extensión es de 3.4 millones de hectáreas (Cochrane y Sánchez, 1981), contenida enuna franja de 60 km de ancho en promedio, que se extiende al sur del Río Meta desde lalocalidad de Puerto López (Departamento del Meta) hasta el límite con Venezuela (Cochrane et al ., 1985). La vegetación nativa comprende, en su mayor parte, gramíneas de escaso valornutri tivo (Álvarez y Lascano, 1987); con bajos niveles de productividad animal, ampliamente

documentada tanto en trabajos en la estación experimental (Paladines y Leal, 1979) como en lasfincas (Kleinheisterkamp y Häbich, 1985).Sus suelos, especialmente los Oxisoles (Tropeptic Haplustox isohypertermic), tienen pH de 4.5 ybaja disponibilidad (cmol(+).kg-1) de Ca (0.2), Mg (0.08), K (Bray 2) (0.1) y P (Bray 2) (2 mg/kg) yuna saturación de aluminio mayor de 80% (Sanz et al ., 1999); son muy susceptibles a ladegradación y bajo condiciones naturales no ofrecen un medio óptimo para la producción decultivos y pasturas (Amézquita, 1998).La temperatura media de la zona es de 28°C, con una precipitación anual de 2200 mm y unaevapotranspiración potencial de 1300 mm. La altitud de esta región es de 150 a 200 msnm(Cochrane y Sánchez, 1981). La época seca se extiende entre diciembre y marzo seguida de unaépoca lluviosa de forma bimodal, con per íodos secos de corta duración (entre 1 y 2 semanas) en

julio o agosto (Sanz et al ., 1999). Los meses de abril y noviembre marcan los puntos críticos deinicio y final de lluvias respectivamente (Hoyos et al ., 1999).

El Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), conjuntamente con los InstitutosNacionales de investigación y extensión, ha venido desarrollando en los últimos 20 añostecnologías de sistemas agrícolas y pecuarios mejorados para este ambiente (Zeigler y Toledo,1993; Sanz et al ., 1993). A la fecha, todas las alternativas productivas implementadas, basadasen pasturas, cultivos o sistemas agropastoriles, presentan excelentes rendimientos en losprimeros años y luego, a pesar del mejoramiento químico del suelo, una drástica disminución deellos en función del tiempo, todo lo cual se atribuye a procesos degradativos del suelo.

Oferta Ambiental de los suelos de sabana

Se ha enfatizado y aceptado a través del tiempo que los suelos Oxisoles, a pesar de ser muyácidos e infértiles, poseen excelentes características físicas (Sánchez, 1976; Sánchez y Salinas,1981). Sin embargo, trabajos recientes en la altillanura demuestran que estos suelos exigen un

manejo adecuado porque tienen las siguientes limitaciones edafológicas (Amézquita, 1998):Son muy superficiales, es decir, su horizonte A es de poco espesor.Son susceptibles a la erosión.Su estructura es débil.Su materia orgánica es escasa.Son propensos al 'sellamiento' superficial, es decir, su capa externa se endurece, se encostra ysella el interior.Tienen baja capacidad de infiltración.Son duros y su capacidad de aireación es baja.No se dejan penetrar fácilmente por las raíces.Su contenido de nutrientes es bajo.Retienen poca agua aprovechable para las plantas.Su fertilidad natural es muy baja.

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Usos del suelo

Un estudio interinstitucional CIAT-CORPOICA-UNILLANOS realizado entre 1996-1999evaluando el impacto de los usos de los suelos de la altillanura (entre 7 y 33 años) mostró quemás del 70% de los nutrientes aplicados se concentraba en los primeros 5 cm. de profundidad.

Estas respuestas tenían como característica común el uso intensivo de rastras, para preparar lossuelos, que ocasionaron destrucción de macroagregados y pérdida de materia orgánicaafectando la dinámica de agua, aire y nutrientes (Hoyos et al ., 1999).Este estudio, junto con experimentos de largo plazo en fincas, permitió generar una serie deindicadores físicos, químicos y biológicos para iniciar una nueva fase de investigación quecondujera a procesos constructivos de suelo.El cuadro 1 muestra el impacto del uso de rastras vs . cinceles rígidos sobre los macroagregadosy la materia orgánica del suelo en función de la textura (Hoyos et al ., 1999). Un 63% de lamateria orgánica fue destruida por las rastras en el suelo de textura liviana lo que se reflejó enuna pérdida significativa de macroagregados del suelo destruyendo su estructura. En el suelo detextura pesada el impacto negativo sobre los macroagregados y materia orgánica, sólo sepresentó con el uso de rastras. El cincel mejoró el nivel de materia orgánica manteniendo elmismo nivel de macroagregados.

Nótese que en el suelo de textura liviana el impacto de las rastras en la destrucción demacroagregados mayores de 6 mm, que son los responsables del des arrollo radicular de lospastos, reduciéndolos de 29 % en suelo de sabana a 4 % con el uso de rastras y a 19 % con eluso de cincel rígido.El uso continuo de rastras, además de ocasionar pérdida de materia orgánica y destruir losmacroagregados del suelo, masificando su estructura, no permite la infiltración de agua en elsuelo. Las infiltración acumulada en 2 horas para sabana sin disturbar, rastras y cincel rígidofueron de 46, 80 y 212 mm respectivamente (Hoyos, et. al ., 1999). , los cuales corresponden avelocidades de infiltración de 2.3, 4 y 10.6 cm.h-1 para sabana, rastras y cincel respectivamente.

Cuadro 1. Efecto del uso de rastra y cincel rígido en los macroagregados y materia orgánica (0 a 5 cm de profundidad)

Tamaño de agregado (mm de diámetro)

Sabana Nativa

Pasturas (Rastra)

Pasturas (Cincel)

--------------------- (%) --------------------------Suelo liviano (F. arenoso)

> 6 mm 29 a 4 b 19 ab4 a 6 mm 9 a 3 c 5 bc1 a 4 mm 23 a 17 c 17 b

----------------------------------------------------------------------Total 61 a 24 c 41 bM.O (%) 2.7 a 1.1 c 1.6 bc

Suelo pesado (F. arcilloso)> 6 mm 38 a 33 a 39 b

4 a 6 mm 15 a 12 a 14 a1 a 4 mm 31 a 29 a 29 b

--------------------------------------------------------------------Total 84 a 74 b 82 abM.O (%) 4.3 b 3.7 c 4.7 a

Así mismo, se identificaron los limitantes físicos y químicos para los suelos oxisoles de laAltillanura Colombiana bajo sabana nativa y se determinaron valores “meta” a alcanzar para los

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diferentes parámetros de suelo estudiados (Amézquita, et al ., 2000), tal como se observa en elcuadro 2.

Cuadro 2. Características químicas y físicas de los suelos de la altillanura plana según la textura y metas

para corregir sus limitaciones en los primeros 20 cm de profundidad.

Textura del suelo

Variable Arcillosa Francoarcillosa

Francoarenosa

Meta

(2 años)

ArenaDensidad aparente (Mg.m-3)M.O. (%)

Infiltración (cm.h-1)Capacidad de campo (% en Volumen)Punto marchites permanente (% en Volumen)

Agua disponible (%)Conductividad hidráulica (cm.h-1)Porosidad total (%)

P (mg.kg-1)Ca (cmol(+).kg-1)Mg (cmol(+).kg-1)K (cmol(+).kg-1)Al (mg.kg-1)

21.001.284.58

4.503216

161.051

1.000.290.090.092.69

37.001.462.98

8.002814

141.445

1.270.110.070.062.31

65.001.611.14

14.00156

99.040

3.850.200.070.040.91

1.2>5

>153510

251050

201.50.60.151.0

El concepto de capa arable

Para superar los limitantes naturales de la sabana se propuso el concepto de la construcción y elmantenimiento de una capa arable. Se entiende por “capa arable” aquella capa superficial desuelo que el hombre puede modificar a través de su manejo para lograr un sistema deproducción sostenible. Siendo esta producción deseable, es necesario iniciar un proceso demejoramiento del suelo a través del tiempo, aplicando diferentes estrategias de manejo deacuerdo al sistema final de producción a implementar (Amézquita, 1998).El objetivo de la construcción de la capa arable es transformar suelos de baja productividad, queson insostenibles, a suelos de alta productividad y sostenibilidad a través de prácticas de manejodel suelo y de los cultivos que permitan vencer las principales limitaciones químicas, físicas ybiológicas en un determinado tiempo.

Pasos a seguir para desarrollar y mantener una capa arable productiva.Se consideran 4 etapas: (Amézquita, et al., 2003)1) Hacer un diagnóstico para evaluar las limitaciones, químicas, físicas y biológicas del suelo.2) Establecer las metas de mejoramiento del suelo, de acuerdo al sistema de producción a

implementar ó uso final que se le va a dar al suelo y de acuerdo a la textura, profundidad delperfil y pendiente.

3) Seleccionar el germoplasma y planear las prácticas de manejo del suelo y de los cultivosque conduzcan al mejoramiento del suelo.

4) Una vez alcanzadas las metas de mejoramiento del suelo en términos físicos, químicos ybiológicos (capa arable productiva) se deben implementar sistemas de siembra directa, con

un uso mínimo de insumos químicos para mantener el balance y sostenibilidad del sistema.

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En la práctica, para construir capas arables, se sugiere proceder de la siguiente manera(Amézquita, et al ., 2002):Mejoramiento físico del suelo. Se emplea en estos suelos (Altillanura) la labranza vertical concinceles rígidos, que logran un buen fraccionamiento del suelo hasta la profundidad deseada: 0-25 cm para los sistemas agropastoriles y 0-45 cm para los cultivos permanentes, mejorando el

primer año de 0-30 cm y de 0-45 cm el segundo año, para mantener la estabilidad física delsistema.El suelo se afloja con el cincel y este efecto (aflojamiento) mejora varias de sus propiedades: lainfiltración de agua, la capacidad de aireación, la distribución de los elementos nutritivos, y lapenetración de las raíces.Mejoramiento químico del suelo. En el primer año, para el caso de cultivos anuales, secorrigen las limitaciones de acidez y saturación de bases con el uso de cal dolomita. Paraalcanzar los niveles críticos de Ca y Mg así como lograr una buena distribución de ellos en elperfil, se utilizan fuentes más solubles (sulfatos). Para el caso de pasturas, se pueden aplicar caldolomita y fosfatos de calcio de baja solubilidad. Las anteriores enmiendas se aplican al sueloantes de pasar los cinceles rígidos los cuales las incorporan al suelo en profundidad.Mejoramiento biológico del suelo. Se siembran pastos, principalmente, que introduciránabundantes raíces fibrosas hasta la profundidad del suelo en que ocurren su preparación y su

enmienda.La mejora biológica se basa en materiales vegetales (gramíneas y leguminosas forrajeras) quehan sido genéticamente adaptados a las condiciones de acidez y baja fertilidad de los suelos dela Altillanura, y que desarrollan un sistema radicular profundo y abundante. A medida que se vamejorando el suelo se utilizarán materiales de mayor calidad y rendimiento que aumenten elciclaje de nutrientes e incrementen la biota del suelo.

Como iniciar el mejoramiento

Idealmente se debería iniciar con materiales de bajos requerimientos y alta producción de raícespara estabilizar la física del suelo post-labranza. En este sentido, la asociación arroz-pastos

representa una buena alternativa en términos de costos de inversión. Esta asociación permiteademás una mejor distribución de nutrientes en forma espacial, por la distancia corta entresurcos, que garantizan en el futuro una mejor nutrición de los cultivos de mayor espaciamientoentre surcos como el maíz.

CONCLUSIONES

− La gran conclusión que se desprende de los trabajos de investigación desarrollados en laAltillanura Colombiana por el CIAT, en colaboración con otros centros de investigación, es quepara lograr implementar sistemas de producción sostenibles sobre suelos oxisoles esnecesario, además de adaptar especies vegetales a las condiciones del suelo, construir capasarables productivas, venciendo las limitaciones físicas, químicas y biológicas naturales de lassabanas.

REFERENCIAS

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Investigación e innovación tecnológica en zanjas de infiltracióny canales de desviación, en el Secano Costero e Interior de las

Regiones VI, VII y VIII de Chile.

Roberto Pizarro T.1, Claudia Sangüesa P.2, Juan Pablo Flores V.2, Enzo Martínez A2.1 Departamento de Gestión Forestal y Ambiental, Facultad de Ciencias Forestales, Universidad de Talca. 2 Norte 685, Talca, Chile. [email protected] 2 Sociedad Estándares de Ingeniería para Aguas y Suelos, EIAS. 2 Norte 685, Talca, [email protected] [email protected] [email protected]

INTRODUCCIÓN

La erosión hídrica, es un factor crítico para el establecimiento y desarrollo de plantacionesforestales en gran parte del secano de las Regiones VI, VII y VIII de Chile Central, además de serun elemento determinante en la pérdida de la productividad de suelos, ya que no permite unabuena retención de las aguas de lluvia y a la vez, provoca la pérdida de nutrientes.

En este sentido, la incorporación de las técnicas de conservación de aguas y suelos y la vigenciade la Ley Nº 19.561 (de Fomento Forestal), que incentiva la actividad forestal en suelos deaptitud forestal y en suelos degradados, hacen vislumbrar una nueva forma de trabajo de latierra, asegurando un mejor uso productivo de ella. Sin embargo, en Chile no existen estándaresdeterminísticos de diseño y construcción de obras de conservación de aguas y suelos, nielementos técnicos, hidrológico – matemáticos y económicos, que aporten a la ingeniería dediseño de las mismas. Lo anterior define la necesidad de evaluar la eficacia, eficiencia y elimpacto de todo el esfuerzo que hace el Estado a través de las bonificaciones a las obras deconservación de aguas y suelos ligada a la actividad forestal.En función de lo expuesto, la Sociedad Estándares de Ingeniería para Aguas y Suelos Ltda.(EIAS) conformada por la Universidad de Talca y la empresas: Bosques de Chile, Terranova yBosques Villanueva, está ejecutando el proyecto “Determinación de estándares de ingeniería enobras de conservación y aprovechamiento de aguas y suelos para el mantenimiento e incrementode la productividad silvícola”, financiado por el Fondo de Desarrollo e Innovación (FDI) de laCorporación de Fomento de la Producción (CORFO). El objetivo es incrementar la productividadde los suelos de aptitud forestal del territorio árido y semiárido de las Regiones VI, VII y norte dela VIII, mediante el diseño hidrológico de obras de conservación y aprovechamiento de aguas ysuelos, utilizando para ello, estándares específicos para tres tipos de obras que se estudian, asaber: zanjas de infiltración, subsolado y canales de desviación. Todo ello desde una perspectivaparticipativa, técnica y geográfica, que permita una implementación amigable de estas técnicas,en términos económicamente factibles y que favorezcan marcos de actuación sustentables.El proyecto está dividido en tres etapas; la primera, comprende el diseño de las obras y laconstrucción de ellas en terreno (con un total de 10 ensayos); en la segunda etapa se evalúa elfuncionamiento de las obras, y en la tercera y última etapa, se corrobora la evaluación connuevas mediciones, para la obtención de las conclusiones finales respecto a la efectividad deldiseño de las obras. En 7 ensayos se construyeron zanjas de infiltración en el año 2002(Hidango, Pumanque, Botacura, Parrón, Name, Manzanares y Llohué) y en dos ensayos,Llanillos (VII Región) y Paredones (VI Región), se está estudiando el comportamiento decárcavas, construyendo un canal de desviación en cada uno, durante abril del año 2003.En este artículo se mostrará el trabajo realizado con las dos obras de conservación de aguas ysuelos ya mencionadas, al segundo año de ejecución del proyecto.


El diseño de las obras de conservación y aprovechamiento de suelos y aguas, debe considerarpreviamente, un análisis de las intensidades de precipitación, para así, diseñar las obras quefavorecen la infiltración del agua de lluvia en condiciones desfavorables.

En este contexto, uno de los primeros requerimientos a considerar es la determinación delperiodo de retorno (T), el que se define como el tiempo que transcurre entre dos fenómenos delas mismas características. Con esto, es posible tener un horizonte de planificación, dentro del

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cual no debería presentarse un evento con precipitaciones superiores a la calculada (Pizarro yNovoa, 1986).Asociado a lo que se expone, el periodo de retorno para el total de ensayos de este estudio,corresponde a un “T” de 20 años, el cual se justifica por considerar a este tiempo, el promedio derotación en plantaciones de Pino Radiata D. Don.

Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia IDFOtro elemento importante, es la determinación y construcción de las curvas intensidad-duración-frecuencia, curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media enintervalos de diferente duración, y correspondientes, todos ellos, a una misma frecuencia operíodo de retorno (Témez, 1978), y cuya finalidad es la de aportar patrones de conductas de laslluvias.Es importante señalar, que cuando sólo se dispone de un pluviómetro en una estación, engeneral, sólo se podrá conocer la intensidad media en 24 horas. Como se comprenderá, estainformación puede inducir a grandes errores por defecto, por cuanto las lluvias de corta duraciónson, en general, las más intensas. Es natural, entonces, que las determinaciones de intensidadesde lluvia se hagan a partir de los registros proporcionados por los pluviógrafos (Aros, 1997).

Existen diferentes métodos para la construcción de las curvas intensidad-duración-frecuencia(IDF), según diversos autores. En este proyecto se utilizaron las curvas construidas según elmétodo de Témez (1978), el cual relaciona las intensidades de precipitación para distintosperíodos de retorno, con el propósito de graficar la relación entre las tres variables (Intensidad-Duración –Frecuencia) (Pizarro et al , 2001).

Diseño hidrológico de zanjas de infiltraciónEl principio fundamental a la hora de diseñar las zanjas de infiltración corresponde a que lacantidad de agua de lluvia que cae en la zona da captación, debe ser menor o igual a la quecapta y absorbe la zanja. Es decir, la capacidad de éstas no debe ser sobrepasada por el total deaportaciones que a ella converjan.

Las zanjas de infiltración a construir, poseen una sección rectangular de “h” cm de altura y “b” cm

de base, mientras que éstas tienen un largo variable “L” (Figura 1). El diseño considera además,un rebaje en el borde aguas arriba para facilitar la entrada de agua y evitar la erosión de lasparedes; la expresión matemática que define este principio es:

inczaiV V V += (1)

Donde: Vai: Volumen de aportación de la zona de impluvio; Vcz: Volumen de captura de las zanjasy V in: Volumen de infiltración.

A su vez, cada componente se define por las siguientes expresiones:

e A I V iai ××= (2)

LhbV cz ××= (3) LvbV

in××= (4)

Donde: I: precipitación máxima en 1 hora (mm); Ai: superficie de la zona de impluvio (m2); e:

coeficiente de escorrentía; b: base de la zanja de infiltración (m); h: altura de la zanja (m); L: largode zanja (m) y v: velocidad de infiltración de la zanja llevada a unidad de longitud (m).

Por otra parte, la velocidad de infiltración determina la cantidad de agua que infiltra en el suelo,dando una aproximación del comportamiento del agua dentro de una zanja. El método utilizadopara determinar la velocidad de infiltración es el método del cilindro (Gurovich, 1985), con lavariante de utilizar las tres últimas mediciones de infiltración (y no todas las alturas medidas,como lo plantea el método), como factor de seguridad que permita diseñar las obras para las

condiciones más desfavorables en cuanto a saturación del suelo.Asociado a lo anteriormente expuesto, en el proyecto se decidió estudiar dos tipos de zanjas:zanja 1 de base de 0,2 m y altura 0,3 m y zanja 2 de base de 0,3 m y altura 0,3 m.

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Entonces, al ser conocida la sección de las zanjas (ecuación 3) y el volumen de infiltración(ecuación 4), sólo queda por conocer el distanciamiento horizontal entre líneas de zanjas, lo cualse determina a través de la superficie de la zona de impluvio (Ai) dado por la ecuación (2) yasumiendo un valor unitario para el largo de la zanja.

Figura 1. Esquema de una zanja de infiltración; donde d = distanciamiento entre líneas de zanjas, L = largo de zanja, b = base de la zanja, h = altura efectiva de la zanja, con Área de impluvio = d x L.

Esta metodología se está probando en 7 ensayos ubicados entre la VI y VIII Regiones. Las

características de las obras construidas y los principales elementos utilizados para su diseño semuestran en el cuadro 1.

Cuadro 1. Características de las zanjas de infiltración.

Ensayo Distancia entrezanjas (m)

Intensidadmáxima horaria

VelocidaddeInfiltración

Intensidad máximaen 1 hora

Zanja 1(0,2 m)

Zanja 2(0,3 m)

(mm.h-1) (mm.h-1) medida año 2003(mm.h-1)

VIII RegiónManzanares 4,5 6,5 19,00 72,0 8,8

Llohué 9 13 19,00 451,3 8,8VII Región

Parrón 9 13 15,78 356,0 14,0Botacura 8 11 15,10 300,0 9,8

Name 4 6 17,61 20,3 10,6VI Región

Hidango-INIA 4 6 15,78 89,3 16,2Pumanque 4,5 6,5 18,90 38,0 14,4

Las intensidades de diseño fueron calculadas para un periodo de retorno de 20 años y si secomparan con las intensidades medidas durante el año 2003, se puede observar que sólo en unensayo la intensidad de diseño fue superada por la real, no obstante, no se produjo daño deningún tipo en las obras.

Diseño hidrológico de un canal de evacuación de aguas lluvias

El primer paso de un diseño de un canal de desviación es elegir la forma de la sección; en estesentido, la que ofrece las mejores perspectivas de construcción, es la sección trapezoidal, enfunción del diseño, construcción, material y aspectos de costos (Pizarro, 1988). Para el canal dedesviación y las zanjas de infiltración es importante conocer el área de aportación o de impluvio,lo que está directamente relacionado con el distanciamiento de las obras, en caso que hubiesemás de una. Una vez definida la forma, se utilizó un método basado en la ecuación racional y laecuación de Manning, lo que se resume en los siguientes pasos:

Determinación del caudal Utilizando la ecuación racional para la determinación del caudal, se tiene:

Ai I eQ ××= (5)

Donde: Q: caudal en m3.s-1; e: coeficiente de escorrentía; I: intensidad de precipitación máximaen 30 minutos, en mmh-1 y Ai = área de impluvio en ha.

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Luego, analizando cada uno de estos factores se tiene lo siguiente:

Coeficiente de escorrentía (e) Está dado por una tabla en la que se clasifican las características de la cuenca. Lascaracterísticas consideradas son relieve del terreno, permeabilidad del suelo, cobertura de la

vegetación y capacidad de almacenaje del agua.

Intensidad de precipitación máxima en 30 minutosPara ambos ensayos se utilizó la estación pluviográfica de Pencahue (VII Región), dado que estaestación presenta registros de intensidades de precipitación y cuenta con las curvas IDF(intensidad - duración – frecuencia). Por otra parte, cerca del ensayo de Paredones, en la VIRegión, no existe una estación que posea las curvas IDF (Pizarro et al , 2001).En este contexto la curva utilizada para ambos ensayos viene dada por la siguiente fórmula:

469797,0

164143,0694,63

D

T I

×= (6)

Donde: T: período de retorno en años (se consideró 20 años) y D: duración de la lluvia enminutos (se consideró 30 minutos, ya que en no menos de 30 minutos se deberían concentrar lasaguas a ser evacuadas por el canal).

Se utilizó una duración de 30 minutos, la que presenta una intensidad mayor que la existentepara una hora, con el fin de disminuir la probabilidad de que ocurra un evento de grandesproporciones y la obra sea sobrepasada. Por otro lado, el utilizar una duración más pequeña, de15, 10 ó 5 minutos, no se justifica, ya que ello implica usar mayores intensidades de precipitacióny un considerable mayor tamaño de la obra, lo que repercute en los costos. Asimismo, el utilizarduraciones pequeñas, se ve limitado por las características de las bandas de pluviógrafos, lasque presentan una baja resolución, llegando a lo más a 1 hora. Sin embargo, la razónfundamental es que se contaría con valores de diseño muy altos, ya que a través de las curvas I-D-F ajustadas o un modelo matemático es posible obtener intensidades para lapsos menores a 1

hora.

Área de impluvioEs la superficie de captación de aguas lluvias, la cual aporta directamente el agua a la obra enestudio. Es decir, es la superficie que proporcionará el agua que será evacuada por la obra. Cabedestacar que si se construyeran más de un canal en una misma ladera, el área de impluvio delcanal de cota inferior estará dada por la distancia entre ambas obras.Teniendo los valores de los tres parámetros anteriores, se calcula el caudal de diseño, a travésde la ecuación (5).

Cálculo de la sección del canalEn términos generales, el caudal se define como el producto de la sección del canal y lavelocidad del agua, es decir,

V AQ ×= (7)

Donde; Q: caudal en m3.s-1; A: sección del canal en m2 y V = velocidad del agua en m.s -1.

Según las características de los suelos de Llanillos y Paredones (franco arcilloso y arc illoarenoso, respectivamente) se consideró una velocidad de 0,9 m.s-1.para ambos.Entonces, ya conocidas las variables Q y V, se llegó a un valor de sección de canal que semuestra en el cuadro 2.

Cálculo de las dimensionesPara calcular el tirante o altura efectiva del canal, se necesita, previamente, determinar el ángulo

de inclinación del talud del canal con respecto a la vertical, dado que la formulación matemáticaobtenida a través de la maximización del radio hidráulico, así lo requiere. Para este caso, sedefinió un valor de a = 30º.

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Cuadro 2. Dimensiones de los canales de desviación para los ensayos Llanillos y Paredones

Dimensiones y parámetrosdel canal de desviación

Paredones Llanillos

Coeficiente de Escorrentía 0,70 0,70

Área de impluvio (ha) 2,0 3,0

Velocidad (m.s -1) 0,9 0,9Caudal (m 3.s-1) 0,1229 0,0819

Sección del canal (m 2) 0,091 0,137

Tirante (m) 0,229 0,281

Base de fondo (m) 0,265 0,324

Longitud de talud (m) 0,265 0,324

Pendiente (m.m-1) 0,016 0,012

Revancha (m) 0,30 0,30

A partir del ángulo conocido, es posible el cálculo de las dimensiones de la sección del canalcomo se muestra en el cuadro 3. (Figura 2)

Cuadro 3. Expresiones matemáticas que definen las dimensiones de un canal de desviación

Parámetro Fórmula

Tirante (h)α

α

sen

Sh

−=

2

cos

Base del fondo (b) αtghh

Sb ×−=

Longitud de talud (l)αcos

h

I =

Pendiente del canal (s) S Rsn

Q ×××= 3 / 22 / 11

Radio hidráulico (R)2

h R =

Donde, S = Sección del canal en m2; a = ángulo del talud con respecto a la vertical = 30º; Q =caudal a conducir, en m3 /s; n = coeficiente de rozamiento de Manning; s = pendiente longitudinaldel canal, en m/m y R = radio hidráulico, en m.

Figura 2 . Dibujo esquemático de un canal de desviación

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A sólo dos años de este estudio, si bien no es posible mostrar resultados definitivos, es posibleobtener algunas conclusiones respecto a la metodología utilizada para el diseño de zanjas deinfiltración y canales de desviación.

En términos hidrológicos, la metodología se basa en la intensidad máxima de precipitación en 1hora, para las zanjas de infiltración y en 30 minutos, en el caso de los canales de desviación. Eneste sentido, las intensidades de precipitación medidas no han superado a las utilizadas en eldiseño, a excepción del ensayo de Paredones, en que se registró 22 mm.h -1, superandolevemente a los 21,07 mm.h-1 de diseño. En este ensayo, el canal soportó de buena manera laalta intensidad registrada, debido en gran parte a los factores de seguridad utilizado,específicamente en la revancha.En general, el factor de seguridad utilizado en el diseño de las zanjas, el cual incorpora losconceptos de período de retorno, máximas intensidades de precipitación en una hora para seriesde datos pluviográficos de 20 años, y valores mínimos de velocidad de infiltración de agua en elsuelo, ha permitido que las obras intercepten la escorrentía superficial y no sean sobrepasadaspor ella. Además, se destaca que el año 2002, fue una excelente prueba de validación, dado queese año hidrológico, presentó una alta pluviometría y por otra parte, el año 2003 presentó altas

intensidades de precipitación, llegando a los 22 mm.h-1.Esta metodología permite determinar los distanciamientos óptimos para distintos tamaños dezanjas propuestos en esta investigación, y junto con ello, el número de líneas de zanjasnecesarios para la captura de la escorrentía superficial.En este marco, al finalizar la investigación se espera evaluar y determinar los estándares dediseño y construcción de las obras de conservación y aprovechamiento de aguas y suelos, lo quepermitirá la optimización de los recursos invertidos por el Estado y mejorar la productividad de lossuelos, disminuyendo la erosión hídrica.

REFERENCIAS

Aros V. 1997. Apuntes de Hidrología Ingeniería Civil. Universidad de Concepción. Concepción.

Chile. 25 - 31 p.Gurovich L. 1985. Fundamentos y diseño de sistema de riego. Instituto Interamericano de

cooperación para la agricultura (CIIA). Primera Edición, San José, Costa Rica. Capítulo 6. P.143-168.

Pizarro R.; Novoa, P. 1986. Instructivo N° 5. Determinación de valores probabilísticos paravariables hidrológicas. Elementos técnicos de Hidrología. Corporación Nacional Forestal(CONAF). Chile. 78 p.

Pizarro R. 1988. Elementos Técnicos de hidrología II (Instructivos Técnicos): Proyecto regionalsobre uso y conservación de recursos hídricos en áreas rurales de América Latina y elCaribe. UNESCO-Oficina Regional de Ciencia y Tecnología; CONAF, IV Región. Chile.109p.

Pizarro R.; Abarza A.; Farias C. 2001. Análisis comparativo de las curvas intensidad-duración-frecuencia IDF, en 6 estaciones pluviográficas distribuidas en la VII región del Maule. EnActas del XV Congreso Chileno e Ingeniería Hidráulica. Sociedad Chilena de IngenieríaHidráulica. Concepción, Chile, 15 -25.

Témez J. 1978. Cálculo Hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencasnaturales. Dirección General de Carreteras. Madrid. España. 111p.

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El Sistema de Incentivos para la recuperación de suelosdegradados en programas de conservación de suelos.

Elías Araya Salinas.Servicio Agrícola y Ganadero, Ministerio de Agricultura, Gobierno de Chile. Av. Bulnes 140, Santiago, Chile. [email protected]

INTRODUCCIÓN

En Chile, los suelos cultivables han sufrido modificaciones continuas en sus condiciones físicas,biológicas y químicas, como consecuencia de las características propias derivadas de su origen,así como del sistema productivo e intensidad de uso al cual se encuentran sometidos. Lo anteriorse traduce, entre otros aspectos, en una fuerte degradación de la fertilidad natural de los suelos,así como en la sostenida pérdida de fósforo disponible y la acidificación progresiva de losmismos, derivadas de procesos extractivos e intensivos. Por otra parte, existen suelos afectadospor distintos grados de erosión a causa del uso intensivo y de la aplicación de tecnologías

inapropiadas en su explotación.El suelo es el principal recurso productivo con que cuentan los productores agropecuarios y sudeterioro implica una enorme desventaja en el actual modelo de desarrollo económico,caracterizado por la alta competitividad que existe entre productores, países e incluso bloques depaíses.El Gobierno de Chile, consciente de esta realidad, se ha comprometido, a través del Ministerio deAgricultura, a impulsar medidas orientadas a mitigar las consecuencias de estos procesos, lascuales se suman a las acciones propias que en forma creciente adoptan los productores para lasustentabilidad de sus recursos productivos. Estas medidas se materializan en el Sistema de Incentivos para la Recuperación de Suelos Degradados (SIRSD), programa de fomento orientadoa la recuperación de suelos que han sufrido algún proceso de degradación.

OBJETIVO DEL PROGRAMA

Su objetivo es detener o revertir los procesos de degradación de los suelos, permitiendo que losproductores agropecuarios de Chile puedan acceder a recursos estatales que se destinen apromover la conservación, el manejo sustentable y la recuperación de los suelos de usoagropecuario.

Quiénes pueden postular?Pueden postular todos los agricultores en calidad de propietarios, arrendatarios, usufructuarios ocomodatarios de un predio agrícola, entendiendo por tal a aquel cuyo terreno esté destinadopreferentemente a la producción agropecuaria o forestal, o que económicamente sea susceptiblede dichas producciones en forma predominante. Sólo están excluidos de los beneficios queotorga el Programa los funcionarios del Servicio Agrícola y Ganadero, del Instituto de DesarrolloAgropecuario o del Ministerio de Agricultura (en consideración a los preceptos de probidad

administrativa). En cuanto a personas jurídicas, pueden participar todas aquellas que no formenparte del Sector Público.

PROGRAMAS QUE SE BONIFICAN

Actualmente el Sistema de Incentivos para la Recuperación de Suelos Degradados posee 5programas específicos activos, a saber:Fertilización fosfatada: incentiva el uso de fertilización fosfatada de corrección, destinada arecuperar los niveles de fertilidad natural en suelos deficitarios, definida ésta en 15 mg de fósforopor kilogramo de suelo, según el método P-Olsen. Se bonifica hasta el 80% de los costos netos(sin IVA). La fertilización fosfatada para producción, es decir aquella que será extraída por elcultivo y que deberá estar disponible en el suelo para alcanzar los rendimientos deseados, es deresponsabilidad del productor.

Enmiendas Calcáreas: estimula la incorporación al suelo de las dosis de cal necesarias paracambiar el nivel de pH hasta un valor de 5,8 o para reducir la saturación de aluminio a niveles

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inferiores al 5%, considerando la capacidad de intercambio de cationes efectiva según análisis desuelo. Se bonifica hasta el 80 % de los costos netos.Siembra o Regeneración de Praderas: incentiva el establecimiento o regeneración de unacubierta vegetal permanente en suelos frágiles o degradados, mediante un incentivo de hasta el50 % de los costos netos, con el fin de obtener una cubierta vegetal que comprenda al menos el

90% del área intervenida.Conservación de suelos: estimula evitar las pérdidas físicas de suelos mediante la utilizaciónde métodos tales como: cero o mínima labranza, control de dunas, utilización de curvas de nivel,labranzas en contorno, establecimiento de coberturas forestales en suelos ocupados porpequeños propietarios de escasos recursos, zanjas de infiltración, aplicación de materia orgánicao compost, nivelación, labores que contribuyan a incorporar una mayor cantidad de aguadisponible en el perfil de suelos aptos para el uso agropecuario u otros, para lo cual se otorga unincentivo de hasta el 80% de los costos netos en que se incurra por efectos de aplicación de talesmétodos de conservación de suelos.Rehabilitación de suelos: promueve la eliminación total o parcial de troncos muertos,matorrales sin valor forrajero y otros impedimentos físicos o químicos en suelos de usoagropecuario, mediante un incentivo de hasta el 50% de los costos netos de tales labores.

FUNCIONAMIENTO

El SIRSD es de responsabilidad del Ministerio de Agricultura y se ejecuta en todo el territorionacional, a través del Servicio Agrícola y Ganadero (SAG) para el segmento de medianos ygrandes productores mediante concursos públicos y por el Instituto de Desarrollo Agropecuario(INDAP) para los pequeños productores a través de la demanda directa de sus usuarios. Lacoordinación general del Programa está radicada en la Subsecretaría de Agricultura y se ejercenacionalmente a través de la Oficina de Estudios y Políticas Agrarias (ODEPA) y de lasSecretarías Regionales Ministeriales de Agricultura (SEREMI) en cada una de las 13 Regionesde Chile.A nivel regional se han establecido los Comités Técnicos Regionales (CTR) integrados por laSEREMI de Agricultura respectiva, quien los coordina, por el Director Regional del INDAP, delSAG y del INIA y los encargados regionales del SIRSD del SAG e INDAP. También son invitados

a participar los otros actores del programa tales como operadores, representantes de agricultoresy de universidades y otras personas u organizaciones relacionadas con el Programa.Estos CTR tienen como misión coordinar el SIRSD en la región, proponer políticas defocalización, definición de zonas agroecológicas de aplicación y cualquier otra acción relacionadacon la buena marcha y optimización del SIRSD.Los interesados en optar al incentivo deben presentar ante el SAG o el INDAP un plan de manejoel que deberá ser aprobado por tales entidades. Dichos planes de manejo deben serconfeccionados por operadores acreditados, quienes asumen la responsabilidad de loscontenidos técnicos de los mismos. Quienes quieran acreditarse como operadores deberánformalizar dicha aacreditación ante el SAG o el INDAP, para lo cual deben estar en posesión deun título profesional o técnico cuyo plan de estudios contemple asignaturas académicas dereconocimiento y fertilidad de suelos, establecimiento de praderas o de protección de recursosnaturales de uso agropecuario. Los análisis de suelos (requeridos para la postulación a losprogramas específicos de Fertilidad Fosfatada, Enmiendas Calcáreas y Establecimiento dePraderas) son elaborados por Laboratorios que se incorporan a un registro público que lleva elSAG, debiendo acreditar que cuentan con las instalaciones necesarias, las metodologías yprofesionales idóneos.Los interesados pueden percibir incentivos respecto de uno o más de los programas específicosseñalados, pero la suma total de los mismos, no podrá exceder de 160 Unidades TributariasMensuales (aproximadamente USD 8.100) por beneficiario.La selección de los planes de manejo concursantes se realiza por un sistema de puntaje quedefine su orden de prioridad. En la bases de cada concurso se especifican los criterios deselección, los que definen los puntajes.Aprobado el cumplimiento del plan de manejo, se procederá a pagar el incentivo de acuerdo a latabla anual de costos, por intermedio de la entidad u oficina autorizada por el SAG para talefecto.

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Las tablas de costos de las prácticas y labores que inciden en los distintos programas, sonconfeccionadas, con la debida antelación a la postulación, en forma conjunta por lasdependencias regionales competentes del SAG y del INDAP.

OTROS ANTECEDENTES

Adicionalmente a las líneas de acción propias del programa y que guardan relación con losobjetivos de éste, se han definido las siguientes acciones relevantes:Participación Ciudadana:El Programa se ha orientado, en los últimos años, a la incorporación proactiva de distintosactores en los lineamientos del programa. Así, han sido incorporados como invitados especialesa las reuniones de Comité Técnico Regional representantes de agricultores, operadores,universidades, comunidades, pueblos originarios, etc.Paralelamente, se han ampliado y consolidado las rondas de consulta ciudadana para recogersugerencias y se ha acercado el programa desde el nivel regional a los sectores administrativosdel SAG y por ende a los usuarios.Programa Computacional:Todos los concursos administrados por el SIRSD a lo largo del territorio nacional operan a través

de un programa computacional que permite efectuar las postulaciones, el cálculo de puntaje ybonificación, selección de postulantes aprobados, fiscalización, certificación y registro decheques a pago de beneficio. Además, esta herramienta computacional se ha consolidado comopieza fundamental en el control de avance y seguimiento de las distintas etapas de los concursos(Figura 1). Por otro lado, a través de este software se realizan un sinnúmero de consultas quepueden apuntar a un plan de manejo en particular como también a análisis estadísticos, lo que hapermitido contar en forma oportuna y expedita con la información necesaria para laadministración del SIRSD.

Figura 1: Detalle del Programa Computacional

Georreferrenciación de los Planes de Manejo:Bajo la premisa de mejorar la gestión en las fiscalización en terreno de los planes de manejo

seleccionados, a partir de 1999 se incorporó el concepto de georreferenciación, en donde en unaprimera instancia se solicitaba que cada análisis de suelo asociado a los programas defertilización fosfatada o enmiendas calcáreas especificaran las coordenadas geográficas en

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donde fueron tomados (Figura 2). Posteriormente, esta medida fue exigida para todos lospotreros participantes en alguno de los programas específicos del SIRSD. De esta manera, conel apoyo del sistema GPS es posible localizar en forma exacta en terreno o bien en gabinete conapoyo cartográfico cada potrero participante en el Programa, lo que facilita la planificación de lasfiscalizaciones y el acceso a los predios participantes.

Figura 2: Ubicación (georreferenciada) de predios postulantes, visualizado en ambiente ArcView

Sistema de Acreditación de LaboratoriosEn virtud de la alta importancia que para los programas específicos de enmiendas calcáreas yfertilización fosfatada tiene contar con un adecuado estándar metodológico para análisis desuelos, se ha encomendado a la Universidad Austral de Chile la coordinación e implementaciónde un Programa de Normalización de Técnicas y Acreditación de Laboratorios para Análisis deSuelo y de Tejidos Vegetales, estructurado por la Sociedad Chilena de la Ciencia del Suelo.

Es así, que en cada temporada se publica un listado con los laboratorios autorizados para laejecución de los análisis de suelos incluidos en los planes de manejo postulantes a losprogramas específicos de enmiendas calcáreas, fertilización fosfatada y establecimiento depraderas, asegurando de esta manera la idoneidad de los resultados de dichos análisis y porconsiguiente del impacto del Programa.

Sobre los Operadores del ProgramaEn consideración de la importancia de los operadores para la ejecución de las postulaciones alSIRSD, el Programa ha centralizado sus esfuerzos sobre los operadores en dos aspectos, lacreación de un registro único de acreditación a nivel nacional, lo que permite que un operadoracreditado pueda participar en cualquiera de los concursos que se efectúan a lo largo del País, yuna política de capacitación permanente de los aspectos técnicos, administrativos y legales delPrograma. De esta manera, se han realizado capacitaciones en temas relativos a: técnicas de

conservación de suelos; establecimiento de praderas; uso del sistema GPS y conceptos básicos

Predios postulantes

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de cartografía; parámetros para la fertilización fosfatada y enmiendas calcáreas; utilización delSoftware con que opera el programa; marco legal del programa, etc.

RESULTADOS

Los principales indicadores relativos a la cobertura del programa son presentados en el cuadro 1,en el cual se puede evidenciar la consolidación del programa en los últimos años manifestadosen el número de usuarios beneficiados, número de hectáreas intervenidas y monto de losbeneficios entregados.

Cuadro 1: Evolución de los Principales Indicadores del Sistema de Incentivos para la Recuperación de Suelos Degradados (Todos los programas).

Año N° Usuarios N° hectáreas Monto (Millones de USD)

1996 10,675 98,879 3.21997 15,301 144,557 6.91998 15,758 158,660 10.5

1999 26,584 195,658 18.52000 42,621 250,763 27.82001 44,158 250,571 32.32002 44,342 251,318 29.8

Totales 155,097 1,099,088 128.9

En el cuadro 2 se puede observar la evolución que ha tenido la participación del subprogramade Conservación de Suelos con respecto al total del programa, denotándose un continuoaumento el que se estima podría alcanzar en la temporada 2003 un 35% de la superficie totalintervenida por el Programa, lo que representa alrededor de 9,4 millones de dólares.

Cuadro 2. Participación del Subprograma de Conservación de Suelo entre las temporadas 1998 a 2002

1998 1999 2000 2001 2002

Superficie Programa (ha) 158,600 195,600 250,700 267,600 240,000 1,112,500

Superficie Conservación Suelos (ha) 14,000 36,120 76,200 94,800 82,000 303,120

% de Superficie con Prácticas de Conservación deSuelos (ha Conservación Suelos/ ha Programa)

8.8 18.5 30.4 35.4 34.2 27.2

US$ (Millones) 0.7 3.1 7.0 10.7 10.4 31.9

I TEM TOTALAÑO

Más en detalle, en el cuadro 3 se presentan las prácticas de conservación de suelos másdemandadas en los concursos administrados por el SAG entre las temporadas 2000 a 2002.Con respecto a lo anterior, los análisis de los antecedentes señalan que los usuarios del SAGpresentan un 60% de prácticas conservacionistas permanentes y un 40% de prácticastransitorias, destacándose por superficie la cero labranza dentro de las primeras.En el caso de INDAP, sus usuarios presentan un comportamiento similar al observado en losusuarios del SAG, registrando un 57% de prácticas conservacionistas permanentes y un 37% deprácticas transitorias.

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Cuadro 3 . Prácticas de conservación más demandadas en los concursos administrados por el SAG,temporada 2000 a 2002

Temporada Práctica o Labor Sup. Efectiva (ha) Bonificación (USD) % Bonif.

Abono Organ ico, Guano 5,039 1 ,492,877 8 .3Siembra cero labranza 21,519 1 ,044,616 5 .8Arado C ince l 15,663 517,305 2 .9Abonos Ve rdes 1,668 355,209 2 .0

Const . Ce rco T rad ic iona l (Km) 270 112,011 0.6abono orgán ico+c ince l 328 108,961 0 .6

Incorporac ión de Rasto jo 1,226 101,872 0 .6Subsolado 1 ,5 m 2,118 99 ,061 0 .5A. herb ic ida+regenerac ion gram 1,847 76 ,427 0 .4Acondic ionado Rastro jo 1,497 76 ,385 0 .4

Abono Organico,guano 9,524 2 ,189,717 12 .2S iembra Cero Labranza 23,927 914,667 5 .1Const . Ce rco T rad ic iona l (Km) 2,158 416,745 2 .3Incorporac ión Rast ro jo Ce rea l 5,480 409,535 2 .3

Arado C ince l 14,819 386,958 2 .2

Zanjas Inf i l t rac ion 1,592 324,031 1 .8Abonos Ve rdes 1,629 304,629 1 .7

Subso lador + 5% Pend ien te 4,061 199,661 1 .1A p l i cac i o n Co mpo s t 611 143,535 0 .8Canal Desv iac ión m. l inea l 604 100,401 0 .6Abono Organico, guano 7 ,406 1,789,429 10 .8

Canal Desv iac ión m. l inea l 2 ,226 642,420 3 .9S iembra Cero Labranza 14,543 584,036 3 .5

Incorporac ión Rast ro jo Ce rea l 5 ,239 386,285 2 .3Zanjas Inf i l t rac ion 1 ,115 356,358 2 .2

Const. cerco t radiciona l(m. l ) 3 , 092 295,037 1 .8Abonos Ve rdes 1 ,729 292,419 1 .8

Micron.Suelos A r roceros Lase r 1 ,091 236,152 1 .4A p l i cac i o n Co mpo s t 9 3 0 222,180 1 .3

Arado C ince l 9 ,768 209,371 1 .3

2000

2001

2002

CONCLUSIONES

− El Programa “Sistema de Incentivos para la Recuperación de Suelos Degradados” hademostrado ser una herramienta efectiva contra el problema de la degradación de los Suelosde uso agropecuario, lo que queda de manifiesto en el creciente interés por parte de losagricultores.

− A diferencia de lo que se puede pensar, en los últimos años el Programa de Conservación desuelos ha sido el programa más demandado junto con el Programa de Fertilización Fosfatada,superando ampliamente a los programas de Establecimiento de Praderas, EnmiendasCalcáreas y Rehabilitación de Suelos.

− Una de las razones de esta alta demanda puede estar explicada en el porcentaje debonificación, el cual es de un 80% (a diferencia del establecimiento de praderas yrehabilitación de suelos que bonifican hasta un 50% de los costos netos).

− Las prácticas más solicitadas dentro del programa de conservación de suelos son lasrelacionadas con el manejo de materia orgánica, siendo la más importante la aplicación deguano.

− En virtud de lo anteriormente expuesto y en atención a que el Programa de Conservación deSuelos presenta una gran diversidad de prácticas (no sólo en cantidad sino que también en losobjetivos que persiguen), es necesario realizar una análisis técnico del punto de vista de ladefinición y objetivo final de cada práctica, ya que se ha evidenciado un desperfilamiento de losobjetivos que persiguen, como parece ser el caso de la aplicación de guano el cual se estaríautilizando como elemento de fertilización de suelo y no con el objeto de mejorar laspropiedades físicas de éste.

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Ley 18.450, Inversión privada en obras de riego y drenaje

Loreto Sagardía A.La Serena, Chile [email protected]

INTRODUCCIÓN

La Ley Nº 18.450, de Fomento a la Inversión Privada en Obras de Riego y Drenaje, es uninstrumento de estímulo a la construcción de pequeñas obras hidráulicas de uso agrícola queviene operando desde su promulgación el 30 de Octubre de 1985. Contemplada originalmentepara mantenerse en vigor sólo durante ocho años, fue modificada en Agosto del 1994, ampliandosu vigencia hasta el 31 de Diciembre de 1999 y posteriormente hasta el 1 de Enero del 2010.

Marco InstitucionalLa Comisión Nacional de Riego está compuesta por dos organismos: a) un Consejo, integradopor los Ministros de Agricultura, de Economía, Fomento y Reconstrucción, Hacienda, Obras

Públicas y Planificación y Cooperación y b) una Secretaría Ejecutiva.La Secretaría Ejecutiva presenta dualidad de funciones, es la unidad administrativa ejecutora dela Comisión y a la vez, es una institución con funciones en determinadas materias de riego,particularmente con respecto a estudios y a la administración de la Ley 18.450 de Fomento a lainversión privada en obras de riego y drenaje, así como en actividades de transferenciatecnológica y de capacitación.En el sector riego participan un sinnúmero de instituciones públicas como la Dirección de ObrasHidráulicas, Dirección General de Aguas, Instituto Nacional de Desarrollo Agropecuario, ServicioAgrícola y Ganadero, así como otros organismos como el FOSIS, CONADI y CORFO que operandiversos instrumentos de apoyo para el desarrollo de estudios y construcción de obras menores yde riego.

Instrumento de Fomento

La Ley, como instrumento de fomento, tiene por finalidad incrementar la superficie regada delpaís, provocar un mejoramiento del abastecimiento de agua en aquellas áreas regadasdeficitariamente, incentivar el uso más eficiente de la aplicación del agua e incorporar nuevossuelos a la explotación agropecuaria, por la vía del eliminar el mal drenaje o puesta en riegopredial. Es evidente que tras esas finalidades hay un objetivo trascendente, mejorar laproductividad a objeto que los productores eleven sus ingresos y que los habitantes del áreabeneficiada mejoren su nivel y calidad de vida.La Ley opera mediante concursos públicos, llamados anualmente, para los distintos tipos debeneficiarios y obras, otorgando subsidios a proyectos cuyo costo no supera las U.F. 12.000 enel caso de proyectos individuales, ni sobrepasen las U.F. 24.000 ($ 406.921.680 ó US$ 621.339),en el caso de ser presentado por organizaciones de regantes. El monto máximo de bonificaciónal cual puede optar un proyecto determinado es del 75% del costo total del proyecto.

Concursos PúblicosLos concursos se enmarcan en la normativa legal, administrativa y técnica vigente, la que estádada por la Ley, El Reglamento y las Bases Administrativas, Técnicas y Especiales de cadaconcurso.Pueden acogerse a la bonificación que establece esta Ley, individualmente o en forma colectiva,las personas, naturales ó jurídicas, propietarias, usufructuarias, poseedoras inscritas o merastenedoras en proceso de regularización de títulos de predios agrícolas, por obras e inversionesque ejecuten en beneficio directo de los respectivos predios, así mismo organizaciones deusuarios previstas en el Código de aguas, incluidas comunidades no organizadas que hayaniniciado se proceso de constitución.

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Procedimientos

Los beneficiarios que desean acogerse a los beneficios de la Ley, deben presentar su proyecto alconcurso de la categoría que le corresponde.La Comisión Nacional de riego llama anualmente a concursos públicos (Cuadro 1) a los cuales

pueden postular los potenciales beneficiarios. Los proyectos deben ser suscritos por personaspreviamente calificadas e inscritas en el Registro de Consultores de la Dirección General deObras Públicas.Los proyectos presentados a concurso constan de dos partes, a) la técnica en que se describenlas obras a realizar, se presentan los cálculos hidrológicos para determinar la disponibilidad deaguas, cálculos hidráulicos, planos y presupuesto correspondiente, y b) la parte legal yadministrativa en que se acredita el derecho de los predios y de los recursos hídricos disponiblespara la realización del proyecto propuesto.La Ley dispone anualmente para llamados a concurso un monto de $ 24.000.000.000equivalentes a US$ 40.000.000 anuales, distribuidos en un número de concursos variables paracada año, dependiendo de las demandas regionales, requerimientos históricos y decisión a nivelcentral.

Requisitos Los requisitos básicos son: acreditar la disponibilidad de suelos y recursos hídricos.Las obras posibles de bonificar son de construcción, reparación o ampliaciones:a. Pozos profundos o norias, y su habilitaciónb. Sistemas de riego tecnificados: goteo, microaspersión, aspersión, californianoc. Embalses de regulación corta y de temporada, estanque australianod. Revestimientos de canales, bocatomas, sifones, obras de distribución compuertas,

aforadores, marcos partidores, acueductos, vertederos, defensa fluvial, desarenadotese. Obras de drenaje superficial y subsuperficial

Una vez revisados los proyectos, y estando conformes a la normativa vigente, la selección de loséstos se hace determinando para cada uno de ellos un puntaje que definirá su orden de

prioridad.

PuntajesDicho puntaje tiene en cuenta los siguientes factores:a. Porcentaje del costo de ejecución del proyecto que será a cargo del interesadob. Superficie de nuevo riego que incorpora el proyecto o su equivalente cuando el proyecto

consulta mejoramiento de la seguridad de riego (ej. al cambiar la eficiencia del sistema deriego de surco a goteo)

c. Superficie de suelos improductivos por su mal drenaje que incorpora el proyecto a un usoagrícola sin restricciones de drenaje, o su equivalente cuando sólo se trate de unmejoramiento de la capacidad de uso de ellos

d. Costo total de la ejecución del proyecto por hectárea beneficiadae. Incremento de la potencialidad de los suelos que se regarán o drenarán, según la comuna en

que se encuentren ubicados

Los factores señalados dan origen a las siguientes variables:a. Aporteb. Superficiec. Costo

Calculadas las tres variables para cada proyecto concursante, se realiza el ordenamiento deacuerdo al valor que obtenga en cada variable. Finalmente se suman los puntajes obtenidos porcada proyecto y se ordenan de mayor a menor puntaje.Resultan aprobados, en su orden de prelación, los proyectos que obtienen los mejores puntajes ycuyas peticiones de bonificación quedan cubiertos totalmente con el fondo disponible para elconcurso.

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Cuadro 1. Calendario de llamado a concurso año 2003

Concurso Zona Modalidad Monto (mill $)

1. Riego y Secano Empresarial Nacional y Áreas deSecano

Pre-revisión 370

2. Riego Organizaciones deUsuarios

Nacional y prioridadregional

Pre-revisión 1.700

3. Drenaje Empresarios Medianos,Pequeños Productores Agrícolas yComunidades de Drenaje

Nacional Pre-revisión 500

4. Riego Pequeños ProductoresAgrícolas y Org. de Usuarios dePequeños Productores Agrícolas

Nacional Pre-revisión 1.600

5. Riego Empresarios Medianos Nacional Pre-revisión 2.530

6. Habilitación de Tranques,Organizaciones de Usuarios yPequeños Productores Agrícolas

Regiones I a VIII YMetropolitana

Pre-revisión 1.000

7. Pozos Centro-Sur EmpresariosMedianos y Pequeños Prod.Agrícolas

Regiones VI y X Pre-revisión 1.300

8.Riego y Mitigación de laContaminación de RecursosHídricos-Organizaciones deUsuarios

Nacional y ObrasRiego Plan Austral

Pre-revisión 2.700

9. Riego Plan Austral Pre-revisión 600

10. Tecnificación ProveedoresCORFO (Pequeños y Medianos) yTecnificación Empresarios Medianos

Nacional Pre-revisión 1.400

11. Riego Desarrollo ÁreasIndígenas

Pre-revisión 200

12. Riego Aguas Certificadas yPozos

Regiones IX y X Pre-revisión 500

13. Riego Pequeños ProductoresAgrícolas y Organizaciones deUsuarios de Pequeños Productores

I a IV Regiones Pre-revisión 1.300

14. Riego Pequeños Prod. Agrícolasy Org. de Usuarios PequeñosProductores

V, VI y Metropolitana Pre-revisión 1.600

15. Riego Pequeños Prod. Agrícolasy Org. de Usuarios Pequeños Prod.Agrícolas Macro Zona Sur

VII a X Pre-revisión 1.850

16. Riego Empresarios Medianos Regiones I a X yMetropolitana

Pre-revisión 2.800

17. Riego Pequeños ProductoresAgrícolas y Comunas Pobres

Pre-revisión 750

18. Riego Secano Empresarios Pre-revisión 1.300

Total ± 24.000

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Finalizado el concurso, la Comisión Nacional de Riego pone en conocimiento público elresultado, mediante publicaciones en el diario oficial y un diario de circulación nacional.A contar de la fecha de publicación de los listados, el solicitante tiene un plazo de 10 días hábilespara reclamar ante la Comisión por su no admisión a concurso o por el puntaje asignado al suproyecto.

Resuelta las reclamaciones o vencido el plazo para formularlas, la Comisión dicta una resoluciónen la cual se indica la nómina definitiva, de las personas cuyos proyectos han sido aprobados yse les adjudicará la correspondiente bonificación.Una vez tramitada la Resolución, la Comisión emite un certificado en que consta la adjudicaciónde la bonificación, certificado denominado Certificado de Bonificación al Riego y Drenaje (CBRD).Los adjudicatarios de la bonificación deben comunicar a la Comisión, dentro de los 30 díashábiles siguientes a la fecha de emisión del CBRD, la fecha de ejecución física de obras.También deben comunicar el término de las obras, a más tardar el último día del plazo deejecución o de su prórroga, la que no puede exceder del plazo original.Los proyectos que obtienen el certificado de Bonificación de Riego y Drenaje CBRD, debenconstruir sus obras en un plazo no superior a 365 días.Por razones fundadas la Comisión podrá autorizar la prórroga de los plazos de inicio y término deobras, y ésta declarará el abandono del proyecto, si las obras no concluyen dentro de los 365

días o vencida su prórroga según sea el caso.

La Comisión puede proponer o aceptar modificaciones a los proyectos una vez resuelto elconcurso, para lo cual el solicitante debe presentar los antecedentes correspondientes para surevisión.Una vez construido el proyecto, y comunicado el término de obras, dentro del plazo de 90 díashábiles se efectúa la inspección completa y detallada de las obras por los profesionales delServicio Agrícola y Ganadero (SAG) y de la Dirección de Obras Hidráulicas (DOH), que son losServicios Regionales encargados para tal efecto, y se levanta el acta de recepción definitiva. Secita al profesional responsable del proyecto y al supervisor para comprobar si la calidad yespecificaciones técnicas se ajustan al proyecto o a las observaciones registradas en el Libro deObras. Una vez recibida la obra, se informa a la Secretaría Ejecutiva, y esta a su vez a laTesorería General de Gobierno para que realice el pago de la bonificación.

El solicitante, además, deberá presentar la acreditación de las inversiones realizadas con ladocumentación correspondiente.Los bienes adquiridos con la bonificación no pueden ser enajenados del predio antes delvencimiento del plazo de 10 años, contados de la recepción definitiva de la obra.

RESULTADOS

Los resultados obtenidos el año 2001 en asignación de recursos, según tipo de obras se puedenobservar en la figura 1.

Figura 1. Porcentaje de bonificación por tipo de obra. Año 2001

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La asignación de recursos mediante la Ley 18.450, a nivel regional, entre los años 1998 al 2002,se observan en la figura 2.

0 , 0

1 . 0 0 0 , 0

2 . 0 0 0 , 0

3 . 0 0 0 , 0

4 . 0 0 0 , 0

5 . 0 0 0 , 0

6 . 0 0 0 , 0

7 . 0 0 0 , 0

1 9 9 8 4 9 5 , 1 1 . 2 4 6 , 0 1 . 5 9 7 , 8 1 . 4 7 8 , 0 2 . 8 9 9 , 5 8 0 2 , 3 5 1 3 , 8 2 3 9 , 6 2 3 5 , 0 1 0 0 , 0 2 9 6 , 6

1 9 9 9 4 8 5 , 6 4 9 4 , 4 4 9 1 , 3 2 . 1 3 1 , 4 2 . 0 3 5 , 0 1 . 9 9 6 , 1 5 . 7 6 8 , 6 2 . 8 9 6 , 1 2 . 0 6 1 , 3 5 9 0 , 4 2 3 6 , 3 1 2 7 , 4 3 0 7 , 6

2 0 0 0 9 8 0 , 8 7 4 8 , 4 2 . 5 1 2 , 3 1 . 6 9 9 , 2 2 . 2 9 6 , 7 5 . 4 4 3 , 9 2 . 4 2 5 , 7 1 . 9 0 4 , 8 6 1 2 , 9 3 0 0 , 8 1 5 8 , 8 3 3 7 , 8

2 0 0 1 2 0 5 , 6 1 0 8 , 8 1 . 1 9 9 , 9 3 . 9 2 1 , 8 1 . 5 8 3 , 8 2 . 9 5 4 , 0 6 . 4 9 0 , 8 3 . 1 2 6 , 8 8 3 3 , 5 1 . 1 0 7 , 8 1 2 2 , 8 5 0 , 0 7 9 8 , 8

2 0 0 2 1 9 8 , 8 3 3 , 0 9 7 7 , 3 3 . 2 2 3 , 3 1 . 9 1 7 , 0 2 . 5 7 2 , 9 6 . 0 0 0 , 0 2 . 8 3 3 , 4 3 8 6 , 4 6 4 3 , 5 2 3 5 , 2 8 4 , 1 1 . 0 7 5 , 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3

Figura 2. Montos bonificados por región y año de convocatoria

La focalización presupuestaria por tipo de beneficiario para el año 2002 se presenta en el cuadro2.

Cuadro 2. Focalización presupuestaria por tipo de beneficiario año 2002

Tipo de beneficiario Monto asignado (Millones $) Porcentaje

Pequeños 10.150 42,3%

Medianos 9.550 38,8%

Organizaciones de Usuarios 3.800 15,8%

Empresarios 500 2,1%

Total 24.000 100%

CONCLUSIONES

− La Ley 18.450, es un instrumento del estado que ha dado buenos resultados, por lo cual hasido prorrogada sobre su plazo inicial en dos oportunidades

− Entre los años 1998-2002, las áreas del país que han usado mayormente este beneficio seconcentran entre la IV y VIII regiones, siendo las región más demandante la VII con alrededorde un 28% del total de los recursos.

− La bonificación otorgada para pequeños y medianos agricultores fue superior al 70% del montototal asignado en el año 2002.

− Las obras de drenaje y pozos, son las obras que tienen menores requerimientos de recursos

de los montos disponibles en el país, lo que se puede apreciar claramente en año 2001.

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REFERENCIA

Ley 18.450, Texto Integral y Reglamento; Base de Datos Comisión Nacional de Riego

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Acciones a tomar para la evaluación de las propiedadeshidráulicas de los suelos cubanos

Julián Herrera Puebla y Argelio Omar Fernández RichelmeCentro de Hidrología y Calidad de las Aguas. Ave. Las Palmas # 18401 esquina a Independencia, Boyeros,Ciudad de la Habana, Cuba . [email protected]

INTRODUCCIÓN

Una de las mayores causas de la degradación de los cuerpos de agua es la polución no puntualque ocasionan las áreas agrícolas, principalmente como producto secundario de la degradaciónde los suelos.El proceso de degradación del suelo ocurre fundamentalmente a través de cambios en suspropiedades y estas a su vez influyen en la disposición del mismo para dejar pasar o transferircontaminantes hacia los cuerpos de agua. En consecuencia, el manejo del agua es esencial para

el soporte de un manejo sostenible de la tierra. El uso de la tierra también afecta lascaracterísticas físicas de la misma que influyen sobre el flujo del agua y puede alterar suscaracterísticas químicas. Por tanto puede afirmarse que “una decisión en el uso de la tierra, esuna decisión sobre el uso del agua y por tanto, las regulaciones en el uso de la tierra sonnecesarias con el propósito de proteger el agua”.La predicción del impacto que podría ocasionar un sistema de manejo del suelo sobre el agua enparticular y sobre el ambiente en general es posible hoy en día mediante el uso de la modelaciónmatemática. De igual modo la previsión del efecto de los cambios climáticos globales sobre elsuelo es factible a través de estas herramientas, pero la aplicación de las mismas requiere delconocimiento de algunas propiedades básicas de ellos expresadas en forma cuantitativa y cuyamedida sea repetitiva.Los modelos de simulación han devenido una herramienta indispensable en la investigación convistas a cuantificar e integrar los más importantes procesos físicos, químicos y biológicos que

ocurren en la zona no saturada de los suelos agrícolas.En varios campos de estudio del medio ambiente tales como la hidrología, el análisis de riesgoambiental y el impacto de los cambios globales en los que la aplicación de la modelación hadevenido una herramienta indispensable, la falta de parámetros seguros de las propiedadeshidráulicas de los suelos es considerado el mayor obstáculo para el progreso

Varios modelos para la estimación de la capacidad potencial de un pesticida para lacontaminación del suelo y el manto freático, trabajo aún no desarrollados en Cuba, basan suacción en propiedades del suelo tales como el contenido de agua a capacidad de campo y ladensidad aparente del suelo (Rao et al, 1985; Jury et al, 1987). La factibilidad del uso de modelos de predicción del rendimiento como el SWACROP, para elcaso de la papa (Solanum tuberosum ) en Cuba ha sido demostrada por Ruiz (1997); mientrasque Rodríguez y López (2000) validaron el modelo MACRO para la obtención del balance hídrico

del suelo y Rodríguez y López (2000), mediante el empleo de un SIG demostraron lo acertadodel uso de estas herramientas para la planificación de los recursos en la operación de un sistemade riego en arroz. En todos los casos, los autores citados coinciden al afirmar que laspropiedades hidrofísicas constituyen una de las mayores fuentes de sensibilidad en la validaciónde los mismos.Por otra parte, a pesar de que los suelos constituyen uno de las cinco principales fuentesglobales de carbono, según Lal (1999), hasta el momento ha sido difícil el estimado de lasperdidas históricas de carbono de los suelos (y de la biomasa terrestre) por falta de datos quepermitan trazar una línea de base para estos estudios; de acuerdo con este mismo autor lamagnitud y el rango de perdida del C del suelo se exacerba por la degradación del mismo y por eldeclinar de su calidad.Los principales procesos de degradación del suelo incluyen a los de índole física, química ybiológica. En particular los primeros conducen y son causados por la perdida de la agregación,

encostramiento, compactación, anaerobiosis, incremento del escurrimiento y erosión del suelo.La erosión del suelo y la sedimentación provoca el secuestro del carbono en los sitios de

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deposición y en los ecosistemas acuáticos, y a su vez los suelos erosionados y el C contenido enlos sedimentos se redistribuyen en el paisaje y pueden constituir una perdida neta de C a laatmósfera.

Como quiera que cualquier estrategia en aras de la recuperación de suelos degradados debe

tomar en cuenta el incremento de la calidad del suelo, uno de cuyos componentes importantes esla calidad física, es de suma importancia el conocer y cuantificar los parámetros que determinanesta calidad, de ahí también la importancia de contar en nuestras condiciones con una base dedatos de estas propiedades.La medición en el campo o en el laboratorio de estas propiedades consume mucho tiempo,dinero y frecuentemente es impracticable debido al alto grado de variación espacial y temporal,por lo que muchos autores han intentado encontrar métodos indirectos para estimar las mismas apartir del conocimiento de otras propiedades físicas del suelo menos complejas de medir ydisponibles en muchas bases de datos. Estos métodos permiten convertir la información básicade levantamientos de suelos, bases de datos de sistemas de información geográfica e imágenessatélites en mapas de propiedades hidráulicas, lo que permite describir la calidad del suelo desdeel punto de vista hídrico y monitorear el efecto del manejo agrícola.Existen muchos grupos de usuarios potenciales para la información generada, los hidrólogos

necesitan estimar el contenido de agua en el suelo y la tensión para dividir la lluvia en loscomponentes que escurren e infiltran, los agrónomos necesitan el mismo dato para la entrada enlos modelos de simulación del rendimiento de los cultivos, usado para establecer esquemas deriego y los meteorólogos usan la humedad del suelo superficial para dividir la radiación neta encomponente de calor sensible y latente (Rawls et al, 1991).Con la obra de Bennett y Allison (1928) primero y luego con el impulso dado por la revolución aldesarrollo del conocimiento de los recursos del país que permitió la realización de un mapa aescala 1: 50.000 en 1972 y más recientemente la culminación del mapa 1: 25.000, se puedeafirmar que hay un amplio conocimiento en el país sobre las características cualitativas y lataxonomía de nuestros suelos.El conocimiento de sus características físicas no ha seguido el mismo camino. Así en la obra deBennett y Allison (1929), se reportan pocos perfiles con propiedades hidráulicas de los suelos,mientras que si bien la realización del trabajo de campo para los mapas 1:50 000 y 1:25 000,

permitió la determinación en campo y laboratorio de las propiedades físicas, estas aún no hansido ordenadas de modo que sean de fácil uso al interesado. No obstante, publicacionesaisladas, algunos de carácter general (Klimes et al ., 1980)Con relación a las propiedades de los suelos con mal drenaje; Nakdidze y Simeon (1972),enfocados a los estudios de riego; Herrera et al. (1985), al realizar una regionalización hidrológicade los suelos cubanos, así como otros informes aislados del Instituto de Investigación yEmpresas de Proyectos.Lo anterior indica que además de los estudios referidos a los mapas 1:50 000 y 1:25 000, otroscentro como el Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje y el Instituto Nacional deRecursos Hidráulicos, han realizado importantes esfuerzos en la determinación de laspropiedades hidrofísicas de los suelos cubanos, sin embargo hasta el momento no existe unabase de datos central, que permita su uso por los diferentes sectores, encontrándose la mayorparte de esta información en formato de papel, en copias casi siempre únicas, de difícil consulta.

OBJETIVOS

El Centro de Hidrología y Calidad de las Aguas del Instituto Nacional de Recursos Hidráulicospresenta al Programa Nacional Científico Técnico “Cambios Globales” del Ministerio de Ciencia,Tecnología y Medio Ambiente, un proyecto de investigación con el objetivo general de conformaruna base de datos de las propiedades hidrológicas de los suelos cubanos y los siguientesobjetivos específicos:- Desarrollar una estructura flexible de base de datos que contenga una gama amplia de

propiedades físicas e hidráulicas de los suelos cubanos y que permita la fácil manipulaciónde los mismos.

- Desarrollo de funciones de pedotransferencia.- Desarrollar salidas de aplicación de la base de datos como: Mapa de capacidad de

almacenamiento de agua de los suelos cubanos, familia de curvas de infiltración,

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agrupamiento hidrológico de los suelos cubanos, potencial de impacto de los pesticidas demás uso en el país según el tipo de suelo.

ACCIONES A SEGUIR

Como parte de las acciones preparatorias de este proyecto se han sostenido conversaciones contécnicos y directivos de las principales instituciones poseedoras de información sobrepropiedades físicas e hidráulicas de los suelos (INRH, Instituto de Suelos e Instituto de Riego yDrenaje) y han respondido de forma entusiasta a la idea de colaborar en la concepción de unabase de datos central.Para el establecimiento y uso de una base de datos de este tipo se realizaran las siguientesacciones:- Desarrollar una estructura flexible de base de datos que contenga una gama amplia de

propiedades físicas e hidráulicas de los suelos cubanos y que permita la fácil manipulaciónde los mismos.

- Recopilar y seleccionar los datos acorde con su calidad.- Compilar los mismos en soporte magnético.- Procesamiento de los datos introducidos lo cual incluye la estandarización de algunas

medidas y la parametrización de las propiedades hidráulicas.- Desarrollo de funciones de pedotransferencia.- Desarrollar salidas de aplicación de la base de datos en su mayoría soportadas sobre SIG.En cuanto a las funciones de pedotransferencia es bueno señalar que, propiedades como lacapacidad de retención de agua en el suelo y las curvas de conductividad hídrica son elementosclaves para caracterizar el movimiento del agua y los solutos en la zona no saturada del suelo.A pesar del esfuerzo en el desarrollo de nuevas técnicas de medida de estas propiedades, aúncontinúan siendo difíciles y caros de medir, especialmente utilizando como se requiere muestrasde suelo no disturbados. Una alternativa para la medición directa de los mismo es la estimaciónde ellas a través de las llamadas funciones de pedotransferencia (Wösten et al, 1999), las cualesrelacionan las propiedades hidráulicas con datos de suelos mas numerosos y fáciles de medircomo la textura del suelo, el contenido de humedad u otras propiedades mas convenientes enlos estudios cartográficos del suelo.

Un requisito previo al establecimiento de estas funciones para que puedan ser aplicadas a escaladel país, es la disponibilidad de una base de datos que constituya la información sobre los datosbásicos de suelo y de los parámetros hidráulicos de los mismos para la mayor cantidad posiblesde sitios en el país.Con los métodos indirectos se persigue una mayor simplicidad y rapidez ya que para muchossuelos, los métodos convencionales resultan tediosos y consumen mucho tiempo. Igualmentecobran fuerza los métodos anteriores por la necesidad de estudios regionales que requieren elconocimiento de la variabilidad espacial de las propiedades. Según Rawls et al . (1991) existen dosgrupos de modelos de predicción; los que estiman puntos específicos de la curva y los queestiman parámetros de los modelos de retención de humedad, ambos a partir de las propiedadesy las características físicas de los suelos mediante análisis de regresión. Una aproximación másamplia es propuesta por Tietje and Tapkenhinrichs (1993) quien agrupa los mismos en:- Métodos de regresión puntuales- Métodos de regresión de parámetros funcionales- Métodos de modelos físicosEn el primer caso, se agrupan los modelos más empíricos y se utilizan datos básicos de suelopara predecir el contenido de humedad a determinado potencial mátrico a partir del análisis deregresión (generalmente lineal múltiple). Dentro de este grupo se encuentran los modelosencontrados por Gupta and Larson (1979); Rawls et al . (1991); entre otros.El segundo método incluye los modelos que predicen los parámetros de una curva de retenciónde humedad, usualmente las funciones de Brook s and Corey (1964), Campbell (1974) y vanGenuchten (1980) y pueden ser estimados a partir de regresión u otros estimadores. Una ventajade estas funciones es que describen la curva características en términos de parámetrosinterpretables y pueden ser usados en modelos de simulación agua-suelo más fácil que elconjunto de puntos que conforman la curva características de humedad en el suelo. En estegrupo se pueden mencionar los modelos encontrados por Vereecken et al. (1992), Wösten andvan Genuchten (1988); Schaap and Bouten (1996); entre otros no menos importantes.

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El ultimo grupo se refiere a los modelos semi físicos, porque ellos usan la similitud de forma entreel tamaño de los poros y la distribución del tamaño de las partículas, pero también requierenparámetros empíricos, como ejemplo tenemos el modelo de Arya and Paris (1981) Esto modelose basa en 3 criterios fundamentales: la distribución del tamaño de poros es calculado desde ladistribución del tamaño de partículas, el contenido de humedad se predice a partir de la

distribución del tamaño de poros mediante la conservación de masa y el potencial mátrico sepredice desde la distribución del tamaño de poros por medio de la ecuación de capilaridad.Las tres clases de modelos tienen sus razones para existir, usualmente ellos sirven comofunciones de pedotransferencia, las cuales predicen la curva característica de humedad desdelas propiedades del suelo medidas fácilmente, para lo cual los dos primeros métodos funcionanmuy bien (Tietje and Tapkenhinrichs, 1993). Los métodos semifisicos son preferidos paracomprender las interioridades de las relaciones entre las propiedades básicas del suelo y la curvacaracterísticas. Estos modelos son generalmente complejos, a veces difíciles de parametrizar ypueden fallar en la predicción de la curva característica.

RESULTADOS ESPERADOS

Mediante este proyecto se obtendrá una base de datos en soporte magnético, realizada sobreMicrosoft Access, el cual es un gestor de bases de datos, de fácil de utilización y ampliamenteconocido en el país. Esta base de datos contendrá información sobre más de 10 propiedadeshidrofísicas e hidráulicas de los suelos cubanos, los que se agruparan acorde con la 3raclasificación genética de los suelos de Cuba y con la clasificación FAO-UNESCO.De la conformación de esta base de datos podrían inmediatamente extraerse los siguientesresultados: Parámetros estadísticos de las principales propiedades hidráulicas y físicas de lossuelos cubanos y la obtención de una buena base para cada propiedad y suelo; Familia decurvas de infiltración y clasificación hidrológica de los suelos cubanos, ambos aspectos deprimordial importancia en la determinación de las necesidades de agua de los cultivos, de losriesgos de erosión hídrica y del escurrimiento total y los gastos máximos en el ámbito de lacuenca hidrográfica; Impactos de los contaminantes (pesticidas y fertilizantes) sobre el suelo y elmanto freático.A partir de estos datos es posible la validación de modelos analíticos para la estimación de laspropiedades hidráulicas, el uso de modelos para la estimación de la contaminación y del efectode los cambios climáticos. También servirá d referencia para estimar en la actualidad o en elfuturo los cambios que ocurren en las propiedades de los suelos y de ahí determinar el efecto dedegradación o mejoraEl cumplimiento del objetivo del proyecto permitirá al Programa Nacional Científico Técnico“Cambios Globales”, disponer de una base de datos que puede ser utilizada en otros proyectosen los cuales se estudian aspectos tan importantes como el ciclo hidrológico o la evolución de lossuelos cubanos frente al cambio global. Esto toma aun más importancia si se tiene en cuenta quemuchas de las determinaciones de las propiedades que recogerá la base de datos fueronrealizadas en la década de los 70, es decir antes de que comenzara el gran desarrollohidroagrícola del país por lo que pueden servir de referencia para la determinación de su estadoactual de evolución. Por otra parte es un fondo de incuestionable valor a la hora de utilizarmodelos de predicción.

Esta base de datos constituye un fondo importante de conocimiento de un importante recursonatural, el suelo, también permitirá resguardar un banco de datos acumulado por el trabajo devarias instituciones durante los últimos 40 años y que de no ejecutarse este proyecto podríanperderse. Pondrá a disposición de los interesados un banco de datos en la actualidad de muydifícil acceso, lo que posibilitará la introducción de modelos de predicción en todos los camposdonde el suelo juega un papel determinante o influye sobre el mismo.

REFERENCIAS

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