EROSIÓN HÍDRICA Y USO DE BARRERAS VIVAS EN EL CULTIVO DE PIÑA[1]
José Isaac Mejía G.[2]; Edwin Valdés[3]; Germán De La Cruz[4]
RESUMEN
Con el objetivo de
evaluar las pérdidas de suelo por erosión hídrica en el cultivo de piña, usando
barreras vivas como prácticas de conservación de suelo, se realizó un
experimento entre julio de 2016 y diciembre de 2017, en la comunidad de Las
Yayas, distrito de la Chorrera; provincia de Panamá Oeste. El ensayo incluyo
cuatro tratamientos con cuatro repeticiones: piña con hierba limón, piña con
vetiver, piña en siembra convencional y suelo desnudo. Se instalaron parcelas
experimentales bajo un diseño completo al azar, con pendiente de 10%; 11 m de
largo y 1,8 m de ancho. Cada colector de escorrentía y sedimento se instaló en
la parte inferior de la parcela para estimar la pérdida de suelo. El análisis
de varianza mostró diferencias significativas (P<0,01) en los tratamientos
evaluados. La mayor tasa de erosión fluctuó entre 420 Mg.ha-1
en suelo desnudo y 75,1 Mg.ha-1 bajo siembra
convencional, superando el umbral de tolerancia de 11 Mg.ha-1.
En las parcelas donde se implementó el uso de las barreras vivas de hierba
limón y vetiver, el impacto de la erosión hídrica fue menor con 6,2 Mg.ha-1
y 8,8 Mg.ha-1, respectivamente. Los valores de
erosión hídrica generados por las prácticas de preparación del terreno y manejo
del cultivo de piña demuestran la necesidad de implementar el uso de barreras
vivas, como una alternativa efectiva de conservación de suelos y aguas.
Palabras claves: Conservación de suelos, hierba limón, pérdida de
suelo, umbral de tolerancia, vetiver.
WATER EROSION AND USE OF LIVING BARRIERS IN PINEAPPLE
FIELDS
ABSTRACT
In order to evaluate the soil loss by
water erosion in a pineapple crop, using live barriers as soil conservation
practices, an experiment was conducted between July 2016 and December of 2017
in the community of Las Yayas, district of La Chorrera; province of Panama Oeste.
The study included four treatments with four repetitions: pineapple with lemon
grass, pineapple with vetiver, pineapple with conventional sowing and a bare
soil. Experimental plots were installed under a complete random design, with
average slope of 10%; 11 m long and 1,8 m wide. Runoff and sediment collectors
were installed in the lower part of the plot to estimate soil loss. In relation
to soil loss, the analysis of variance showed differences (P<0,01) among
treatments. The highest erosion rate fluctuated between 420 Mg.ha-1
in bare soil and 75,1 Mg.ha-1 under conventional sowing,
exceeding the tolerance threshold for soil loss established in 11 Mg.ha-1.
In plots with live barriers of lemon grass and vetiver, the impact of water
erosion was lowest with 6,2 Mg.ha-1 and 8,8 Mg.ha-1,
respectively. The values of water erosion generated by land preparation
practices and pineapple crop management demonstrate the need to implement the
use of living barriers, as an effective alternative for soil and
water conservation.
Key
words: Soil
conservation practices, lemon grass, soil loss,
tolerance threshold, vetiver.
INTRODUCCIÓN
La erosión hídrica es la causa más seria y frecuente
en la degradación de los suelos, que puede ser acentuada por el cambio climático
en las regiones tropicales. Esta situación se magnifica como resultado de la
gran presión demográfica y la escasez de tierras agrícolas de primera calidad
(Lal, 1993).
En la temporada lluviosa, el desprendimiento de
sedimentos de la superficie del suelo es causado por el impacto de la gota de
lluvia, la fuerza de arrastre del agua y la disolución de agentes cementantes
del suelo a través de reacciones químicas (Foster et al., 1985; Lal, 2001).
Estos sedimentos generados contribuyen a la colmatación de embalses,
contaminación de las aguas superficiales y perjuicios en obras hidráulicas agua
abajo (Carvalho, 2008).
A nivel mundial, la tasa de erosión en los sistemas de
producción convencional de piña se encuentran entre 348 y 16 Mg.ha-1,
la mayoría de los valores se presentan por encima de la erosión natural del
suelo y del umbral de tolerancia de la pérdida de suelos (Abbasi y Jamal, 1999;
Sakuma et al., 2002; Álvarez y Peña, 2013). En Tailandia, estudios por
Putthacharoen et al. (1998) sobre la pérdida de suelo por erosión hídrica en cultivos como la yuca, la caña de azúcar y el
frijol obtuvieron valores de 77, 47 y 31 Mg.ha-1,
respectivamente, durante 50 meses de evaluación bajo una pendiente de 7%.
Panamá no escapa a la realidad que conllevan los
procesos de erosión hídrica y el impacto que tenemos es el acumulativo y
creciente proceso de degradación en una superficie de 20787,57 km2
que corresponden a un 27% del territorio nacional (Autoridad Nacional del
Ambiente [ANAM], 2009). Por un lado, el estudio de evaluación mundial de la
degradación de las tierras para América Latina y el Caribe (GLADA) estimó para
Panamá una pérdida de suelos de 14 millones de toneladas por año, con un costo
de 140 millones de dólares (10 dólares/ha/año), lo que representa el 0,9% del
PIB (Comisión Económica para América Latina y el Caribe [CEPAL], 2008; Morales,
2012).
La producción de piña en Panamá Oeste ha pasado de 74
toneladas en el 2002, a 47 toneladas en el 2017, debido al aumento en la
densidad de siembra (60 mil plantas/ha), ubicando al distrito de La Chorrera
entre los principales productores y exportadores de fruta fresca (Ministerio de
Desarrollo Agropecuario [MIDA], 2017). Para el 2017, el rubro de piña fresca
obtuvo un Valor FOB de 3,120 (por USD 1000) que corresponde al 2% de las
exportaciones (Instituto Nacional de
Estadística y Censo [INEC], 2018). Las
expectativas son positivas y esperan que el incremento en los negocios de
exportación hacia China, Estados Unidos, Europa y a otros mercados emergentes
se mantengan y superen los pronósticos.
Trabajos realizados para determinar la pérdida de
suelo indican que los métodos directos son importantes para el diseño y
establecimiento de prácticas de control de la erosión, manejo de la
sedimentación y contaminación del agua (Blanco y Lal, 2008). Por otra parte,
estudios sobre la degradación del suelo (Mutchler et al., 1994; Lal, 2001), señalan que las parcelas experimentales de
escorrentía son un método de evaluación directa de la erosión hídrica, para
obtener datos de pérdida de suelo y validar el modelo de la Ecuación Universal
de Pérdida de Suelo (USLE) en condiciones locales y en cultivos bajo
pendientes.
En La Chorrera en el cultivo de piña, las hileras de
siembra las realizan a favor de la pendiente, lo que favorece la erosión
hídrica. En épocas de fuertes lluvias los impactos derivados de la erosión
pueden ser críticos, ya que el sistema radicular de la piña (0,15 m a 0,30 m de
profundidad), otorga al suelo una limitada cobertura vegetal (Gratacós, 1991).
En este sentido, el implementar el uso de barreras vivas como el vetiver y
hierba limón en el cultivo tradicional de piña, es una alternativa económica
para disminuir los impactos de erosión hídrica y mejorar el rendimiento del
cultivo. Por todo lo expuesto, la investigación planteó como objetivo: evaluar
la pérdida de suelos por erosión hídrica en un sistema de producción comercial
de piña MD-2.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó entre julio del 2016 y diciembre
del 2017, en un sistema de producción de piña comercial con pendiente promedio
de 10%, en la comunidad de Las Yayas Afuera, distrito de La Chorrera provincia
de Panamá Oeste, entre las coordenadas UTM 17 P, 626357 m Este y 986795 m
Norte, a una altura de 131 msnm.
Según el sistema de clasificación de Holdridge (2000),
el sitio experimental se encuentra dentro de la zona de vida correspondiente al
Bosque Húmedo Tropical (Tosi, 1971) con temperatura media anual entre 24° y 26°
C, y una precipitación promedio anual entre 1850 mm y 3400 mm, distribuidos en
siete meses, de mayo a noviembre (ANAM, 2009). Este clima presenta típicamente
dos estaciones distintas, la temporada seca de enero a abril y la lluviosa, a
partir de mayo a diciembre. La selección del área obedeció, primero, a la uniformidad
del grado y longitud de la pendiente y, en segundo lugar, por el alto riesgo de
erosión dentro del predio.
Para la
caracterización morfológica del sitio donde se instaló el ensayo, se utilizó la
metodología propuesta en el manual para la caracterización del suelo, según el
Soil Survey Staff (2014) y para la clasificación del suelo en orden, suborden,
grande grupo, subgrupo y familia se realizó con la clave taxonómica del Soil
Survey Staff (2010). Para ello se excavó una calicata a una profundidad de 1,60
m en condiciones naturales, se identificaron los horizontes genéticos y de
diagnóstico, se tomaron cinco muestras para la clasificación taxonómica y se
determinaron los parámetros físicos y químicos.
Velocidad de infiltración
Para la caracterización
de la infiltración, se utilizó el método del doble anillo concéntrico
(Musgrave, 1935) el cual es una técnica estándar para la medida directa de las
tasas de infiltración del suelo (Johnson, 1991; Reynolds et al., 2002). Se realizaron tres lecturas
para el horizonte superficial y tres para el horizonte subsuperficial,
previamente identificados y bajo condiciones de capacidad de campo.
Las lecturas del
nivel del agua, se efectuaron con tiempo, de cero minutos al inicio de la
prueba y a los 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 120, 180 y 240
minutos (una vez por tiempo), de forma homogénea en todos los ensayos, para
evitar valores erróneos que pudieran causar confusión al momento de realizar el
trabajo de gabinete. Luego, se calculó la infiltración
acumulada, instantánea, básica y promedio mediante la ecuación planteada por
Kostiakov (1932) que expresa la infiltración en un punto.
Estabilidad de los agregados
Es un indicativo
de la erodabilidad del suelo, cumpliendo su función de estabilizar el horizonte
superficial. Para determinar la estabilidad de los agregados del suelo, se
utilizó el Método de Kemper y Rosenau (1986), que cuantificó el porcentaje de
agregados estables en el agua de tamaño menor a 0,25 mm, después de ser sometidos
a un proceso de humectación y desagregación en agua. Los valores obtenidos se
compararon para conocer la resistencia de los agregados del suelo del sitio
experimental a desintegrarse por el impacto de las gotas de lluvias con
muestras pertenecientes a tres órdenes de suelo Vertisol (Tonosí), Alfisol
(Pedasí) y Molisol (Chiriquí).
Caracterización de la lluvia
El experimento
se ubicó regionalmente en la vertiente del Pacífico y la precipitación se
registró con un pluviómetro estándar de lectura directa con capacidad de 136 mm
y un pluviógrafo operado por la Autoridad del Canal de Panamá (ACP) ubicado a
3830 m del sitio experimental, para determinar la erosividad de las lluvias.
Preparación del terreno y manejo agronómico de los
materiales vegetativos
El laboreo
excesivo del suelo para el cultivo de piña en laderas (Academy for Educational Development [AED], 2004), es uno de los principales factores que, contribuyen a la
pérdida de suelo por erosión hídrica en zonas de Panamá Oeste con lluvias de
alta intensidad. El orden de las labores de preparación del terreno fue el
siguiente: limpieza del predio con un pase de arado de disco, dos pases con el
subsolador a favor de la pendiente y el siguiente perpendicular al primero, dos
pases con la rastra dejando el suelo suelto y finalmente, el encamado.
La variedad de
piña utilizada fue (Ananas comosus
(L.) Merr.) híbrido MD-2 o piña dorada, preferida por su dulzura, aroma y color
en los mercados internos y de exportación. Se eligieron los hijos basales, como
semilla, con un peso promedio de 500 g para la siembra. Con un mes de
antelación a la realización del ensayo, las semillas fueron tratadas con
Diazinon y Fosetil-Al, y sembradas manualmente, depositando el material en los
hoyos, previamente dispuestos dentro de las camas, a una distancia de siembra
de 0,30 m entre plantas, en doble hileras de 0,40 m y 1,10 m de distancia entre
centro y centro de la cama, para obtener una densidad de 60,000 plantas.ha-1.
Los materiales
vegetativos que se utilizaron como barreras vivas fueron vetiver (Chrysopogon zizanioides (L.) Roberty) y hierba limón (Cymbopogon citratus (DC.) Stapf). En las
parcelas experimentales, el largo de las camas de piña y surcos fue de 11,00 m,
de modo que los plantones
de vetiver y hierba limón fueron establecidos con una distancia de 1,80 m
(ancho de la parcela), en el extremo inferior de las parcelas experimentales,
paralelamente al colector metálico de escorrentía, sembradas en hilera sencilla
con una distancia de separación de 0,15 m entre plantas y perpendicular a la
pendiente.
Pérdida de suelos y lámina de escorrentía por erosión
hídrica
Para cuantificar
la pérdida de suelo y lámina de escorrentía por erosión hídrica en el cultivo
de piña, bajo condiciones de lluvia natural se instalaron 16 parcelas
experimentales de escorrentía con cuatro tratamientos, siguiendo el
procedimiento establecido por Da Veiga y Do Prado (1993), ubicadas a favor de la
pendiente y con una sola rasante.
Luego de cada
evento erosivo, se colectaron escorrentía y sedimentos en botellas de un litro
plásticas transparentes y en duplicado. Luego se procedió a decantar las
muestras y a sifonear el agua del recipiente de un litro, una vez eliminada la
parte líquida, el residuo sólido se traspasó a un vaso químico de 100 ml o 250
ml, según el volumen de residuo recolectado y fueron secadas al horno a 100° C;
por dos días hasta que el agua se evaporó en su totalidad.
La masa de suelo
seco fue pesada con una balanza digital para obtener los valores de pérdida de
suelo para cada tratamiento. Finalmente, la información obtenida se extrapoló a
una superficie de una hectárea para determinar la pérdida total acumulada en
megagramos por hectárea (Mg.ha-1) y lámina total
acumulada de escorrentía en milímetros (mm). En total se realizaron 51 lecturas
de escorrentía y pérdida de suelo. Los valores totales acumulados de pérdida de
suelo y lámina de escorrentía por erosión hídrica corresponden a las etapas
vegetativa, reproductiva y de vivero; es decir a los 5, 12 y 17 meses después de
la siembra, respectivamente.
El experimento
se inició con la etapa vegetativa, la cual duró cinco meses después de la
siembra y comprendió la acumulación de la masa foliar que equivalió al 90%
aproximadamente del peso fresco de la parte aérea de una planta de piña. En
segundo lugar, estuvo la etapa reproductiva que comprendió desde la inducción
floral, pasando por la floración hasta la cosecha con una duración de siete
meses. Finalmente, se cosechó la fruta y se inició la etapa de vivero con una
duración de cinco meses. En esa etapa, se realizó una poda a la planta madre
para estimular la producción de semillas vegetativas (hijos medios, hijos
basales, chupones y retoños) necesarias para el establecimiento de las
siguientes plantaciones.
Diseño experimental
Para evaluar las
diferentes variables de los tratamientos en un sistema de producción comercial
de piña MD-2, se utilizó un diseño completamente al azar, con cuatro
tratamientos y cuatro repeticiones, según el siguiente modelo:
Yijk = µ + Τi + Rj + Ɛijk
Donde;
Yijk = es la observación del
tratamiento
µ= media general
Τi = efecto del i-ésimo
tratamiento (i=4)
Rj= efecto del j-ésima
repeticiones (j=4)
Ɛijk = error experimental
Análisis estadístico
Se realizaron
análisis de varianza (ANOVA), prueba de hipótesis y comparación entre medias,
usando la prueba de la Diferencia Mínima Significativa de Fisher (DMS) con un
nivel de significancia del 95% (Steel et al., 1997).
Tratamientos
El experimento
constó de cuatro tratamientos que se describen a continuación:
1.
Parcelas de
piña sembradas a favor de la pendiente con barreras vivas de hierba limón (C. citratus) sembradas al final de la
parcela y perpendiculares a la pendiente,
2.
Parcelas de
piña sembradas a favor de la pendiente con barreras vivas de vetiver (C. zizanioides) sembradas al final de la
parcela y perpendiculares a la pendiente,
3.
Parcelas de
piña sembradas a favor de la pendiente sin barreras vivas a modo de siembra
convencional,
4. Parcelas con suelo desnudo libres de cobertura vegetal a modo de testigo
o control (Figura 1).
Unidad experimental
La unidad
experimental fue la parcela de escorrentía, de 11 m de largo por 1,80 m de
ancho (19,80 m2), con una pendiente uniforme de 10% y dejando un
espacio de 1 m a 2 m entre parcelas; según las recomendaciones para los diseños
de experimentos de escorrentía (Lal, 1994). Se instalaron chapas de plástico,
sobrepuestas a unos 0,30 m desde el nivel del suelo y con 0,15 m de profundidad
para delimitar el área de la parcela.
En la parte
inferior de la parcela, se instaló un colector metálico de sedimentos unido a
dos tanques colectores de escorrentía de 1,00 m de altura por 0,58 m de
diámetro, a través de una tubería de policloruro de vinilo (PVC) SDR 41 de 50
mm de diámetro nominal. A una altura de 0,80 m de la profundidad del primer
tanque se instalaron tres conectores de salida de 50 mm de PVC, de los cuales
solo uno entró al segundo tanque de manera que en episodios extremos lo que se
recogió en el segundo tanque representó un tercio del total generado de la
escorrentía.
Efectividad
de control de suelo y escorrentía frente al testigo
Para evaluar la efectividad de control de
suelo y escorrentía de los resultados encontrados, se calculó la efectividad de
control relativa entre el valor del tratamiento con barreras vivas y el valor
del testigo, y se expresó como porcentaje con la siguiente ecuación:
EC = PT – PB
. 100
PT
Donde;
EC, efectividad de control
relativa (%),
PT, pérdida de suelo o
escorrentía en el tratamiento testigo (Mg.ha-1), (mm)
PB, pérdida de suelo o
escorrentía en el tratamiento con barreras vivas (Mg.ha-1),
(mm)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Descripción
del perfil de suelo
La complejidad de la geología y el régimen de
precipitación en la zona de estudio han definido los niveles de meteorización y
lixiviación, produciendo suelos ácidos, lavados, con enriquecimiento de óxidos
de hierro. Las características más importantes encontradas en el perfil de
suelo, fueron la presencia de los horizontes genéticos Ap (laboreo), Bt
(acumulación de arcilla) y C (material no consolidado). Además, un epipedón
ócrico más oscuro por la presencia de materia orgánica, seguido por un
endopedón argílico de acumulación de arcilla,
evidenciando el proceso de iluviación
(Figura 2).
En el perfil de suelo estudiado, características
como la presencia de un horizonte argílico, procesos de iluviación y saturación
de bases menor del 35% a una profundidad de 1,60 m lo categorizaron en el Orden
Ultisol. Luego, se agrupó en el suborden Humults, ya que presentó valores de Carbono orgánico
entre 28,1 g.dm-3 y 11,8 g.dm-3 en los Horizontes Ap y Bt1,
respectivamente. A nivel de gran grupo, se clasificó en Haplohumult sin
características diferenciadas dentro del grupo y Typic porque cumplió todos los
requisitos que definen el concepto central del gran grupo (Soil Survey Staff, 2010). Finalmente, el perfil de suelo estudiado es un Ultisol Haplohumult
Típico Serie Las Yayas (Cuadro
1).
Propiedades físicas y químicas del perfil del
suelo
Las propiedades físicas y químicas del perfil
de suelo se resumieron para cada horizonte evaluado y de acuerdo a su
profundidad (Cuadro 2). En los datos de pH en agua, no se observó diferencias
importantes en los horizontes estudiados. Estos registraron una reacción muy
ácida y están dentro del rango óptimo para el cultivo de piña.
Los horizontes estudiados presentaron una granulometría arcillosa, con
420 g.kg-1 en el horizonte A. Luego, el contenido de
arcilla se incrementó desde el horizonte Bt1 con un valor de 730 g.kg-1,
para luego disminuir con la profundidad hasta el horizonte C con 330 g.kg-1.
Relacionando estos valores y la baja saturación de bases encontradas, pueden
estar dominados por arcillas caolinitas, óxidos de hierro y aluminio.
Los valores de la densidad aparente
variaron entre 1,03 y 1,45 kg.dm-3, en el horizonte Ap la
densidad aparente tendió a ser menor con un valor de 1,03 kg.dm-3,
debido al mayor contenido de materia orgánica. Luego, los valores fueron
incrementando al profundizar en el perfil, indicando una mayor compactación en
los horizontes Bt con respecto al Ap.
El comportamiento de la porosidad a través del perfil de suelo, presentó
un decrecimiento en los valores de esta propiedad a medida que se profundizo en
el suelo, siendo mayor en el horizonte Ap con 57,79% debido al mayor contenido
de materia orgánica y variando de 49,75% a 35,09% en los siguientes horizontes
texturales. Estos resultados ponen en evidencia una mayor concentración de
poros a nivel del horizonte superficial.
Velocidad
de infiltración
Según las ecuaciones de Kostiakov (1932), las
velocidades de infiltración instantánea y básica en la comunidad de Las Yayas
Afuera (Figura 3). El mayor valor de infiltración básica se presentó en
horizonte Ap con 84,35 mm.h-1 se considera alta, en
consecuencia, su baja densidad aparente, mayor contenido de arena, presencia de
macroporos y alto contenido de materia orgánica, permite inferir que es un
horizonte no compactado.
El horizonte Bt presentó la menor infiltración básica con un valor de 9,17
mm.h-1, debido principalmente a su alta densidad
aparente, su alto contenido de arcilla, bajo contenido de arena, reducción de
los macroporos y baja cantidad de materia orgánica en el perfil de suelo; lo
que permite inferir que es un horizonte compactado. Indica que, al rebasar
estos valores de infiltración básica por efecto de las lluvias intensas,
propias de la temporada, se provocará escorrentía superficial y lavado de
nutrientes.
La infiltración acumulada para los horizontes Ap y Bt1 en el
sitio de las Yayas Afuera, se especifican siguiendo los parámetros del modelo
Kostiakov (1932) y el método de regresión lineal (Figura 4). Para el
coeficiente de regresión (R2) fueron altos entre 0,96 y 0,98, esto
indicó que el modelo lineal utilizado fue el adecuado para describir la
relación que existe entre la infiltración acumulada y el tiempo acumulado.
La
tendencia de las curvas sugiere la existencia de variabilidad entre el
horizonte Ap y el Bt1 provocadas por las propiedades hidrofísicas
del suelo como el contenido de humedad, la textura, la densidad aparente y
nivel de compactación, los cuales están influyendo en la capacidad de los
horizontes del suelo para retener e infiltrar el agua. Por lo que podemos
inferir que el horizonte Bt1 presenta un nivel de compactación más
alto que el horizonte Ap.
Para
intervalos de tiempo entre cero y 240 minutos, la infiltración promedio total
para todo el experimento en el horizonte Ap fue de 117,09 mm.h-1,
mientras que en el horizonte Bt1 el valor encontrado fue de 10,72 mm.h-1.
Estos valores indican el efecto de la compactación del suelo en el horizonte
evaluado y que los suelos con alto contenido de materia orgánica tienen altas
tasas de infiltración. Cuando se aplicó el método del Número de Curva (United States Department of Agriculture National
Resources Conservation Service [USDA-NRCS], 2004) en los horizontes
estudiados, se clasificaron en el grupo hidrológico C, correspondientes a
suelos con escasa capacidad de infiltración una vez saturados.
Estabilidad de los agregados
El
estudio revela que los suelos Ultisoles del área presentaron valores moderados
de estabilidad. Asimismo, el horizonte Ap presentó mayor porcentaje de
estabilidad de agregados del suelo con un valor de 63,83%, debido al alto
contenido de materia orgánica, altos contenidos de hierro y aluminio como es de
esperarse; en comparación con muestras de un Vertisol con alta estabilidad de
79,10%, un Alfisol con 33,50% y un Molisol con 25,60%, siendo ambos de baja
estabilidad (Mejía, 2018).
En
contraste, el horizonte Bt1 presentó una baja estabilidad con un
valor de 56,25% en consecuencia del mayor contenido de arcilla y poca materia
orgánica. Estos suelos, tienen una estructura que los hace muy susceptibles a
los procesos de erosión hídrica, ya que la erodabilidad del suelo aumenta a
medida que la estabilidad de los agregados disminuye (Kemper y Rossenau, 1986).
Descripción de la lluvia
acumulada
Se presentaron 147 eventos de precipitación, dando un total de 3382 mm
(Figura 5). Los meses de octubre a noviembre fueron los más lluviosos, típico
de la estación lluviosa. También, el 22 de noviembre de 2016 ocurrió la
tormenta tropical Otto, que luego pasó a huracán de Categoría uno, se mantuvo
por dos días y se registró una lluvia acumulada de 126 mm en la zona de
estudio, lo que provocó un alto riesgo de erosión. Con respecto a la variabilidad climática, para
el año 2016 las condiciones del fenómeno de El Niño persistieron hasta finales
de julio. En los meses de agosto a noviembre de 2016 se registró una
precipitación acumulada de 1098 mm.
Desde diciembre
del 2016 hasta febrero del 2017 se verificaron menores incidencias de
precipitaciones, con 65 mm acumulados, característico de la temporada seca en
la vertiente del Pacífico. Luego, en marzo se inició la temporada lluviosa hasta
diciembre con 2219 mm acumulados. Aunque el sistema oceánico y atmosférico
continúo siendo consistente con ENSO-Neutral (El Niño-Southern Oscillation), se
acercó a las condiciones de La Niña.
Erosividad de las
lluvias
Para dos años de registros (2016 y 2017) de
información pluviográfica de la estación La Zanguenga, se obtuvieron los
promedios de Intensidad de las lluvias en 30 minutos, Energía Cinética y
Erosividad de las lluvias (Cuadro 3). La precipitación promedio osciló entre un
valor mínimo de 6,50 mm para los meses de enero y febrero hasta un máximo de
446 mm para el mes de noviembre. Con respecto a la erosividad promedio anual de
la lluvia o factor R, se presentó un valor de 14757,96 MJ.mm.h-1.ha-1
y se considera muy alto.
Por un lado, el valor más alto del índice de erosividad total de la
lluvia ocurrió en el mes de noviembre con un valor de 2907,59 MJ.mm.h-1.ha-1
y la erosividad más baja se presentó en el mes de febrero con 7,35 MJ.mm.h-1.ha-1.
Por otra parte, en la distribución mensual de la erosividad de las lluvias los
valores más altos se presentaron en los meses de octubre, noviembre y
diciembre.
Pérdida de suelo y lámina
de escorrentía por erosión hídrica
El análisis de varianza para las
variables pérdida total acumulada de suelo y lámina total acumulada de
escorrentía por erosión hídrica mostró diferencias altamente significativas
(P<0,0001) entre los tratamientos, por efecto del uso de barreras vivas en
el cultivo de piña con una pendiente del 10%, lo que hizo necesario efectuar
una comparación de medias, utilizando para ello la prueba de DMS. Los valores de pérdidas total acumulada de suelo (Figura 6)
y lámina total acumulada de escorrentía (Figura 7) por erosión hídrica
mostraron diferencias (P<0,05) de las medias entre tratamientos, cuando se
aplicó la prueba de DMS.
Por un lado, los valores de pérdida de
suelo y lámina de escorrentía por erosión hídrica en el cultivo de piña donde
se establecieron las barreras vivas de hierba limón y vetiver pueden
considerarse bajos y; en la siembra convencional donde no se implementó ninguna
estrategia de conservación de suelos y aguas fueron altos. En términos de
pérdida de suelo por erosión hídrica, para el período de 17 meses que abarcó el
experimento, en los tratamientos donde se estableció el cultivo de piña MD-2 en
asociación con barreras vivas de hierba limón y piña con barreras vivas de
vetiver, se obtuvieron valores bajos de pérdida de suelo con 6,20 Mg.ha-1
y 8,80 Mg.ha-1 de acuerdo al nivel de tolerancia “T”,
internacionalmente permitido (Figura 6).
En el tratamiento de piña con barreras de hierba limón
se presentó la mayor cantidad de suelo conservado, esto se debe a la
acumulación de materiales detrás de la barrera viva debido a que el hábito de
crecimiento de los macollos es ramificado y decumbente.
En el caso de las parcelas de piña con barreras de
vetiver, se observó una tendencia a perder mayor cantidad de suelo, debido a la
formación de pequeñas fisuras entre los macollos, las cuales permitieron que el
agua se filtrara y formara pequeños surcos dentro de las parcelas cuando se
presentaron lluvias de alta intensidad.
La mayor tasa de suelo erosionado fluctuó entre 420,00
Mg.ha-1 en suelo desnudo y 75,10 Mg.ha-1
bajo siembra convencional, considerado valores muy altos y superando el umbral
de tolerancia de la pérdida de suelos establecido en 11 Mg.ha-1
(Morgan, 2005; Brady y Weil, 2013).
Con respecto a la lámina de escorrentía, en el
tratamiento de suelo desnudo la escorrentía fue significativamente mayor con un
valor de 1839,38 mm y se relacionan con la pérdida del horizonte superficial
Ap, un horizonte con mayor acumulación de arcilla iluvial (Bt), mayor
compactación y baja capacidad de infiltración. Luego, en la siembra
convencional de piña se encontró un valor de 274,49 mm. Sin embargo, en los
tratamientos donde se implementó el uso de barreras vivas de vetiver y hierba
limón presentaron valores menores de 203,17 y 182,45 mm, respectivamente,
mostrando una clara diferencia entre los tratamientos y la importancia de la
cobertura proporcionada por el cultivo de piña y el uso de barreras vivas
(Figura 7).
Pérdida de suelo y
lámina de escorrentía acumulada para cada etapa del cultivo
Después de 17 meses de evaluación, que incluyó la
etapa vegetativa, reproductiva y de vivero en el cultivo de piña, las pérdidas
de suelo acumuladas debido a la erosión hídrica fueron diferentes en
comparación con el suelo desnudo, mientras que en cultivo de piña con barreras
vivas de hierba limón y vetiver la pérdida de suelo fue similar.
En la etapa vegetativa, que duro cinco meses después
de la siembra a partir del mes de agosto hasta diciembre de 2016, las pérdidas
de suelo y escorrentía se incrementaron principalmente en el suelo desnudo,
seguido por el cultivo de piña convencional, debido principalmente a la máxima
intensidad de las lluvias y precipitación acumulada registrada en ese periodo.
Luego, en la etapa reproductiva, que coincidió con el inicio de una corta
temporada seca, a partir de enero hasta marzo de 2017, la cobertura foliar
cerró y protegió el suelo hasta la cosecha disminuyendo así la pérdida de suelo
y escorrentía en los tratamientos del cultivo de piña con siembra convencional
y con barreras vivas.
En el 2017, la temporada lluviosa inició en abril
hasta diciembre, lo que causo un aumento de la pérdida de suelo y escorrentía
en la etapa de vivero. Esto debido a la intensidad y cantidad de las lluvias, y
por la poda realizada a la plantación, que redujo en un 50% la cobertura
vegetal. Al finalizar el experimento, el grado de erosión hídrica en las
parcelas de piña con hierba limón y vetiver se clasificaron de ligeras a
moderadas (Morgan, 2005). Por otra parte, en las parcelas de piña con siembra
convencional y suelo desnudo los niveles de pérdida de suelo por erosión
hídrica se clasificaron en severas a muy severas respectivamente (Morgan,
2005).
En el caso de la parcela de suelo desnudo, la pérdida
total de suelo acumulada fue seis veces mayor que en la de piña con siembra
convencional y de 68 a 48 veces más que en las de piña con hierba limón y
vetiver, respectivamente. Este comportamiento está asociado al método de
preparación del terreno y a la dinámica de las gotas de lluvia que impactan
directamente el horizonte argílico, con poca materia orgánica y baja
estabilidad, seguido por una rápida disgregación y fragmentación de las
partículas del suelo, que ayudados por la fuerza gravitacional, logran
desplazar y acumular un gran volumen de suelo.
Se observó en las parcelas con tratamiento de suelo
desnudo y de piña con siembra convencional los procesos descritos por Sugahara
et al. (2001), referentes al sellamiento superficial y encostramiento, que
provocaron la obstrucción de los poros del suelo por el depósito y acumulación
de partículas finas de suelo después de la disgregación inducida por el impacto
de la gota de lluvia. Esta situación contribuyó a disminuir la infiltración del
agua y aumentar la escorrentía superficial en ambas parcelas.
Efectividad en el
control de la pérdida de suelo y escorrentía por erosión hídrica
La efectividad en controlar la erosión hídrica
en las parcelas de piña con el uso de las barreras vivas produjo una
acumulación de suelo detrás de la barrera, cumpliendo la función esperada de
retener el suelo transportado por la escorrentía. El cultivo de piña con el uso
de barreras vivas presentó una efectividad promedio del 98% en el control de la
pérdida de suelo y un 89% en el control de la escorrentía. Mientras que el
cultivo de piña convencional produjo una efectividad de 82% en el control de la
pérdida de suelo y un 85% en el control de la escorrentía (Cuadro 4).
Estos valores de efectividad de control de la
erosión hídrica con el uso de barreras vivas en el cultivo de piña, son
aproximados a los reportados por Broz et al. (2003) en función de la inclinación
y longitud de la pendiente.
CONCLUSIONES
· Los valores encontrados ponen de manifiesto la magnitud del avance de
los procesos de erosión hídrica generados por las prácticas de preparación de
terreno, manejo del suelo y erosividad de las lluvias. Por lo tanto, combinar
el cultivo de piña con el uso de barreras vivas, ya sea vetiver o hierba limón,
son de alta efectividad en la reducción de la pérdida de suelos y escorrentía
por erosión hídrica.
· Los índices de erosividad de las lluvias encontrados en La Zanguenga
deben servir como elementos de juicio sobre el alto riesgo de erosión que
ocurre en la zona.
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