Grupo Ganadería y Manejo del Ambiente

Transcripción

1 Estimación del Balance hídrico y producción de sedimentos bajo tres escenarios de cobertura en la subcuenca ganadera del Río Jabonal, Costa Rica, mediante el empleo de SWAT José Ney Ríos Ramírez

2 Introducción La demanda por agua dulce se duplica cada veinte años, es decir dos veces mayor que el crecimiento de la población mundial. El agua ya es escasa para mil millones de personas en el mundo y al ritmo actual de consumo, en el año 5 la demanda de agua dulce superará en un 56% la cantidad actualmente disponible (Barlow )

3 DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL MUNDO

4 IMPORTANCIA DE LA COBERTURA VEGETAL EN EL CICLO HIDROLÓGICO La cobertura vegetal juega un rol importante en la regulación del ciclo hidrológico. Los árboles afectan positivamente la dinámica del agua al actuar como barreras para disminuir la escorrentía, incrementando la infiltración y la retención de agua (Young 997) La eliminación de la vegetación es la principal causa de degradación del suelo y de la pérdida de su capacidad de tolerar la erosión. La erosión del suelo se considera uno de los factores que contribuyen a la desertificación; entendida ésta como la pérdida de capacidad de los suelos de sustentar la vida

5 El uso de tierra en América Latina tropical en los últimos 3 años ha sido la conversión de bosque a pastura; perdiendo cada año cerca de cinco millones de hectáreas de bosque natural por año (FAO ) Por tal razón, actualmente muchas cuencas que brindan servicios ecosistémicos (suministro de agua, conservación de biodiversidad y captura de carbono), tienen como principal actividad productiva la ganadería

6 Debido a esto, en los últimos años, en muchas regiones de Mesoamérica y Sudamérica se ha intentado reconvertir los sistemas de producción agropecuarios tradicionales hacia sistemas amigables con el ambiente, lo cual ha provocado la búsqueda de opciones alternas encaminadas a compatibilizar las prácticas productivas con las acciones conservacionistas, o en el mejor de los casos hacer de ellas una misma cosa (Ibrahim et ál. 3) Sistema Silvopastoril

7 Objetivos de la Investigación: Evaluar el comportamiento hidrológico y la producción de sedimentos bajo tres escenarios de cobertura vegetal en la subcuenca ganadera del Río Jabonal mediante el empleo del modelo SWAT ( Soil Water Assessment Tool) Comprobar si los resultados encontrados con el modelo SWAT presentan la misma tendencia con aquellos encontrados mediante pruebas de campo

8 Esquema de Trabajo Reconocimiento del área de estudio (cuenca) Identificación de usos del suelo Definición de los escenarios a evaluar Recopilación y procesamiento de información solicitada por el modelo SWAT Corrida del Modelo Resultados Con base en criterios técnicos Modelo de elevación digital Cobertura de ríos Datos climáticos Cobertura vegetal Suelos (características y perfiles) Comparación con resultados obtenidos en pruebas de campo

9 Ubicación N E W S Subcuenca del Río Jabonal Cuenca Ríos Cuencas COSTA RICA 4 Kilometers Océano Atlántico Océano Pacífico

10 Subcuenca del Río Jabonal: Características generales Forma parte de la Cuenca del Río Barranca Área: 4 3 ha Rango altitudinal: 5 a 5 msnm Precipitación: 3 mm año - Temperatura 9-3 C Humedad Relativa promedio de 85 % Suelos: Alfisoles, Entisoles y Ultisoles; de textura franca a franca arcillosa, quebrados, fuertemente ondulados con zonas escarpadas y pendientes de 3 a 6% Predominio de extensas áreas dedicadas a la producción ganadera, la cual es su principal actividad productiva y económica

11 Cobertura de la cuenca Como primer paso se identificó y clasificó la cuenca en sus principales tipos de cobertura, los cuales son: bosques primarios, sus remanentes o bosques naturales protegidos; bosques secundarios o tacotales; pasturas mejoradas con ó sin árboles y pasturas nativas Bosque primario intervenido Bosque secundario o tacotal Pasturas mejoradas con árboles Pasturas nativas

12 Escenarios evaluados ESCENARIO : Uso tradicional del suelo.- la cual fue levantada a partir de fotografías satelitales de la zona de estudio a través del uso de herramientas de información geográfica. Referente a los usos, este escenario presenta: bosques primarios, sus remanentes o bosques naturales protegidos, bosques secundarios, pasturas mejoradas con ó sin árboles y pasturas nativas ESCENARIO : Reforestada.- Con base en la cobertura original se elaboró una capa de cobertura vegetal asumiendo una tasa de forestación de 3,4 %, la cual permitiría la regeneración de bosques secundarios. Este escenario también presenta los cuatro usos de suelo; con la salvedad de que el área del bosque secundario será mayor debido al incremento de las áreas en regeneración natural ESCENARIO 3: Cambio de uso.- Con base en la cobertura tradicional, se planteó un cambio de uso de cobertura en la que sistemas ganaderos convencionales (pasturas nativas y/o degradadas) fueron convertidas a sistemas silvopastoriles (principalmente pasturas mejoradas con árboles). Por lo que este escenario solo presenta tres tipos de cobertura: bosques primarios, sus remanentes o bosques naturales protegidos; bosques secundarios y pasturas mejoradas con árboles

13 ESCENARIO ESCENARIO 3 ESCENARIO LEYENDA FRSE: Bosque primario Intervenido FRST: Bosque Secundario PAST: Sistema Silvopastoril RGNE: Sistema pastura tradicional En el estudio solo se evaluó el efecto de la cobertura vegetal, no fue incluido el aspecto de manejo de los sistemas ganaderos

14 Cuadro: Características del Suelo y cobertura vegetal bajo los tres escenarios en la Subcuenca del Río Jabonal ESCENARIOS Tipo de Suelo Tipo de cobertura vegetal Nomenclatura SWAT ESCENARIO ESCENARIO ESCENARIO 3 Ah- fo Eo-e Ut-e Ut-mo Ah- fo Eo-e Ut-e Ut-mo Ah- fo Eo-e Ut-e Ut-mo bosques primarios intervenidos y/o bosques naturales protegidos bosques secundarios Sistema Silvopastoril Sistema pastura tradicional bosques primarios intervenidos y/o bosques naturales protegidos bosques secundarios Sistema Silvopastoril Sistema pastura tradicional bosques primarios y/o bosques naturales protegidos bosques secundarios Sistema silvopastoril FRSE FRST PAST RNGE FRSE FRST PAST RNGE FRSE FRST PAST

15 Descripción del Modelo SWAT El Soil and Water Assessment Tool (SWAT) es un programa de modelación hidrológica diseñado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en conjunto con la Universidad de Texas (Arnolt et ál. 99). Este modelo permite simular la producción de agua y sedimentos en cuencas hidrográficas, así como, el efecto que en la calidad del agua tienen las prácticas agronómicas por el uso de pesticidas y fertilizantes. El SWAT se basa en un balance hídrico para determinar la entrada, salida y almacenamiento de agua en la cuenca Para el modelamiento, la cuenca hidrográfica se divide en pequeñas Subcuencas con el fin de mejorar la exactitud de los cálculos. Adicionalmente el SWAT trabaja por unidades de respuesta hidrológica (HRU) obtenidas del cruce de los diferentes tipos de suelo (textura), con el uso y cobertura del suelo

16 El ciclo hidrológico simulado por el AVSWAT está basado en la ecuación del balance hídrico: Donde: SWt = contenido final de agua en el suelo (mm H O) SW = contenido inicial de contenido de agua en el suelo en un día i (mm H O) t = tiempo (días) Rday = cantidad de precipitación en un día i (mm H O) Qsurf = cantidad de escorrentía superficial en un día i (mm H O) Ea = cantidad de evapotranspiración en un día i (mm H O) wseep = cantidad de agua que ingresa a la zona no saturada desde el perfil del suelo en un día i (mm H O) Qgw = cantidad de flujo de retorno en un día i (mm H O)

17 Resultados A nivel de Microcuenca: Los resultados muestran que fue el ESCENARIO 3 quien mostró un comportamiento hidrológico más diferenciado respecto a las otras coberturas, presentando una disminución de 7% en la producción de sedimentos, 5 % en escorrentía superficial y 9% en evapotranspiración Cuadro : Parámetros hidrológicos en la Subcuenca del Río Jabonal bajo tres escenarios, usando el Modelo SWAT Parámetro Esc Esc Esc 3 Evapotranspiración Potencial (mm) 6.873, , ,95 Evapotranspiración (mm).74,7.67,84.74,93 Percolación (mm) 8.58, , ,57 Escorrentía superficial (mm) 3.56, ,47.677,43 Escorrentía superficial (%) 4,9 5,93 3,46 Producción de sedimentos (Ton ha - ) 5.7, , 4.99,85 Similares resultados referente a producción de sedimentos se encontró en experimentos desarrollados por el Proyecto Enfoques silvopastoriles Integrados para el manejo de Ecosistemas desarrollado en Nicaragua, Colombia y Costa Rica, en la que se logró disminuir hasta en un 4 % la pérdida de suelo por erosión a través de la implementación de sistemas silvopastoriles

18 Tasa de erosión en diferentes usos del suelo Proyecto GEF/ Silvopastoril 4 y =.4x x +.4x R =.9867 Erosión (t ha - ) 8 6 A mayor suelo desnudo mayor erosión Sistema degradado Suelo desnudo (%) BOSQUE

19 TASA DE EROSIÓN EN SISTEMAS GANADEROS Pastura mejorada con baja densidad de árboles Pastura sobrepastoreada 4 Pastura mejorada con alta densidad de árboles Erosión (t ha - ) Banco Forrajero Suelo desnudo (%) Pastura natural sin árboles Pastura mejorada sin árboles

20 Simulación gráfica de escorrentía y percolación es sistemas ganaderos Pastura arbolada Pastura

21 Por otro lado, el mayor reporte de escorrentía y producción de sedimentos, independiente del escenario evaluado, se registró en la en la zona alta de la cuenca ESCORRENTIA PROMEDIO ESC ESCORRENTIA PROMEDIO ESC Kilometers Streams Escorrentia [mm] N W E S ESCORRENTIA PROMEDIO ESC Kilometers Streams Escorrentia [mm] N W E S Kilometers Streams Escorrentia [mm] N W E S

22 Percolación : El modelo no evidencia diferencia significativa a nivel de Microcuenca en los tres escenarios. Pero si identifica las zonas con mayor potencial donde se lleva a cabo este proceso. PERCOLACION PROMEDIO ESC PERCOLACION PROMEDIO ESC Kilometers Streams Percolacion [mm] W N S E PERCOLACION PROMEDIO ESC Kilometers 3 3 Esto es de suma importancia en cuencas que son abastecedoras de agua ya que si se desearía implementar un esquema de Pago por Servicios hídricos (PSH) se puede dar una ponderación más alta a estas áreas y focalizar acciones para un mejor manejo de recursos. Streams Percolacion [mm] W N S E Streams Percolacion [mm] Kilometers W N S E

23 A nivel de Unidad Hidrológica de Respuesta ( HRU) Se evidencia que existe una diferencia en el comportamiento hidrológico bajo diferentes coberturas. Así, sistemas con mayor cobertura vegetal fueron las que presentan menor escorrentía. Estos resultados muestran la misma tendencia que los encontrados por las investigaciones realizadas en el Proyecto GEF/ Silvopastoril Cuadro 3 Comparación de resultados de Escorrentía Superficial (%) en usos ubicados en el mismo lugar de la subcuenca del Río Jabonal y bajo condiciones similares de precipitación para el año 5 COBERTURA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL (%) Resultado SWAT Resultado parcelas de escorrentía Bosque 6 - bosques secundarios 9 7 Sistema Silvopastoril 7 5 Sistema pastura tradicional 8 8 Posiblemente la diferencia significativa en el sistema de pastura tradicional se deba a que al realizar el análisis con SWAT no se incorporó el estado del sistema ni el manejo del mismo, el cual al momento de la evaluación se encontraba sobrepastoreado, dicha sobre carga animal en el sistema aumenta la compactación y rompe la estructura del suelo

24 CONCLUSIONES: La escorrentía superficial muestra un comportamiento inverso a la cobertura arbórea en cuencas ganaderas Los sistemas silvopastoriles son una alternativa de manejo sostenible en cuencas ganaderas, debido ha que presentan características hidrológicas intermedias entre las pasturas sobrepastoreadas y los bosques secundarios, por lo que se podrían aprovechar sus beneficios ecosistémicos al ser sistemas de uso de suelo intermedio La incorporación de aspectos de manejo es necesario si se desea tener una modelación más acertada Los resultados encontrados con SWAT tienen una correlación positiva con los encontrados mediante el uso de pruebas de campo SWAT puede ser una herramienta útil para el análisis, diagnóstico e implementación de actividades en cuencas ganaderas, brindando un criterio técnico válido para la toma de decisiones debido a que nos permite realizar un análisis hidrológico práctico

25 RECOMENDACIONES Se recomienda realizar estudios complementarios de campo que permitan validar, respaldar y/o calibrar los resultados encontrados mediante la modelación con SWAT Se recomienda continuar con las mediciones y modelaciones de los parámetros hídricos en una mayor diversidad de casos en el tiempo y en el espacio, lo que permitiría tener un universo más amplio de posibilidades de arreglos que beneficien a las zonas de recarga Debido a que se usaron pocas estaciones climáticas y pluviométricas para la simulación en este estudio, se recomienda que en tiempos posteriores se sigan realizando trabajos similares a éste con datos de más estaciones cercanas, así como comparar los resultados con otra fuente de información

26 Muchas gracias!!! EL RIO JABONAL Autora: Laura Carvajal (4 años) Comunidad de Peñas Blancas - Jabonal