IV SEMINARIO INTERNACIONAL DE USO INTEGRAL DEL AGUA Jiutepec, Mor., del 6 al 8 de agosto de 2008

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1 IV SEMINARIO INTERNACIONAL DE USO INTEGRAL DEL AGUA Jiutepec, Mor., del 6 al 8 de agosto de 2008 LA LLUVIA Y SU POTENCIAL EROSIVO EN LA COSTA DE CHIAPAS Cortés T. Héctor 1, Medina M. Raúl 1, Arellano M. José Luis 2, Baumann, Jürgen 2 y Rodríguez M. Juan A 3. 1 Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, México, hcortes@tlaloc.imta.mx; rmedina@tlaloc.imta.mx 2 Comisión Nacional del Agua, México, jose.arellanoa@cna.gob.mx; Juergen.baumann@cna.gob.mx 3 Ing. Agr y M.C. egresado de la UNACH, Facultad de Ciencias Agrícolas, cuencologo@hotmail.com RESUMEN. La zona costera del estado de Chiapas presenta una alta precipitación con rangos de variación entre 3,000 y 5,000 mm por año, así como una elevada energía erosiva que oscila entre los 35,000 y 40,000 MJ mm ha -1 hr -1 año -1. Estos valores se encuentran entre los más altos reportados en el país. El período de lluvias en la región se presenta de mayo a octubre, ocurriendo las mayores precipitaciones en los meses de septiembre y agosto, correspondiendo a los mismos meses los más altos valores de energía erosiva. De 175 eventos que se presentan en promedio por año, el 45% de ellos corresponden a lluvias no erosivas (menores a 10 mm), aportando en promedio el 9% de la precipitación anual total, lo que implica que el 91% de la lluvia restante tiene capacidad erosiva. Lo anterior pone de manifiesto lo importante que resulta en la región mantener el suelo con cobertura vegetal permanente, pues es esta la mejor forma de atenuar el proceso erosivo. INTRODUCCIÓN. En México la superficie dedicada a la agricultura de temporal es de aproximadamente 18 millones de hectáreas, distribuidas a lo largo y ancho del país. La fuente primaria del éxito de esta actividad que no dispone de infraestructura hidráulica para riego es por tanto la precipitación. No obstante, la lluvia puede convertirse en factor de riesgo cuando se presenta en cantidades e intensidades muy altas. Este es el caso de la costa del Estado de Chiapas, donde el proceso de degradación del suelo por erosión hídrica en los sistemas de producción es severo, debido principalmente a que además de la ocurrencia de lluvias con alto potencial erosivo, esto se combina con las condiciones regionales de topografía accidentada, susceptibilidad del suelo a la erosión y las prácticas inadecuadas de manejo del suelo y agua de los terrenos de cultivo. Con el propósito de tener un mejor conocimiento de la erosividad de la lluvia en esta región, en el presente trabajo se analiza información pluviométrica que aporta datos importantes a este respecto. OBJETIVOS. a) Conocer la precipitación anual en la zona costera de Chiapas b) Calcular la erosividad de la lluvia c) Determinar el Factor R de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (EUPS/USLE) en la región P23-1

2 MATERIALES Y MÉTODOS. Para el registro de la precipitación se instaló un pluviógrafo tipo Hellmann con hoja de registro continuo de 31 días. El sitio de ubicación es la Finca Argovia en la región cafetalera del municipio de Tapachula Chiapas, con coordenadas de ubicación son 15º 02 latitud norte y 91º 18 longitud oeste y una altitud aproximada de 620 msnm. Los registros de lluvia analizados corresponden a los años , 2007, aunque el cálculo de la erosividad de la misma se pudo obtener solo para los años 2001, 2003 y Foto 1. El pluviógrafo Tipo Hellmann Foto 2. Acercamiento a la hoja de registro de lluvia en el pluviógrafo Para la medición de la lluvia el procedimiento consistió en leer directamente del pluviograma (gráfica del pluviógrafo) la cantidad de lluvia registrada, en tanto que la erosividad de la lluvia se calculó mediante la obtención del EI 30 o factor R de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (EUPS o USLE por sus siglas en inglés) mediante la ecuación propuesta por Wischmeier y Smith (1978), según lo presentan Figueroa, et al P23-2

3 (1991), donde la ecuación para el cálculo de la energía de la lluvia, iniciadora del proceso de desprendimiento y arrastre de partículas del suelo es: EI 30 = E (I 30 ) Donde EI 30 es el índice de erosividad de la lluvia, por evento (MJ mm ha -1 hr -1 ) E es la energía cinética total del evento de lluvia (MJ ha -1 ) I 30 es la intensidad máxima de la lluvia en 30 minutos (mm hr -1 ) La sumatoria de los EI 30 para cada evento durante todo el año, resulta ser el Factor R de la EUPS, y la ecuación básica para obtener la energía cinética de cada evento es: Donde e j = log 10 i j para i j menor a 76 mm hr -1 e j = para i j mayor a 76 mm hr -1 e j es la energía cinética para el intervalo de tiempo j (MJ ha -1 mm -1 ) i j es la intensidad de la lluvia en el intervalo j de intensidad constante- (mm hr -1 ) Mayores detalles sobre la ecuación y su utilización pueden consultarse en Figueroa, et al, RESULTADOS. Los resultados indican que el mes de máxima precipitación es septiembre, seguido de los meses de agosto y octubre. Cabe aclarar que esta información corresponde a los datos promedio de los años analizados y aunque aquí aparece el dato de máxima precipitación menor a 800 mm (septiembre), en el año 2007 la precipitación de agosto fue de 1,009 mm; en tanto que en 2002 septiembre registró una lluvia de 931 mm. Es también notorio que la temporada de lluvia corresponde al período de mayo a octubre, meses en los que se presenta el 89% de la precipitación total anual. La Figura 1 muestra que la lluvia mensual de mayo a octubre es superior a 400 mm en tanto que el resto de los meses la precipitación del mes no alcanza los 200 mm. La precipitación total anual durante los años de registro resultó en promedio 3,892 mm, aunque el rango de variación va de 3,259 mm (2001) a 4,894 mm (2007) Lluvia (mm) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Mes Fig. 1. Lluvia promedio , 2007 Finca Argovia En cuanto al número de eventos, para los años bajo análisis el rango de variación fue de los 150 a los 190 eventos por año. La Figura 2 muestra a manera de ejemplo los eventos P23-3

4 registrados por mes para el año 2007, que en total sumaron 187, y donde se observa que de mayo a octubre ocurrieron más de 15 eventos por mes, en tanto que esta cifra no llega a 10 en el resto de los meses No. Eventos Ene Feb Mar Abril May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Mes Fig. 2. Número de eventos en Finca Argovia, Respecto a la erosividad de la lluvia, debe decirse que, aunque existe una asociación obvia entre la cantidad de lluvia y el suelo erosionado, la correlación entre estas variables es muy baja, ya que la misma cantidad de lluvia puede provocar diferentes cantidades de erosión debido a que más que la cantidad de lluvia, son el tamaño de gota y la velocidad de caída de la misma las que finalmente determinan la energía cinética de la lluvia. La energía cinética de la lluvia representa la agresividad de la misma para causar erosión y se mide por medio de índices de erosividad. De los diversos índices de erosividad conocidos (Cortés, 1991) para el caso de México (Ventura y Ríos, 1989) el EI 30 es el que presenta la mejor correlación con la pérdida de suelo, siendo por ello que en este estudio se procedió a su obtención. El EI 30 se calcula para cada evento de lluvia y al realizar la sumatoria de estos valores para todos los eventos del año, se tiene el valor del Factor R o erosividad de la lluvia, empleado en la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (EUPS/USLE) para estimar el promedio anual de pérdida de suelo por erosión hídrica. Los resultados obtenidos se muestran en la Figura 3, donde se observa que los meses de máxima erosividad resultan ser agosto, mayo, septiembre y julio. 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 EI30 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Mes Fig. 3. EI30 mensual promedio en Finca Argovia, 2000, 2001 y 2007 P23-4

5 Los valores mensuales más altos son de alrededor de 8,000 MJ mm ha -1 hr -1 año -1 encontrándose valores que van de los 35,682 hasta 41, 283 MJ mm ha -1 hr -1 año -1 para los años 2007 y 2001, respectivamente. Al hacer una clasificación de lluvias acorde a la lámina precipitada (Tabla 1), para ver que tanto aportan a la erosividad anual, se observa en la tabla citada que (datos promedio) de 175 eventos analizados, el 45% del número de eventos cae en el rango de lluvias menores de 10 mm, que desde el punto de vista erosivo son ignoradas, al considerarse lluvias no erosivas. Se observa asimismo que ese 45% de número de eventos aporta apenas el 9% de la lámina de lluvia total. Al revisar los valores en la tabla puede apreciarse que el total de lluvia anual no coincide con los datos citados en párrafos anteriores, lo anterior es debido a que por fallas en el sistema de registro, ocurre que en algunas ocasiones no es posible calcular la erosividad para algunos eventos. Esto es, quedan eventos sin poder calcular su erosividad. Tabla 1. Clasificación de las lluvias y su erosividad, Finca Argovia (2000, 2001, 2007) Clase (mm) # Lámina EI30 % % % eventos (mm) (MJmm/ha hr) eventos lámina EI , , , , , , > , Total 175 3,256 38, En la misma tabla se puede ver que el 75% de los eventos ocurren con láminas inferiores a los 30 mm, aportando en cambio el 35% de la lluvia total anual y el 14% de la erosividad anual. Esto indica que el 25% de los eventos (en cuanto a número) aportan el 86% de la erosividad anual de la lluvia. Esto confirma que son pocos eventos los responsables de la erosión hídrica y pone una vez más de manifiesto la necesidad de cobertura vegetal al suelo. Si estos eventos ocurren cuando el suelo está descubierto es seguro que habrá grandes pérdidas de suelo; por el contrario, si los eventos de copiosa lluvia ocurren cuando el suelo está bien protegido, el daño será atenuado considerablemente. Una evidencia de lo anterior puede apreciarse en las Fotos 3 y 4, donde claramente se observan los efectos de la erosividad de la lluvia en aquellos terrenos de ladera que carecen de una cobertura vegetal arbórea o arbustiva. La fotografía 3 se ubica en la parte media de la cuenca del río Huehuetán (Finca Argovia, municipio de Tapachula, Chiapas), donde se tiene una buena densidad de vegetación arbórea y arbustiva, lo que resulta en una apropiada cobertura al suelo contra los efectos de la agresividad de la lluvia para causar erosión. La fotografía 4 en cambio se localiza en la parte alta de la cuenca del río Huixtla (municipio de Motozintla, Chis) y se observan grandes áreas con problemas de erosión hídrica debido a que estos suelos originalmente con vegetación de bosque se aprovechan actualmente con actividades agrícolas y ganaderas, dejando al suelo sin una protección adecuada para evitar la erosión por lluvia. P23-5

6 Foto 3. Terreno con vegetación arbórea, Finca Argovia, Tapachula, Chis. CONCLUSIONES. Foto 4. Terreno sin vegetación arbórea, municipio de Motozintla, Chis. Como resultado del estudio se tienen las siguientes conclusiones: a) En la parte media y alta de las cuencas de la costa de Chiapas la precipitación anual se encentra en el rango de los 3,000 a los 5,000 milímetros. b) La erosividad de la lluvia en esta zona corresponde a los valores más altos registrados en la República Mexicana c) El conocimiento del Factor R de la USLE hace posible la aplicación de este modelo para la estimación de pérdidas de suelo d) Los datos reportados tienen el carácter de preliminares; para tener resultados concluyentes se requiere analizar un mayor historial de datos. P23-6

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Baumann, J., J. L. Arellano M. y S. González D Evaluación del programa de monitoreo de erosión en la cuenca del río Huehuetán, Chiapas. Período CNA-UNACH-CIM. Programa de Cooperación Técnica México-Alemania. 60p. Cortés Torres H. G Caracterización de la erosividad de la lluvia en México utilizando métodos multivariados. Tesis de Maestría en Ciencias. Colegio de Postgraduados. Montecillo, México. 168p. Figueroa S. B., Cortés T. H. G., Pimentel L. J., Osuna C. E. S., Rodríguez O., J. M. y Morales F. F. J Manual de predicción de pérdidas de suelo por erosión. Colegio de Postgraduados, Montecillo, Méx. 150p. Rodríguez M. J. A., J. L. Moreno M. y J. L. L. Arellano M Monitoreo de erosión hídrica, manejo del agua y preservación del suelo en sitios representativos de la cuenca del río Huehuetán, Chiapas. CNA-UNACH. 74p. + Anexos. Ventura R., E. y J. D. Ríos B Comparación entre índices de erosividad. Memoria del XXII Congreso Nacional de la Ciencia del Suelo. XMCS-CP. Montecillo, Mex. p.211. P23-7