Parámetros cuantitativos para la evaluación de la suscepti­bilidad a la erosión de suelos tropicales dominicanos

 

A. J. Hernández^1,3, C. Vizcayno², S. Alexis³ & J. Pastor^2,3

¹Dpto. de Ecología, Universidad de Alcalá, Edificio de Ciencias, Campus Universitario, 28871 Madrid. e-mail: anaj.hernandez@uah.es;

²Dptos. de Ecología de Sistemas y Suelos, CCMA, IRN, CSIC, 28002 Madrid. e-mail: jpastor@ccma.csic.es.;

³I.N.S.E. Instituto de Inves­tigación Socio-Educativa de Santo Domingo.

 

RESUMEN

La capa superficial de los suelos de dife­rentes tipos de bosques tropicales húmedos y secos presentes en la provincia de Peder­nales (República Dominicana), ha sido eva­luada mediante diferentes parámetros rela­cionados con el proceso de erosión: tamaño de partículas, cociente limo/arcilla y un es­timador de la posibilidad de pérdida de sue-lo. Algunos de los ecosistemas más valiosos están amenazados por talas y quemas y por la implantación de cafetales, de ahí el interés y objetivo de este trabajo, para ver como es­tos usos y manejos afectan a los suelos. Los resultados se presentan comparando los pa­rámetros estudiados en 79 muestras analiza­das según las unidades paisajísticas (bos­ques con y sin usos agropascícolas), así co­mo según las litologías predominantes en las mismas: calizas cristalinas, calizas car­bonatadas sobre alteritas y calizas coralinas. El trabajo muestra por vez primera para esta región, parámetros cuantitativos respecto a procesos edáficos vinculados a la erosión en dicho territorio. Otro dato relativamente no­vedoso es el utilizar la metodología láser para los análisis del tamaño de partículas.

Palabras-clave: análisis láser tamaño partí­culas, suelos naturales y erosionados, agre­gados del suelo.

 

Quantitative parameters for assessing susceptibility to erosion in tropical Dominican soils

ABSTRACT

The topsoil layers (0-20 cm) of different types of wet and dry tropical forests of the Pedernales province (Dominican Republic), both natural and cultivated, were assessed in terms of different parameters related to the erosion processes: particle size, silt/clay ra­tio, and an estimate of the possible soil loss. Some of the soils of the most valuable eco­systems are threatened by the introduction of coffee and hence the interest and objec­tive of this work.

We present these data for 79 soil samples according to the corresponding landscape units (forests) along with their dominant lithologies (crystalline limestones, carbon­ated limestones on alterites and coral lime­stones). The novelty of this study is that it uses quantitative variables to describe ed­aphic processes linked to erosion in this re­gion, that had never been quantitatively studied the soils. Another relatively new fact is the methodology uses of the laser for par­ticle size analysis.

Key-words: laser particle size analysis, natural and eroded soils, soil aggregates.

 

INTRODUCCIÓN

La adopción de estrategias que aseguren el uso sostenible del suelo es hoy un objeti­vo bien definido y el problema de la erosión de los suelos se considera como un tipo de su degradación en términos ambientales globales; problema que genera impactos so­bre la calidad del agua, la productividad agrícola, el movimiento de contaminantes, la diversidad ecológica, la modificación de los cauces fluviales y en los efectos de las inundaciones (Morgan, 1997).

Según Moreira (1991), la erosión es un fenómeno que puede ser evaluado de forma cuantitativa o cualitativa. En el primer caso, se utilizan ecuaciones que estiman las pér­didas en Tm/ha/año, con diferente adapta­ción de sus parámetros a las particularidades locales (USLE). En el segundo caso, los mé­todos están dirigidos fundamentalmente a establecer una gradación del estado de ero­sión de una zona, con objeto de habilitar es­trategias de protección.

Es desde esta perspectiva en la que se si­túa este trabajo, aún siendo una aproxima­ción inicial en un área desconocida, lindante con otra enormemente deforestada en el país fronterizo, Haití. Para ello estamos teniendo en cuenta que los procesos de erosión cono­cen una inherente variabilidad, que puede ser atribuida a factores que dependen del azar en una escala regional (Govers, 1991), se han distinguido en líneas generales facto-res erosivos externos relacionados con la erosividad y el clima, intrínsecos en el con­texto de la erodibilidad y del paisaje (pen­dientes y cobertura vegetal), según se expo-ne en el trabajo de Rocha (1991). Realmen­te, la erosión resulta según Finkel (1986) de la interacción entre el poder erosivo del agua y la erodibilidad. Esta última, junto con la erosividad causada por aguaceros, son dos factores físicos importantes porque afectan a la magnitud de la erosión (Lal & Elliot, 1994). Actualmente resulta evidente, que la causa fundamental de la erosión es la actuación de las lluvias sobre distintos tipos y condiciones del suelo. Es lo que en térmi­nos cuantitativos se expresa diciendo que la erosión es una función de la erosividad y la erodibilidad (Hudson, 1982).

 

MATERIAL Y MÉTODOS

Los descriptores del área de estudio pue­den encontrarse en Hernández et al. (2007). Las muestras de suelo corresponden a las unidades de paisaje natural (bosques tropi­cales de coníferas, húmedos, latifoliados y secos, en su gran mayoría), así como a los agroecosistemas representativos de los usos que se dan después de la deforestación y quema de esos bosques (para implantar en ellos pastos y cultivos) o para la extracción de bauxita y caliza. Exponemos a continua­ción su descriptiva.

Los suelos del área de estudio. Los suelos de ecosistemas tropicales son conocidos de forma muy general y, en la mayoría de los casos se trata de estudios de casos de países diferentes a los que se enmarcan en este tra­bajo (UNESCO, 1980). No obstante, estu­dios sobre los recursos naturales del país, los vemos en OEA (1967) y en la Enciclopedia Ilustrada de República Dominicana (2003). Otro trabajo de interés, centrado en la vege­tación y usos del suelo, es el de Tolentino y Peña (1998).

Ya dedicado a los recursos naturales de la provincia de Pedernales está el Plan de Or­denación de los mismos (Onoplan & AECI, 2003). Centrándose ya en los suelos, los es­tudios de la OEA (1967), dicen que la ma­yoría de los del área estudiada están sobre calizas, exceptuando las cotas más bajas de la cuenca del río Pedernales, que correspon­derían a suelos aluviales recientes. En dicho estudio se dan como unidades, asociaciones que adoptan nombres locales de los lugares estudiados. Un 2º estudio "Características de los suelos de la República Dominicana por URP y ASDS" (1985) fue realizado por el Dpto. de Inventario y Ordenamiento de los Recursos Naturales de la S.E.A. de Re­pública Dominicana. Así mismo, podemos citar el trabajo de síntesis realizado por Cá­mara et al. (2006), basado en los estudios ci­tados anteriormente, ampliados con una cartografía a escala 1:250000, basada en los suelos dominantes. En el trabajo, a la taxo­nomía de cada tipo de suelo se aportan: lo­calización, características edáficas, posición topográfica, substrato, régimen climático, formaciones vegetales, usos agropascícolas y suelos asociados.

Podemos así decir que en el territorio, donde se enmarca el trabajo, se encuentran los siguientes tipos de suelos (FAO, 2006) sobre substrato calizo terciario, cambisoles eútricos (que presentan un horizonte A ócri­co y saturación en bases de más del 50% en­tre los 20 a 25 cms superiores, pero sin lle­gara ser suelos calcáreos). Las condiciones ambientales son húmedas y subhúmedas; su aprovechamiento son cultivos arbóreos y cultivos de subsistencia. Los suelos corres­pondientes a la sierra y zonas alta y media de la cuenca del Pedernales, quedarían clasi­ficados como ultisoles, según la OEA, los de carácter ácido, y cambisoles eútricos, los de carácter básico (Cámara et al., 2006). En varias zonas montañosas (vocación forestal) las condiciones de los suelos ofrecen opor­tunidad para cultivos perennes.

Las zonas tropicales semiáridas están bordeadas hacia la sierra por luvisoles fores­tales. En el bosque seco se encuentran, sue­los propios de regiones secas o áridas. Los horizontes de diagnóstico son epipedones ócrico, arcilloso con <35% de arcilla, cam­briano, con yeso cálcico, petrocálcico o du­ripán. Muchos de ellos, no muy evoluciona­dos, se clasifican como leptosoles, junto con fluvisoles y regosoles. La mayoría de estos suelos, correspondientes a la cuenca baja del Pedernales son de tipo leptosoles. En di­cho bosque seco y en la zona de transición con el bosque latifoliado, la formación de los suelos está relacionada con el sustrato geológico calizo, donde se producen los fe­nómenos kársticos, relacionados con la roca madre y el microclima local. Los suelos son rojos, arcillosos, llenan las cavidades y fisu­ras del lapiaz cárstico, originado por la ac­ción corrosiva del agua sobre rocas calizas duras, dando lugar a suelos discontinuos, como parches o un mosaico, apareciendo grandes extensiones de roca caliza desnuda. En gran parte, son suelos poco profundos. En cañadas y fisuras profundas se forman bolsones de luvisoles crómicos donde dis­minuye, por la humedad, el proceso de rubi­ficacion, dejando un suelo de color pardo.

En los llanos costeros se han desarrollado suelos de aluvión, asociados a lagunas, cié­nagas y charcas temporales. En estos suelos areno-arcillosos, sometidos a inundaciones temporales, la textura y color varían según el predominio de Ca y Na.

Preparación y análisis de las muestras de suelo. Una vez secadas al aire y tami­zadas las 79 muestras de suelos recogidas, se ha realizado el estudio granulométrico por un método tradicional (Boyoucos) pa­ra luego realizar el cálculo del “Índice de inestabilidad estructural”. Pero también hemos medido el volumen de las diferen­tes partículas del suelo con un equipo Mastersizer-S de banco largo, que utiliza una metodología de difracción y disper­sión de luz láser. Este análisis, cuyo resul­tados mostramos, se realiza por vía seca y húmeda y su metodología es análoga a la que se describe en Beuselinck et al. (1999). Por vía seca se pueden utilizar muestras menores de 3,2 mm y por vía húmeda sólo se admiten muestras tamiza­das por 2 mm. El rango de medida es de 0,05 a 3500µm y dispone de un tanque de dispersión que permite realizar este pro­ceso mediante un agitador rotatorio y un ultrasonido con control de intensidades y tiempo, añadiéndose a la cubeta de dis­persión 10 cm³ de una solución de hexa­metafosfato y carbonato sódico en las proporciones estándar, dejándolo actuar durante 5 minutos antes de realizar la me­dida. Anteriormente se procede a la de­terminación del tiempo necesario para conseguir una completa dispersión de la muestra. Los resultados obtenidos no son de tipo conteo, sino acumulativos respecto a cada uno de los rangos determinados por el conjunto de sensores que dispone el aparato. Pero también puede usarse, por vía húmeda, sin añadir hexametafosfato y carbonato sódico y sin ultrasonidos. En este caso quedan más agregados de suelo sin deshacer.

Una estimación aproximativa de las posi­bilidades de pérdida de suelo por procesos erosivos, se ha calculado mediante la expre­sión siguiente, en la que S es la pendiente (en porcentaje)       

Empleamos el cociente entre limo y arci­lla, calculado después de realizar el análisis granulométrico tradicional (técnica de Bou­youcos), como parámetro indicativo de las posibilidades de los suelos de sufrir en ma­yor o menor grado procesos erosivos.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Todos los resultados obtenidos muestran por vez primera parámetros cuantitativos respecto a procesos edáficos relacionados con la erosión y la degradación de los suelos en dicho territorio.

El equipo Mastersizer-S que hemos uti­lizado nos ha dado la posibilidad de anali­zar las muestras por vía húmeda, Tabla 1 (a, b, c, d y e) y por vía seca, Tabla 2 (a, b, c, d y e). La vía húmeda es siempre preferible cuando se trata de muestras de tamaño muy pequeño (de 1 µ o menos), o cuando el medio acuoso (que se acompa­ña a veces de un dispersante, y como en nuestro caso, de ultrasonidos) es necesario para romper los agregados. Es pues la técnica más pertinente para estudiar la granulometría de suelos.

 

Tabla 1. Porcentajes y nº de muestras de fracciones granulométricas obtenidas por vía húmeda para los suelos de las distintas unidades paisajísticas.

 

Tabla 2. Porcentajes y nº de muestras de las fracciones granulométricas obtenidas por vía seca para los suelos de las distintas unidades paisajísticas.

 

La vía seca es adecuada cuando no se ne­cesita, o no interesa, una acción dispersante adicional. La muestra, tamizada previamen­te por el tamiz de 2 o 3 mm, se mide durante su caída libre, y por ello lee tanto tamaños de partículas individuales dispersas, como posibles microagregados (<76µm) y ma­croagregados existentes (2000-194 µm).

Es un hecho que la distribución del tamaño efectivo (no dispersado) de los materiales edáficos, juega un importante papel en rela­ción al transporte por el agua o por el viento, y su conocimiento nos puede dar luz sobre los procesos erosivos sufridos. Los resultados obtenidos con esta técnica, deberán ser estu­diados con más detalle, en relación a una me­jor interpretación de los mismos. No obstan­te, coincidimos con Slattery & Burt (1995), en que la mayoría de los sedimentos erosio­nados de los suelos agrícolas, pueden estar originados y compuestos por pérdidas de agregados. Beuselinck et al. (1999), evalua­ron metodológicamente la microagregación usando también difractometría láser. Wester­hof et al. (1999), estudiaron por esta misma técnica la agregación de partículas en rela­ción al encharcamiento y al encalado de suelos en la región del Cerrado (Brasil). Te­niendo en cuenta los principales tipos de li­tologías presentes en las distintas unidades del paisaje de Pedernales (Hernández et al., 2008), se muestran los valores de los agre­gados de partículas del suelo en agua (Figura 1), así como en las distintas unidades pai­sajísticas del territorio (Figura 2).

 

Figura 1. Porcentaje medio de agregados de partículas de suelo en agua según las principa­les litologías del territorio.

 

Figura 2. Porcentaje medios de agregados de partículas de suelo en agua según las unidades paisajísticas.

 

Los resultados obtenidos con el láser, por vía seca, recogen indistintamente partículas edáficas de microgregados y macroagrega­dos, Tabla 2 (a, b, c, d y e). Los agregados menores de 0,5 mm son los más suscepti­bles a la pérdida por erosión pluvial, por lo tanto también puede ser un posible indica­dor de la estabilidad estructural de un suelo. Esto se origina especialmente por el uso y manejo que los agricultores dan a los mis­mos. De acuerdo con Lal (1982), este mane­jo esta relacionado con el tipo e intensidad de las labores de cultivo. La erodibilidad del suelo es un factor complejo, que refleja un hecho evidente, que diferentes suelos se erosionan a diferentes velocidades cuando se mantienen constantes sobre ellos el resto de condiciones que afectan a la erosión. Es a esta característica, condicionada por las par­ticularidades físicas del suelo, a la que se di­rigen numerosos estudios que pretenden de­finir paramétricamente su comportamiento y su relación con la erosión tal como se mide en campo (Moreira, 1991, Giordano 1994, Estalrich, 1994).

Comparando valores relacionados con la pérdida de suelo en el territorio de estudio, en los suelos de bosques naturales y con uso agropascícola (Figura 3), los suelos del bos­que tropical de coníferas, el bosque seco y los manglares, muestran valores más bajos. Mientras que los suelos de los bosques nu­blados y latifoliados, presentan valores más elevados, pero las diferencias a esta escala de trabajo son leves. Estos últimos suelos, exhiben una mayor alteración debido a que se encuentran en las zonas de mayor altitud de la provincia de Pedernales, tienen pen­dientes superiores al 20% y en las épocas de lluvia la precipitación media es de unos 2000 mm. Todos estos factores hacen que los suelos de dichos bosques sufran más. Sin embargo, cuando comparamos los resul­tados organizados según los principales ti­pos de litologías (Figura 4), observamos que los suelos que se encuentran sobre calizas carbonatadas sobre alteritas y formaciones coralinas, presentan valores bajos; mientras que los suelos sobre calizas cristalinas, tie­nen valores más altos. Estalrich (1994), ob­servó también que las valoraciones asigna­das a grupos de litofacies, así como la jera­quización de tipos de litofacies, son función de las posibilidades que presentan de pérdi­da de suelo. En nuestro caso los valores más altos estimados, corresponden a sue­los de ecosistemas ubicados en litologías blandas: margas, yesos y margas arcillosas.

 

Figura 3. Aproximación a las posibilidades de pérdidas de suelo (medias y desviaciones típi­cas) según las unidades paisajísticas donde ellos se ubican.

 

Figura 4. Estimación de las posibilidades de pérdida de suelo (medias y desviaciones típi­cas) según los grandes grupos litológicos don-de éstos se desarrollan.

 

Dadas las litologías de los sustratos donde se sitúan nuestras muestras, parece lógico pues que tengan más posibilidades de pérdi­da de suelos, aquellos desarrollados sobre calizas cristalinas. Los resultados de las po­sibilidades de pérdida de suelo, obtenidas para las 79 muestras de la capa superficial edáfica de los diferentes sistemas ecológicos de las unidades paisajísticas aludidas, así como clasificados según los tipos de litolo­gías, quedan reflejados en las Figuras 5 y 6. Como la pendiente del terreno es la caracte­rística fisiográfica que más influye en la erosionabilidad del suelo, cuando mayor es la inclinación de las laderas, menor es la po­sibilidad de que se infiltre el agua en el mismo, incrementando la velocidad de la escorrentía superficial. Es también en la zo­na del bosque nublado, que además de los factores indicados anteriormente para la misma, donde la acción humana ha alterado bastante más sus correspondientes suelos, incrementando el proceso erosivo.

 

Figura 5. Cociente limo/arcilla (valores me­dios y desviaciones típicas) de los suelos agru­pados según los grandes grupos litológicos donde se desarrollan.

 

Figura 6. Cociente limo/arcilla (valores me­dios y desviaciones típicas) de los suelos agru­pados según las unidades paisajísticas donde ellos se ubican.

 

En los diferentes ecosistemas de la zona, se observa una marcada diferencia entre los na­turales y los deforestados para distintos tipos de uso, en la que necesitaremos profundizar en el futuro teniendo en cuenta los trabajos de FAO (1980) y otros posteriores. No obs­tante, de lo observado nos parece que los suelos naturales correspondientes a las cali­zas cristalinas y carbonatadas, además de los ubicados sobre las formaciones coralinas con usos agrícolas, parecen ser menos dados a padecer procesos erosivos. El peligro de que esto ocurra es más alto en los suelos con usos pascícolas de los sistemas ubicados en esos mismos sustratos.

Parece notarse que los parámetros indi­cadores de procesos erosivos que hemos considerado son más elevados en las zo­nas de uso agrícola, pero ello nos requiere ir profundizando en el estudio. La reduc­ción progresiva de los bosques con estos fines, especialmente para establecer cafe-tales, afecta a la calidad del suelo, ya que se altera la capacidad de infiltración del agua en el mismo, sobre todo en laderas con pendientes mayores de 20%. A estos efectos se suma la eliminación de la capa protectora del suelo frente a la erosión (Morgan, 1997; FAO; 2001). Así, puede observarse en la Tabla 3, los porcentajes medios de partículas obtenidas por vía húmeda con el equipo láser, para los sue­los de los distintos tramos de la cuenca transfronteriza del río Pedernales (alta, media y baja que corresponden a 1, 2 y 3) y por país (Haití y Republica Dominica­na). Las distintas partes de esta cuenca si­guen un gradiente de uso agrícola, sin y con regadío, desde las zonas altas a las bajas, y en las partes altas y media se cul­tiva bastante en las laderas. En esta tabla se observa que excepto las arcillas, que tienen el nivel menor en la parte alta de la cuenca haitiana, el resto de partículas no muestra grandes variaciones.

 

Tabla 3. Fracciones granulométricas según los tramos de la cuenca: alta (1), media (2) y baja (3) del río Pedernales en la isla “La Hispaniola” (República de Haití y República Dominicana).

 

CONCLUSIONES

Se han obtenido por vez primera resul­tados de tipo cuantitativo en relación a la problemática, aún incipiente, relacionada con la erosión de los suelos de la provin­cia de Pedernales (República Dominica­na) junto con los suelos de algunas locali­dades haitianas y han sido comparados según las principales unidades de paisaje de este territorio, así como a los tipos de litologías donde se ubican. Así mismo se muestran los resultados teniendo en cuen­ta si se trata de suelos de bosques natura­les sin alterar antrópicamente o con dife­rentes tipos de usos.

Entre los resultados hasta ahora más destacables, se encuentra la pérdida de ar­cilla y limo, cuando se deforesta el bosque nublado, ecológicamente el ecosistema forestal más valioso y muy amenazado por los cafetales, así como el hecho de que presenta una mayor posibilidad de pérdida de suelo por procesos erosivos, que los suelos del bosque de coníferas y del bosque seco.

 

Agradecimientos: Al Proyecto del Mº de Ciencia e Innovación (CTM2008­04827/TECNO) y al Programa EIADES de la Comunidad de Madrid (2008-2013).

 

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