ARTÍCULO DE REFLEXIÓN PROCESOS EROSIVOS DE SECTORES PRODUCTIVOS MONTAÑOSOS EN EL TRÓPICO Ingrid. A. Rivera D.* RESUMEN PALABRAS CLAVES La erosión del suelo es un problema importante en áreas rurales y amenaza la industria agrícola de América. Pero la erosión del suelo puede ser prevenida si se utilizan medidas de la conservación de suelos. El primer paso es la planificación de los cultivos de modo que el uso del suelo este de acuerdo a su potencialidad. Los suelos en zonas escarpadas no se deben cultivar, se recomienda mantenerlos solamente con cobertura vegetal. Las zonas con menos pendientes se recomiendan emplear métodos de conservación de suelos para poderlos cultivar, al igual que las zonas planas que son menos vulnerables pero necesitan también una medida de protección. Erosión, Suelo, Producción, Sostenible, Precipitación, Hombre, Conservación La prevención de la erosión del suelo requiere cambios políticos, económicos y técnicos. Los cambios políticos y técnicos están direccionados a la distribución de tierras en Colombia así como la posibilidad de incentivos para los agricultores promoviendo un manejo sostenible del suelo. Soil erosion is a major problem in rural areas and it threatens American’s agricultural industry. But soil erosion can be prevented if soil conservation measures are used. The first step is to plan farms so that land use fits land type. Generally steep land should not be cropped and may often be best left under natural vegetation. More gentle slopes can be grazed and some of them cropped if protected with soil conservation measures. Flatter land can be cropped and grazed more heavily but it too may need protection. Fences, roads and dams can all help soil conservation on the farm and fit in with the overall plan. A ABSTRAC Prevention of soil erosion requires political, economic and technical changes. Political and economic Fecha de recepción del artículo: Fecha de aceptación del artículo: * Ingeniera Agrícola. M.Sc. Ciencias agrarias. Docente Investigador Universidad Libre. Departamento de Ingeniería Ambiental AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 145 changes have to address the distribution of land and productions system in Colombia as well as the possibility of incentives to encourage farmers to manage their land in a sustainable manner. KEYWORDS Erosion, Soil, Production, Precipitation, Sustainability Conservation, Man, INTRODUCCIÓN PROCESOS EROSIVOS En la actualidad más de trescientos millones de hectáreas son removidas sin control alguno para el desarrollo de cultivos especialmente en los países en vía de desarrollo, lo más característico de éstas zonas productoras es que se encuentran en zonas de montaña produciendo erosión en los suelos, lo que conlleva a una baja en la productividad edáfica afectando principalmente el sector agrícola debido a la falta de control en el uso de los recursos naturales agua y suelo, principalmente en los países de América Latina. Esta reducción de productividad, unida a las malas prácticas de manejo de los recursos ha sido tema de estudio en Colombia por varias entidades nacionales e internacionales como son: GTZ, JICA, FAO, INCODER, IDEAM, FEDEPAPA, IGAC, entre otros que por medio de diferentes ensayos de simulación, aplicación de modelos matemáticos y predictivos, mediciones en campo y con zonas piloto de evaluación y estudio buscan determinar cuales son los diferentes factores responsables de la erosión y de ésta forma poderla cuantificar y determinar económica mente cuanto cuesta la pérdida del recurso. En cuanto a los gobiernos su misión ante la conservación del suelo cambia de estado ejecutor a facilitador, dando mayor conciencia y responsabilidad a los productores sobre la planificación y ejecución de un modelo agrícola sostenible; ya que el deterioro del recurso trae como consecuencia hambre y pobreza a los pueblos y una disminución apreciable en el desarrollo económico. 1 2 146 Los problemas más comunes en los suelos de Colombia son: la erosión hídrica, la deforestación, inundaciones, salinización y contaminación. Para poder disminuir éstos problemas se requiere de una concientización de la importancia del recurso edáfico y un conocimiento de las causas y consecuencias de las malas prácticas de uso y manejo del suelo, por esto en el presente artículo se hace una recopilación de los principales problemas erosivos asociados a las regiones más vulnerables de nuestro país como son las de montaña. 1. GENERALIDADES DE LA EROSIÓN El suelo es el recurso natural más valioso de un país después o inclusive igual que el agua, calificado con acierto como “el puente entre lo animado y lo vivo”1. Es el resultado de la unión del material rocoso meteorizado y descompuesto, agua, aire, materia orgánica resultante de la descomposición de material vegetal en su mayoría, y en menor cantidad de material animal, y miles de formas diferentes de vida como lo son los microorganismos, algas, hongos e insectos entre otros. Todos estos elementos cumplen una función de mantenimiento del sistema natural que es el suelo. En los trópicos húmedos bastan 200 años para que se forme un suelo a partir de una base arenosa. 2 Generalmente el proceso es mucho más largo; en la mayoría de los casos para formarse 1 cm. de suelo se necesita entre 400 a 500 años en estado natural y de 3000 a 12000 años para que el suelo sea suficiente para construir tierras productivas. Esto significa que el suelo no es un recurso renovable, una vez deteriorado, degradado o destruido no se puede recuperar. En el caso de la erosión, definida como la pérdida de suelo, en condiciones naturales es muy lenta pero el hombre es el que se ha encargado de acelerar éstos procesos, casi triplicando la velocidad de erosión lo que en términos de tierras corresponde a unos 2000 millones de hectáreas en el mundo2. Existen claras pruebas de que la destrucción de civilizaciones pasadas en el Mediterráneo y Centro América se debió a la erosión del suelo causada por MONTENEGRO G, HUGO. Manejo y Conservación de Suelos y Aguas. Universidad Nacional de Colombia. Profesor Asociado. 2000. Íbid. AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 Sin la protección de una capa de vegetación, y de la acción fijadora de las raíces, cada gota de agua golpea el suelo desnudo ocasionando que las partículas de suelo se desprendan y el agua arrastre éstas partículas ayudada por las condiciones de altas pendientes llegando hasta valles o cuerpos de agua como ríos o arroyos generando también contaminación de las aguas y un cambio radical en la fauna y flora de los ecosistemas acuáticos. De las diferentes formas de erosión la mas insidiosa es la erosión laminar que se produce cuando la totalidad de la superficie del terreno se erosiona gradualmente de manera mas o menos uniforme, éste fenómeno es muy complejo ya que no se advierte inmediatamente la pérdida de suelo, los principales indicadores de éste fenómeno son las raíces de los árboles, los cultivos y las cercas que cada vez van quedando más descubiertas en su base o en sin raíces. Cuando se hace notoria la pérdida de suelo se ha perdido aproximadamente 1.5 cm. de suelo que equivale a 190 toneladas de suelo por hectárea. Otra forma de erosión es por surcos está se puede presentar en terrenos escarpados o casi planos, los 3 En el caso de terrenos escarpados la formación de cárcavas es más frecuente y peligrosa, ya que el agua que corre por la pendiente en zonas descubier tas o con poca cober tura vegetal sen forma una hendidura profunda que en el extremo inferior forma como un escalón que gradualmente va avanzando cuesta arriba que cada vez se va haciendo más honda y ancha y va por toda la ladera. Lo que en un comienzo era un hilo caso insignificante de agua que pasa por un camino o por una zona desprotegida puede conver tirse en un grave problema en cor to tiempo. En la India la erosión en cárcavas causa la pérdida de unas 8000 hectáreas de tierra por año. Este tipo de erosión esta relacionado también con las riberas de los ríos de curso rápido que cada vez van socavando sus propias riberas3. La erosión eólica se produce cuando se deja desnuda la super ficie de la tierra, es mucho más fuerte en regiones áridas ya que los suelos están resecos y desnudos lo que facilita que el viento arrastre las partículas sueltas de la super ficie, esta acción es bastante destructiva ya que es de acción constante. Además una vez comienza la erosión, las partículas de suelo en movimiento aceleran el proceso, causado por la acción abrasiva de la arena sobre lo que anteriormente era una superficie estable en el suelo. EROSIVOS La erosión del suelo se produce principalmente por la acción combinada de varios factores como la temperatura, los gases, el agua, el viento, la gravedad y la vida vegetal y animal. De acuerdo a la región que nos refiramos puede predominar alguno de estos factores, como es el cado de el viento en las zonas áridas y en zonas del trópico Húmedo que es nuestro caso el factor que más actúa es el agua, principalmente provenientes de aguas lluvias. terrenos siempre tienen irregularidades que encuentra el agua para depositarse o por donde correr, en pequeñas hendiduras el agua corre arrastrando material de suelo o partículas de suelo, éstas hendiduras aumentan de tamaño y comienzan a formarse desde pequeños surcos hasta grandes cárcavas, cuya presencia no es siempre evidente pero las pérdidas de suelo son importantes. PROCESOS la tala de bosques en zonas escarpadas y de alta pendiente para expandir las fronteras agropecuarias que es considerada la principal práctica destructiva. Entre otras acciones causadas por el hombre determinadas como agentes erosivos están también la construcción de carreteras, canales y urbanizaciones en zonas con riesgo de erosión que conlleva al trazo de pendientes inestables, por lo que estas frágiles laderas, expuestas a la lluvia o filtración de agua, al final ceden, provocando deslizamientos o derrumbes. La erosión hídrica causa problemas importantes dentro de los cuales podemos destacar la pérdida de la productividad agrícola y la afluencia de sedimentos a los cuerpos de agua lo que con el tiempo lleva a inundaciones, disminución de la profundidad efectiva de los embalses, lagos, lagunas, etc. FAO. Informe sobre la erosión a nivel mundial. 2000. AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 147 2. VULNERABILIDAD DEL SUELO La capa agrícola promedio a nivel mundial se estima en 18 cm. de espesor y produce alimentos y materias primas para 6600 millones de habitantes4. En Colombia se ha determinado que la región más susceptible a la pérdida de suelo es la Andina gracias a su topografía y procesos de deforestación para la ampliación del espacio urbano (ya que es la mas densamente poblada) y la frontera agropecuaria. La importancia de los suelos de ladera en la agricultura mundial es destacada, entre otras razones, por: la base de los recursos esta declinando por la presión demográfica, el uso agrícola de la tierra y por la escasez de tierra agrícola para la producción de materias primas. El área del suelo arable per-cápita en el mundo se estimó en cerca de 0,27 ha en 1990 y esta proyectada a ser inferior a 0,17 ha en el año 20155. La tierra arable de un país es una medida de su habilidad para alimentarse así mismo; 0,07 ha por persona es el mínimo6. PROCESOS EROSIVOS La erosión es mucho más fuerte en zonas de alta pluviosidad (mayor a 750mm) especialmente si la zona esta desprovista del material de cobertura que mitigue el impacto de las gotas de agua lluvia que son las causantes de éste fenómeno. Hudson, estimó que la lluvia intensa se presenta en zonas con latitudes entre los 40°N y 40° S, zona tropical húmeda donde nosotros ubicamos nuestro país. Colombia posee 117 millones de hectáreas, de ellas 46,8 millones corresponden a zonas de ladera donde reside la mayor parte de la población campesina y con producciones de pequeñas pacerlas que con el tiempo causan mayor impacto ya que están siendo explotadas excesivamente y sin descanso en cambio las producciones de grandes fincas tienen alternancia en los lotes de producción dejando que halla periodos de descanso lo que hace que el suelo no se deteriore tan rápido. De acuerdo a estudios 4 5 6 7 148 realizados por Montenegro se indica que se puede estar perdiendo de 170.000 a 220.000 ha por año, dentro de las cuales la región de la amazonía tiene un 81,44% de su área con erosión, seguida por la del pacífico con un 77% del área y la menos afectada es la región Andina7. 3. ASPECTOS FÍSICOS DE LA EROSIÓN 3.1 Pendientes escarpadas Cultivos en pendientes escarpadas de áreas montañosas o vertientes es muy común en países en desarrollo. En éstos países es muy común cultivar en pendientes de 15 a 25 grados y con un rango por encima de los 30 grados, y como es típico en zonas cafeteras encontrar pendientes de 47 grados, generando éstos tipos de producción la mayor erosión potencial para nuestro país. Se han encontrado reportes de la relación erosión vs. Pendiente es de 2:1, especialmente en zonas tropicales donde la intensidad de lluvia es muy alta, en estudios realizados en Estados Unidos éstos valores no son aplicables pero gracias a nuestras características climáticas y topográficas si los podemos encontrar en nuestro país. Se han realizados muchas evaluaciones sobre la verdadera relación entre erosión y pendiente entre los trópicos y se han encontrado resultados como el de la Universidad de India Occidental en tres suelos de Tobago (1998) que reportaron que la erosión fue menor en pendientes escarpadas que en las suaves; una de las explicaciones dadas es que en pendientes escarpadas la energía cinética de las gotas de agua lluvia es menor, ya que el chapoteo de la lluvia en una unidad de área es menor que en pendientes suaves. La pendiente tiene dos factores principales que influyen en la erosión: la inclinación (grado) y la longitud. A mayor inclinación es mayor el riesgo de erosión por que genera mayor velocidad de escorrentía y menor tiempo de infiltración. La longitud se relaciona en forma ARIAS A.R, Conservación de suelos agrícolas. JICA – INCODER. 2003. Íbid. PAI, 1990. MONTENEGRO, H. Erosión, degradación y erosividad de los suelos en Colombia. 1990. AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 directamente proporcional con la velocidad, volumen y energía del agua de escorrentía, a mayor longitud mayor escorrentía y por ende mayor erosión. Como no es fácil variar la pendiente, se han recomendado algunas prácticas para disminuir el volumen y la energía del agua de escorrentía cortando la longitud de la pendiente o haciendo canales recolectores, terrazas, disipadores de energía, etc. 3.2 Lluvias de alta intensidad La unidad de trabajo es un aguacero, definido como la cantidad de lluvia o carga que cae en forma continua, en un periodo largo, individualizando a través de sus diversas características de intensidad, duración y frecuencia8. Fuente: www.uwsp.edu La intensidad del aguacero es el factor pluviométrico más importante que afecta la escorrentía y la erosión, aunque ejerce mayor influencia sobre el segundo fenómeno. Carga e intensidad de lluvias características de los trópicos húmedos causan severa erosión. Lluvias de 75 a 100 mm/hora son en extremo comunes en esta región. Se reportó que la Niña de 1999 produjo catástrofes por precipitación en el estado de Vargas en Venezuela y en la Sierra Norte de Puebla en México, en áreas de precipitación promedio baja o moderada pero con grandes precipitaciones durante éste fenómeno. En el cado de Colombia con el fenómeno de la Niña en 1975 ocurrieron deslizamientos masivos en el piedemonte de los llanos orientales colombianos 8 9 10 y en 1999 los Huracanes en el Caribe fueron muy intensos. De acuerdo a los estudios realizados el fenómeno de la niña 2007 se espera que la precipitación aumenta entre 20 y 40 por ciento por encima de los valores normales en áreas del nororiente, centro y sur de la región Andina y el nororiente de la región Caribe9. EROSIVOS Fuente: Jaime Suárez Díaz PROCESOS En algunos casos se presentan fenómenos climatológicos que aumentan considerablemente estas unidades de medida como es el caso de “La Niña” que cada vez que viene, los volúmenes de precipitación en el Caribe de Colombia, Venezuela y Centroamérica aumentan en forma sustancial con relación a los valores normales y se presentan gran cantidad de deslizamientos, remociones masales y derrumbes, especialmente en zonas de suelos más susceptibles como es el caso de la zona cafetera, villeta, entre otras en Colombia. Dentro de algunos datos históricos importantes esta el Tifón Gloria (1963) que arrojaron datos de registro de lluvias de 1248 mm en la vertiente montañosa de Taiwán y en Jamaica (1972) un solo aguacero de 103 mm en un solo9 día causo pérdidas de 30 toneladas de suelo por hectárea10. MONTENEGRO, H. Erosión, degradación y erosividad de los suelos en Colombia. 1990. SUAREZ DIAZ, J. El fenómeno de la Niña. 2007. MONTENEGRO, H. Erosión, degradación y erosividad de los suelos en Colombia. 1990. AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 149 la clase textural del suelo y al grado de pendiente que se esté trabajando. 3.4 SUELO Los factores mencionados anteriormente dependen primordialmente del suelo, no todos producen los mismos efectos, las condiciones físicas y químicas de los terrenos al impartirles mayor o menor resistencia a la acción de las aguas, tipifican y singularizan el comportamiento de cada suelo expuesto a condiciones similares de pendiente, lluvia y cubierta vegetal. Fuente: Jaime Suárez Díaz 3.3 ESCORRENTÍA EXCESIVA Cuando ocurren lluvias más intensas o frecuentes, el agua llega a la superficie del suelo infiltrándose inicialmente rápido pero a medida que el suelo se satura empieza a aumentar el escurrimiento superficial llamado escorrentía. En las regiones tropicales, durante la estación lluviosa de la escorrentía excesiva es casi inevitable en zonas de alta pendiente y que estén cultivadas ya que las lluvias muy intensas saturan fácilmente el suelo y exceden la tasa de infiltración del suelo. De acuerdo a los a parámetros estudiados el coeficiente de escorrentía (C) se determina de acuerdo a Los factores culturales es uno de los factores más críticos pero a la vez el que prioritariamente se tiene que disminuir, y esto se consigue con la concientización de los productores y de la sociedad en general sobre el peligro en que se encuentra el recurso suelo. Con capacitación, técnicas de manejo y educación ambiental dirigida hacia la conservación de los recursos naturales se puede disminuir el impacto cultural sobre la erosión. 4.1 SISTEMAS TRADICIONALES DE MANEJO En los sistemas tropicales montañosos, los sistemas tradicionales de manejo están caracterizados por prácticas como la roza y quema de la vegetación existente, además de la implementación de cultivos limpios. Estas prácticas ocasionan una gran erosión en pendientes escarpadas, especialmente cuando se realizan a finales de una estación seca, ocasionando la fácil dispersión de los suelos cuando llegan las lluvias. Fuente: Jaime Suárez Díaz 150 4 ASPECTOS CULTURALES DE LA EROSIÓN A continuación enumeraremos los más importantes. PROCESOS EROSIVOS Un ejemplo es en suelos de textura mediana después de cinco minutos de lluvia se empieza a producir la escorrentía. El proceso de erosión es más riesgoso en el trópico cuando hay ausencia de cobertura, especialmente en los Ultisoles del Amazonas, o en los Alfisoles de la Zona Cafetera, esto se debe a que el material orgánico y el humus, que ofrece al suelo estabilidad contra el chapoteo, en los trópicos húmedos se oxidan más rápido que en zonas templadas. AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 El sistema de roza y quema es una práctica violenta en muchos países espacialmente latinoamericanos, trabajo puede necesitar 420 hombres al día en labor manual, lo que equivale a dos miembros de la familia trabajando siete meses. La respuesta a que herramientas son mejores para ser usadas para el control de la erosión es algo difícil, pero se han realizado investigaciones y se han introducido nuevas alternativas como la labranza mínima, labranza de conservación y cero labranza. Dentro de otros sistemas tenemos los monocultivos, que no solamente reduce la fertilidad del suelo, sino que crea riesgos de erosión. Fuente: www.mna.es lo que causa escorrentía y por ende erosión; se ha llegado a demostrar que las pérdidas de suelo por éste sistema es de aproximadamente 100 toneladas de suelo por hectárea. La cultura de los cultivos limpios se basa en la creencia de suprimir las malezas y minimizar los insectos y las enfermedades, lo que actualmente se ha reevaluado demostrándose que no es totalmente cierto. 4.2 Cultivos como el arroz (Oriza sativa L) en el sur de Asia y el maíz (Zea maiz) en América Central, son usualmente plantados en el comienzo de la estación lluviosa. Cuando vendavales cargados ocurren los cultivos no han formado una cobertura para proteger la pendiente del impacto de las gotas de agua lluvia causando así erosión.11 Muchas entidades están propendiendo y educando a los productores en sistemas de producción asociadas y con cultivos de cobertura para evitar éstos fenómenos. PREPARACIÓN DE TERRENOS CONCLUSIONES 11 La conservación del recurso edáfico, tiene como principio fundamental su explotación controlada y las buenas prácticas de manejo que directa o indirectamente influyen en el aumento de la producción, siendo ésta una de las principales metas. Las estrategias a seguir son promover la investigación, la concientización de las personas sobre la importancia de los recursos naturales no renovables como el suelo, y con base en ello se realicen los respectivas programas de capacitación y apropiación tanto técnica como cultural para el buen uso del recurso, enfatizando en los tipos y manejos de coberturas naturales nativas, los tipos de labranza y mecanización para el manejo del suelo y las estrategias para prevenir la erosión. EROSIVOS Usar labor manual tiene tanto ventajas como desventajas, en relación con la erosión del suelo. Con el uso de maquinaria incontrolado y por el exceso de peso se puede causar un aumento acelerado de los niveles de erosión en zonas de alta pendiente como es el caso de Colombia. Por otro lado, usando labor manual en los programas de conservación de suelos se convierte en una tarea difícil, lenta y tediosa; por ejemplo para construir en una hectárea bancos de terrazas con un ancho promedio de 4.6 m en una pendiente de 15|° se necesita de un buldózer trabajando 47 horas aproximadamente, el mismo La degradación del suelo proviene generalmente del empleo de prácticas de explotación agrícola, forestal o ganadera, mal manejadas y sin control. PROCESOS En éstas zonas de montaña se han realizado varios estudios con respecto a comparar las labores mecánicas contra las labores manuales, en este documento no entraremos a definir cual es mejor solamente se presentará una información para generar inquietudes sobre el tema. FAO. 2000. AVANCES Investigación en Ingeniería - 2007 No. 6 151 REFERENCIAS MONTENEGRO G, HUGO. 2000. Manejo y Conservación de Suelos y Aguas. Universidad Nacional de Colombia. Profesor Asociado. MONTENEGRO, H. 1990. Erosión, degradación y erosividad de los suelos en Colombia. FAO. Informe sobre la erosión a nivel mundial. 2000 ARIAS A. R, 2003. Conservación de suelos agrícolas. JICA – INCODER. SUAREZ DIAZ, J. 2007. El fenómeno de la Niña. ANTOLÍN, C.; ÁLVAREZ, D. & CARBÓ, E. 1998. Aplicación de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo en la Comunidad Valenciana. Urbanismo y Transportes. Generalitat Valenciana, pp. 136-165. F.A.O.-P.N.U.M.A.-U.N.E.S.C.O. (1999) Metodología provisional para la evaluación de la degradación de los suelos. F.A.O.-P.N.U.M.A. Roma. LÓPEZ BERMÚDEZ, F. & ROMERO DÍAZ, A. (1998) Erosión y desertificación: Implicaciones ambientales y estrategias de investigación. Papeles de Geografía 28, pp. 77-89. LÓPEZ MV, ARRÚE JL, ÁLVARO-FUENTES J, MORET D (2005) Dynamics of surface barley residues during fallow as affected by tillage and decomposition in semiarid Aragon (NE Spain). European Journal of Agronomy 23: 2636. 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