UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

Transcripción

1 menor, debido a que dichos suelos permiten el paso del agua a través del perfil y por lo tanto el escurrimiento es también menor, mientras que los suelos francos son moderadamente erosionables por presentar cierta resistencia al desprendimiento y generan una escorrentía moderada, en UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DEL AMBIENTE el caso de los suelos de textura franco limosa el factor K es mayor, ya que son fácilmente desprendibles y susceptibles a procesos erosivos porque TESIS ESTIMACIÓN DE LA PÉRDIDA DE SUELOS POR EROSIÓN HÍDRICA EN LA SUBCUENCA DEL RÍO SHULLCAS , HUANCAYO PRESENTADA POR EL BACHILLER: ROOSEVELT SOLANO PERALTA PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO FORESTAL Y AMBIENTAL HUANCAYO - PERÚ 2016

2 DEDICATÓRIA A Marina, mi querida madre y a mi abuela Martina, por el amor infinito que en vida siempre supieron brindarme y que ahora desde el cielo guían mis pasos. ii

3 AGRADECIMIENTOS A mi padre, por su comprensión, confianza y apoyo incondicional en todo momento para poder lograr la presente tesis. A mí querida hija Gabriela, quien siempre será mi motivo de superación, a mis hermanos Teodoro, Germán, Edgar y Zelmy, quienes siempre me brindaron su apoyo para el desarrollo de la presente tesis y al abuelo Antonio, por sus sabios consejos. A mis primos Rafael y Cristian, quienes me apoyaron en esta travesía y fueron parte de este logro. Al mi asesor de tesis el Ing. Edwin Zorrilla Delgado, docente de la Facultad de Ciencias Forestales y del Ambiente de la UNCP, por su asesoramiento y apoyo. iii

4 ASESOR: Ing. Edwin Zorrilla Delgado iv

5 INDICE RESUMEN... x I.INTRODUCCIÓN II.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Antecedentes de la investigación Fundamento teórico Marco conceptual Erosión del suelo Tipos de erosión Erosión del suelo de forma natural Erosión eólica Erosión hídrica Etapas de la erosión hídrica Factores que originan la erosión hídrica a. Factores climáticos b. Características del suelo c. La vegetación d. La topografía Los usos de suelos y sus efectos en la erosión Actividad humana y comportamiento de la tierra Agricultura pobre e inadecuada La tala El sobrepastoreo La quema Control de la erosión hídrica Metodologías para la estimación de la erosión hídrica Ecuación universal de perdida de suelo - USLE Factor de erosividad de la lluvia (R) a. Índice de fournier modificado IFM Factor de erosionabilidad del suelo (K) Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS) Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C) Factor de prácticas de conservación (P) Herramientas para el análisis espacial Sistema de Información Geográfica (SIG) III.MATERIALES Y METODOS Ubicación del área de estudio Ubicación geográfica Ubicación política v

6 3.2. Descripción del área de estudio Climatología y meteorología Temperatura Precipitación Hidrología Cobertura vegetal y uso de suelos Taxonomía de suelos Ecología Bosque seco montano bajo tropical (bs-mbt) Bosque húmedo montano tropical (bh-mt) Páramo muy húmedo subalpino tropical (pmh-sat) Tundra pluvial alpino tropical (tp-at) Nival tropical (NT) Materiales y equipos Materiales de campo Equipos de campo Materiales de gabinete Equipos de gabinete Metodología Estimación de la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos - USLE Factor de erosividad (R) a. Análisis de series temporales b. Índice de fournier modificado (IFM) c. Relación del IFM con el factor de erosividad R d. Análisis espacial para la obtención de isoerodentas para la subcuenca del río Shullcas Factor de erosionabilidad (K) a. Densidad y tipo de muestreo b. Determinación del factor de erosionabilidad (K) c. Análisis espacial y generación del mapa del factor de erosionabilidad K Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS) a. Análisis espacial y generación del mapa del factor (LS) b. Validación y generación del mapa del factor LS Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C) a. Elaboración y validación del mapa de cobertura vegetal y uso de suelos para los años 2000 y b. Estimación de valores para el factor C Factor de prácticas de conservación de suelos (P) vi

7 Determinación de los niveles de erosión hídrica real y potencial Determinación de los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales Usos de suelos y cobertura vegetal en superficies con erosión hídrica no permisible Cambios de la erosión hídrica producto del uso de suelos y cobertura vegetal Procedimiento Fase de Pre campo Fase de campo Fase de gabinete IV.RESULTADOS Estimación de la erosión hídrica Factor de erosividad (R) Mapa de factor erosivo R promedio e isoerodentas Factor de erosionabilidad (K) Mapa del factor K y grado de erosionabilidad Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS) Factor de cobertura vegetal y uso actual de suelos (C) Mapa del factor C para el periodo de estudio Estimación de valores para el factor C Factor de prácticas de conservación de suelos (P) Erosión hídrica estimada por uso de suelos y cobertura vegetal Niveles de erosión hídrica real y potencial Cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales Uso de suelos y coberturas vegetales en zonas con erosión hídrica no permisible Cambios de la erosión hídrica V.DISCUSIÓN VI.CONCLUSIONES VII.RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS vii

8 TABLAS TABLA 01. Precipitación Acumulada Anual TABLA 02. Cobertura vegetal y uso de Suelos Subcuenca del Shullcas TABLA 03. Taxonomía de suelos TABLA 04. Zonas de vida Subcuenca del Shullcas TABLA 05. Estaciones meteorológicas TABLA 06. Clasificación del Factor de Erosividad R TABLA 07. Codificación según sub grupo TABLA 08. Grado de erosionabilidad de acuerdo al factor K TABLA 09. Factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos TABLA 10. Niveles de la erosión hídrica real y potencial TABLA 11. Zonas con erosión hídrica no permisible TABLA 12. Cambios de la erosión hídrica TABLA 13. Factor R anual por estación , 71, 72, 73 y 74 TABLA 14. Factor R promedio por estación TABLA 15. Grado de erosividad del Factor R a nivel de la subcuenca TABLA 16. Resultados del análisis de los tipos de suelos por subgrupo....77,78 TABLA 17. Factor de erosionabilidad K a nivel de la subcuenca TABLA 18. Grado de erosionabilidad del factor K por subgrupos TABLA 19. Grado de erosionabilidad del factor k a nivel de la subcuenca TABLA 20. Factor de longitud e inclinación de la pendiente LS a nivel de la subcuenca TABLA 21. Cobertura vegetal y uso de suelos a nivel de la subcuenca TABLA 22. Valores del factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos.87 TABLA 23. Erosión hídrica promedio por uso y cobertura vegetal a nivel de la subcuenca TABLA 24. Niveles de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca TABLA 25. Promedio de la erosión hídrica real y potencial estimada a nivel de la subcuenca TABLA 26. Erosión hídrica no permisible a nivel de la subcuenca TABLA 27. Promedio de la erosión hídrica por tipo de uso de suelos y cobertura vegetal en zonas no permisibles TABLA 28. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca TABLA 29. Disminución de la erosión hídrica promedio no permisible TABLA 30. Aumento de la erosión hídrica promedio no permisible...99 viii

9 FIGURAS FIGURA 01. Etapas de la erosión hídrica FIGURA 02. Localización y Ubicación del área de estudio FIGURA 03. Precipitación acumulada anual FIGURA 04. Mapa de zonas de vida FIGURA 05. Esquema metodológico de la erosión hídrica real y potencial FIGURA 06. Triángulo de permeabilidad de suelos FIGURA 07. Nomograma del factor K FIGURA 08. Esquema metodológico para obtener el factor LS FIGURA 09. Nomograma del factor LS FIGURA 10. Esquema metodológico para obtener el factor C FIGURA 11. Esquema metodológico para la obtención de la erosión hídrica real y potencial FIGURA 12. Factor R promedio por estación FIGURA 13. Mapa del factor erosivo R promedio e isoerodentas FIGURA 14. Relación entre componentes de la textura con el factor K FIGURA 15. Mapa del factor K a nivel de la subcuenca de acuerdo a los subgrupos FIGURA 16. Grado de erosionabilidad por subgrupos a nivel de la subcuenca FIGURA 17. Mapa del grado de erosionabilidad del factor K FIGURA 18. Mapa del factor de longitud e inclinación de la pendiente LS FIGURA 19. Cobertura vegetal y uso de suelos a nivel de la subcuenca FIGURA 20. (A) Mapa del factor de cobertura vegetal y uso de suelos para el año 2000 y (B) mapa de cobertura y uso para el año FIGURA 21. Erosión hídrica promedio por uso y cobertura vegetal a nivel de la subcuenca FIGURA 22. Niveles de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca FIGURA 23. (A) Mapa de niveles de erosión hídrica real para el año 2000 y (B) mapa de niveles de erosión hídrica real para el año FIGURA 24. Mapa de niveles de erosión hídrica potencial...91 FIGURA 25. Erosión hídrica no permisible a nivel de la subcuenca FIGURA 26. Promedio de la erosión hídrica por tipo de uso de suelos y cobertura vegetale en zonas no permisibles FIGURA 27. (A) Mapa de uso de suelos y cobertura vegetal en zonas con erosión hídrica no permisible para el año 2000 y (B) para el año FIGURA 28. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca FIGURA 29. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca ix

10 RESUMEN La presente investigación se desarrolló en la subcuenca del río Shullcas en una superficie de ha y se encuentra ubicada entre las coordenadas geográficas 11 52ʾ9 ʾʾ y 12 5ʾ6ʾʾ de Latitud Sur; 75 4ʾ24ʾʾ y 75 13ʾ56ʾʾ de Longitud Oeste. El objetivo general fue estimar la pérdida de suelos a causa de la erosión hídrica en la subcuenca del río Shullcas para el año 2000 y 2013; como objetivos específicos, estimar la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos, determinar los niveles de erosión hídrica real y potencial y determinar los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales. Se utilizó como métodos generales el análisis y la síntesis, como métodos específicos; se realizó el análisis de series temporales de datos mensuales de precipitación, la metodología de Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (USLE) y el análisis espacial con herramientas de sistemas de información geográfica (SIG). La tasa de erosión hídrica promedio más alta se dio el 2013 con ton/ha/año originada en zonas sin vegetación (Sv) y la más baja en el año 2000 en zonas con bofedales (Bf) con 1.69 ton/ha/año, a nivel de subcuenca se generó ton/ha/año y ton/ha/año promedio para el año 2000 y 2013, así mismo en el 47.20% de la subcuenca se genera una erosión hídrica alta potencial ( ton/ha/año), caso contrario solo el 3.51% y 4.35% generan una erosión hídrica real del mismo nivel para el año 2000 y 2013 respectivamente, así también el 13.14% y 13.91% de la subcuenca en el año 2000 y 2013 generaron erosión hídrica no permisible (> 10 ton/ha/año) de los cuales las superficies sin vegetación (Sv) ocupan mayor porcentaje y finalmente entre el año 2000 y 2013 las zonas con erosión no permisible vio incrementarse su superficie en 2.87% a nivel de la subcuenca, gran parte debido al incremento de cultivos en secano (Ces) con 1.96%. x

11 I. INTRODUCCIÓN Sin duda alguna la erosión hídrica es la más importante causa de erosión de tierras, es responsable de la erosión de 440 millones de hectáreas de tierras de las 747 millones que sufren erosión en Asia; de 227 millones de hectáreas de las 497 millones que son afectadas por este fenómeno en África; de 123 millones de hectáreas de 243 millones en América del Sur; de 115 millones de 219 millones en Europa y 106 en América del Norte y América Central. En el Perú a pesar de tener muy escasas tierras agrícolas y pecuarias, se produce una continua degradación por la combinación de factores naturales y las malas técnicas empleadas en la agricultura y la ganadería, es así que una de las regiones que presenta las más altas tasas de pérdidas de suelos por erosión hídrica es la sierra, en tal sentido según el estudio realizado en el año 1996 por el INRENA en donde se determinó que en el 41.40% del territorio nacional se genera una erosión hídrica nula o ligera de las cuales solo el 1.20% corresponde a la sierra, así también el 27.40% del territorio nacional generan erosión moderada de los cuales el 11.00% corresponde a la sierra, el 24.40% erosión alta de los cuales el 11.50% corresponde a la sierra y 6.4% del territorio nacional con erosión hídrica muy alta de los cuales 4.20% pertenecientes a la sierra. Siendo así la erosión hídrica un proceso de pérdida de suelo que afecta bastante en la sierra peruana, debido a las condiciones de semiaridez, altas pendientes del terreno, la falta de empleo de prácticas de conservación del suelo, al cambio de usos de suelos, la escasa cubierta vegetal 11

12 debido a la deforestación, al sobre pastoreo y a la presencia de esporádicas lluvias estacionales pero de alta intensidad, lo cual junto a la baja profundidad de la mayoría de los suelos agrícolas, indudablemente van constituyendo un problema socioeconómico y ambiental serio para esta región y consecuentemente para el país. Dado este contexto, se puede afirmar que la falta de información a menor escala sobre la estimación de la erosión hídrica en la sierra peruana es un serio problema, en tal sentido mediante la presente investigación se comparó los valores estimados de erosión hídrica promedio generada en el año 2000 y 2013, tomando como efecto el cambio de usos de suelos y coberturas vegetales, debido a que en la parte baja y media de la subcuenca del rio Shullcas se desarrollan diversos cultivos establecidos en casi el 10% de la subcuenca, considerándolos a estos los principales generadores de erosión hídrica, en tal sentido en la presente investigación se planteó como objetivo general, estimar la pérdida de suelos a causa de la erosión hídrica en la subcuenca del río Shullcas para el año 2000 y 2013; como objetivos específicos, estimar la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos (USLE), determinar los niveles de erosión hídrica real y potencial y determinar los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales. 12

13 II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.1. Antecedentes de la investigación. Dumas (2012) en el estudio Riesgo de Erosión Hídrica en la Cuenca del Río mundo, donde tuvo como objetivo principal, estimar el grado de erosión que presentan estos territorios con el fin de determinar cuáles son las zonas más susceptibles a la erosión hídrica en base al cambio de usos de suelos, para tal sentido realizó una comparación temporal para dos años de estudio 2000 y 2006, donde gran parte de la cuenca presenta riesgo potencial de erosión debido sobre todo a sus escarpadas pendientes y a los suelos poco evolucionados, se estimó que el 45% de la superficie es potencialmente expuesta a una erosión hídrica importante localizando estas zonas en la parte más alta de la cuenca donde las precipitaciones son mayores al igual que las pendientes y que solo el 17% de la superficie presenta erosión potencial nula o ligera y según el análisis realizado más del 60% de la superficie superaría la tasa permisible de erosión (>10 Ton/ha/año). Así mismo en las zonas donde la erosión hídrica potencial es desfavorable se presenta una erosión hídrica real muy disminuida para el año 2000 y 2006 debido a que en estas zonas los usos del suelo que están más presentes son los bosques de coníferas y los matorrales esclerófilos, estos dos usos aportan gran protección al terreno que recubren, por lo que se afirma que la erosión real sea mucho menor que la potencial a pesar de que están zonas cuentan con grandes pendientes. 13

14 Ahora analizando la erosión real desde el año 2000 hasta el 2006 lo primero que queda reflejado es que en el año 2006 no existen zonas quemadas, siendo esta la cobertura mayoritaria en la que se producía la erosión problemática en el Cabe destacar que no encontramos prácticamente superficie donde la tasa de erosión sea superior a 10 ton/ha/año (erosión no permisible) que se encuentre recubierta por bosques. Lo que indica que los bosques frenan la erosión hídrica incluso en zonas donde la erosión potencial sería muy fuerte. Flores (2012) en el estudio Aproximación de Riesgo por Erosión Hídrica Aplicando un Sistema de Información Geográfica en la Subcuenca de Shambillo, Distrito de Padre Abad, donde se determinó que, el factor R presenta valores de Mj*cm/ha*h, obteniéndose los valores más altos en las zonas de mayor altura y mayor precipitación, lo que significa que las lluvias que se producen en las partes altas tienen mayor potencial erosivo, afectando de manera significativa en los procesos erosivos del suelo. El factor K se obtuvo aplicando la fórmula propuesta por Wischmeier (1978), donde la erosionabilidad varia de 0,027 0,048 ton*ha*h/mj*ha*cm y los valores más bajos de erosionabilidad corresponden a suelos de textura arcillo arenoso y franco arcillo arenoso (hasta 0.034), los valores medios a suelos de textura franco (hasta ) y los valores más altos a suelos de textura franco limosa (desde ); aunque este valor está estrechamente relacionado con la materia orgánica, por lo cual se presentan algunas excepciones en función al mayor o menor contenido de la misma. El factor LS se determinó mediante el método de Renard et al., (1997) con valores entre , los valores más altos de LS, corresponden a las zonas de pendientes fuertes debido a que la pérdida de suelo se incrementa más rápidamente con pendientes muy escarpadas en comparación con el incremento en longitud de la pendiente. Se 14

15 determinó también el factor C, asignándole a cada uso y cobertura de suelo su valor correspondiente, basados en las cifras que oscilan entre teniendo en cuenta la densidad de vegetación que cubre el suelo donde las áreas más susceptibles a erosión son las de suelo desnudo, pasto, cultivo y áreas agrícolas heterogéneas; más aún si son instalados sin ningún tipo de práctica conservacionista y las superficies cubiertas por bosques son los del valor más bajo por su protección a los suelos. Se asumió un valor del factor P igual a 1, al considerarse que en las zonas agrícolas de la subcuenca no se aplica ninguna práctica de conservación de suelos. Se estimó la pérdida de suelos para la erosión potencial para la subcuenca alcanzando valores anuales medios de , ton/ha/año, y un valor medio anual ton/ha/año, en el caso si se perdiera completamente la cobertura vegetal. Finalmente se estimó la pérdida de suelos por erosión hídrica actual que oscilan entre 0 a 1, ton/ha/año y fueron agrupados en intervalos o clases de erosión, asignándole de acuerdo a estos, un nivel de riesgo, que permite identificar de forma rápida las zonas con mayor susceptibilidad a ser erosionadas, de acuerdo con Pérez (2001), Antezana (2001) y Ramos (2001). Según estos rangos un 0.2% del área total de la subcuenca Shambillo, equivalente a ha, presentan una erosión que sobrepasa los límites permisibles, dichas áreas tienen como cubierta vegetal, pastos, purmas o cultivos; como también zonas de suelo desnudo, es decir, desprovistas de cualquier tipo de cubierta; mientras que un 89.3% equivalente a ha presentan una erosión baja o casi nula, esto se debe principalmente a que esas zonas tienen como cubierta vegetal bosque o arbolado denso, que interceptan las gotas de lluvia y evitan la pérdida del suelo. 15

16 Guanca (2010) en el estudio Determinación de la Erosión Hídrica de los Suelos de la Cuenca del Rio Pilcomayo Salta., determinó que la erosión potencial de la cuenca es en un 82% de su superficie, de clase nula a ligera, 11% moderada, 2% alta y un 5% muy alta donde los valores de erosión potencial alta y muy alta se generan a partir del 5% de pendiente. Sierras sub andinas con ganadería y forestales resultó con erosión alta (88 ton/ha/año) promedio. Las mayores pérdidas se dan en situación de suelo desnudo y en cultivos de maíz - soja en labranza convencional, sin prácticas conservacionistas, así mismo el factor LS es el que mayor influencia tiene en el valor final de la erosión potencial. Clérici y García (2000), en el estudio Aplicaciones del Modelo USLE Para Estimar Pérdidas de Suelo por Erosión Hídrica en Uruguay y la Región Sur de la Cuenca de la Plata, en el caso 3 donde evaluaron el cambio del uso y manejo del suelo con el empleo de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE, en suelos del sur de Brasil, Uruguay y la provincia de Buenos Aires, donde se analizó el efecto de posibles cambios en el uso y manejo del suelo sobre su ritmo de erosión. La selección comprende dos suelos contrastantes de Rio Grande do Sul (Brasil), ocho suelos de Uruguay y cinco de la Provincia de Buenos Aires (Argentina). Se estimaron las pérdidas de suelo debidas a erosión hídrica con USLE usando valores del factor C de uso y cobertura, determinados experimentalmente por (García Préchac, 1992 y García Préchac y Durán, 1999) o estimados con RUSLE (Renard, et al., 1997) que van desde en plantaciones de eucaliptos para 8 años de edad hasta valores de 0.41 para agricultura continua. La erosividad de la lluvia se tomó del mapa regional de isoerodentas (García Préchac et al., 1999) con valores desde 353 hasta 1000 MJ*cm/ha*h. Los valores de erosionabilidad K y factores topográficos LS de los suelos seleccionados se obtuvieron de las siguientes 16

17 fuentes: Puentes (1981), García Fernández (2000), Merten et al. (1995) y Bertoni y Lombardi Neto (1993) con valores desde 0.15 hasta 0.43 ton*ha*h/mj*ha*cm para el factor K y valores desde 0.11 hasta 1.3 para el factor LS. Obteniendo resultados para coberturas con pastos naturales en la Provincia de Buenos Aires, resultaron en un promedio para los cinco suelos de 0,6 con un rango de 0,2 a 1,6 ton/ha/año bajo igual uso y manejo, en Uruguay el promedio de los ocho suelos fue 2,8 con un rango de 1,9 a 5,3 ton/ha/año para los dos suelos de Rio Grande do Sul (Brasil), los valores estimados fueron 5,4 y 7,5 ton/ha/año. Así mismo para plantaciones de eucalipto con 0.24 promedio con un rango de 0.1 a ton/ha/año en la provincia de Buenos Aires, para los suelos uruguayos el promedio fue de con un rango de a ton/ha/año y en los dos suelos de Brasil 1.62 y 2.65 ton/ha/año. También se realizaron cálculos en zonas con agricultura sin rotación por varios años y baja tecnología sin riego, tomando en cuenta los 15 tipos de suelos se obtuvo como promedio con un rango de 4.2 a ton/ha/año. Y finalmente en zonas con agricultura sin rotación por varios años y baja tecnología con riego, llegando a obtener un valor promedio de con un rango de 3 a 39.3 ton/ha/año. Valladares, F. (2004) en el libro Ecología del Bosque Mediterráneo en un Mundo Cambiante, en el capítulo 11 denominado Interacciones entre la vegetación y la erosión hídrica recopilo información sobre la estimación de pérdidas de suelos por erosión hídrica en zonas con coberturas vegetales quemadas, haciendo uso de la ecuación universal de perdida de suelos USLE, en tal sentido se menciona que los incendios forestales afectan la relación entre la vegetación y la erosión a distintos niveles. Al perderse la parte aérea de la vegetación, el papel de interceptación desaparece y aunque la capacidad de regeneración de la vegetación es elevada y relativamente rápida, los primeros meses tras el fuego, el suelo queda 17

18 completamente desprotegido y las gotas de lluvia golpearán directamente el suelo. Este efecto puede verse amortiguado en las zonas de acumulación de cenizas. Así también los distintos estudios realizados sobre el efecto de los incendios en la erosión hídrica indican que en incendios de baja intensidad no se producen alteraciones relevantes y la recuperación del suelo es rápida, caso contrario cuando el incendio es de intensidad moderada o elevada, la degradación de la estructura del suelo es importante y las tasas de erosión se disparan durante unos años, aunque luego se reducen con la recuperación de la vegetación. En tal sentido según (Gimeno-García et al. 2000) se estima valores en zonas con vegetación quemada que van desde 25 a 45 ton/ha /año, esto dependiendo de los aspectos climatológicos y topográficos en el lugar de estudio. Ramos (2001) en el estudio Modelamiento Ambiental Para Análisis de Susceptibilidad Erosiva en la Cuenca Media y Alta del Rio Cañete y Determinación del Mapa de Erosión Lima Perú, determinó que en la cuenca alta y media del rio cañete solo el 15.13% de la cuenca analizada no presenta problemas graves de erosión y el 84.87% tienen pérdidas importantes de suelo. En todos los casos, son zonas sometidas a explotación agropecuaria intensiva, a un sobrepastoreo intenso, estando ubicados en zonas muy frágiles, sumado a ello la deforestación de los árboles nativos y aún más estas superficies suelen estar dominadas por pendientes fuertes y presentan litologías o recubrimientos favorables al desmantelamiento erosivo. En situaciones alarmantes se encuentran 54.24% de la cuenca presentando superficies con erosión muy alta, debido a la ausencia de cobertura vegetal o la eliminación de ella. El 49 % de la cuenca estudiada está dominado por pendientes superiores al 30%, lo que nos indica que estamos ante una topografía 18

19 abrupta, dominada por laderas pronunciadas que favorecen los procesos erosivos por el incremento de la velocidad del agua de escorrentía. Vázquez y Tapia (2002) en el estudio Cuantificación de la Erosión Hídrica Superficial en las Laderas Semiáridas de la Sierra Peruana, donde los resultados encontrados muestran que la tasa promedio de erosión en las laderas de la sierra es de ton/ha/año, que representa una lámina de pérdida suelo de 3.20 mm/año. Asimismo, se encontró que la construcción de zanjas de infiltración, redujo la pérdida de suelo en ton/ha/año lo que significa 1.47 mm/año. Estos resultados son de mucha utilidad, pues por primera vez se ha cuantificado las pérdidas de suelo. Ello servirá de base para la planificación de trabajos de conservación de suelos que podrán llevarse a cabo en esta importante región Fundamento teórico. Velázquez (2008) menciona que la investigación en erosión de suelos y su efecto en la producción agrícola comenzó en los años Durante 1940 y 1956, los científicos empezaron a desarrollar procedimientos cuantitativos para estimar la pérdida de suelos en el cinturón maicero de los Estados Unidos; varios factores fueron introducidos a una primera ecuación de pérdida de suelos, en la cual la pendiente y las prácticas culturales fueron consideradas. Se reconoció que la ecuación de pérdida de suelos podría tener un gran valor para la planificación de fincas y que la ecuación del cinturón maicero podría ser adaptada a otras regiones. En 1946, un grupo de especialistas llevaron a cabo un taller en Ohio para replantear los factores previamente utilizados y adicionaron un factor de lluvia. En 1954, el Departamento de Agricultura de los EEUU (USDA) y el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) establecieron el Centro Nacional de Datos de 19

20 Escorrentía y Pérdida de Suelos (CNDEPS) en la Universidad de Purdue, con el objetivo de localizar, ensamblar y consolidar todos los datos disponibles a través de los Estados Unidos. Velázquez (2008) indica que los factores de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE se desarrollaron mediante una unidad de evaluación llamada la parcela estándar; una parcela estándar es de una longitud de 22,13 metros sobre una pendiente uniforme de 9 por ciento en sentido longitudinal. La parcela fue labrada hacia arriba y hacia abajo de la pendiente y estuvo bajo barbecho continuo durante por lo menos dos años. La parcela estándar es simplemente resultado del desarrollo histórico de la USLE. Los datos básicos a menudo se obtenían de parcelas de 40,5 m2 (0.01 acres) de tamaño. Para una anchura adecuada de 1,83 metros (6 pies) se requería una longitud de parcela de 22,13 metros (72,6 pies). Gran parte de los datos se tomaron de las superficies que se desviaban de la parcela estándar y permitía obtener las escalas para el análisis estadístico que condujeron a la formulación de la USLE. Sin embargo, la parcela estándar se tomó como base para definir la variación en L, S, C, y P Marco conceptual Erosión del suelo. La erosión del suelo puede definirse como un fenómeno geológico complejo producido por el desprendimiento y transporte de partículas y material del suelo que se terminan depositando en otro lugar (Sylvia N. Crespí et al., 2007). La erosión geológica es un proceso natural y normalmente presenta tasas bajas, el problema surge cuando debido a la intervención del hombre comienza a producirse una erosión acelerada que impide que el suelo se regenere. Esto puede suponer un 20

21 peligro para el aprovechamiento de un territorio influyendo además de forma determinante en el riesgo de desertificación (Según el artículo 1 de La Convención de Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación: degradación de las tierras de zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas, resultan de diversos factores, tales como las variaciones climáticas y las actividades humanas, que se traduce en una pérdida de biomasa y productividad del suelo.). La erosión constituye uno de los problemas medioambientales y socioeconómicos más importantes a nivel global del siglo XXI. Se estima que una sexta parte del suelo mundial se encuentra afectado por erosión hídrica (Walling y Fang, 2003). El problema de la erosión requiere el reconocimiento de los procesos erosivos y el estudio de sus factores causales, para establecer políticas de conservación (Fournier, 1972) Tipos de erosión Erosión del suelo de forma natural. Natural y progresiva, es la erosión que se desarrolla alrededor de varios años y se desarrollan en torno de algo natural. Se le puede denominar erosión geológica, en esta erosión el proceso suele ser lento y se prolonga por millones de años, suelen intervenir la lluvia, nieve, frío, calor y viento. En los climas áridos es el calor que agrieta el suelo (pues este se expande) y el viento lleva granos de arena formando dunas y montes de baja altura. En este tipo de erosión los factores moldean perfectamente el paisaje, creando algo considerado hasta ahora bello e impresionante (ICONA, 1988) Erosión eólica. Se entiende por erosión eólica el proceso de disgregación, remoción y transporte de las partículas del suelo por la acción del viento. Este fenómeno de la erosión 21

22 eólica se favorece con vientos fuertes y frecuentes, superficies llanas expuestas al viento, suelo seco, suelto, de textura fina y poca materia orgánica. Con una inexistente o degradada estructura del suelo con condiciones de aridez, altas temperaturas y escasas precipitaciones Poca cubierta vegetal. Así un pastoreo abusivo, la quema de residuos agrícolas y el laboreo irracional pueden ser factores causantes de la erosión eólica. (ICONA, 1988) Erosión hídrica. La Erosión Hídrica es un proceso de disgregación y transporte de las partículas del suelo por acción del agua. Se trata de un fenómeno natural y lento, sin embargo, debida al uso intensivo de las tierras agrícolas y al manejo inadecuado, ha sido acelerado como consecuencia de tales actividades (FAO, 1984). La desagregación, transporte y sedimentación de las partículas del suelo por las gotas de lluvia y el escurrimiento superficial definen el proceso de erosión hídrica. Cuando llueve, gotas de hasta 6 mm de diámetro bombardean la superficie del suelo a velocidades de impacto de hasta 32 km por hora. y el impacto de la gota lanza partículas de suelo y agua en todas direcciones a una distancia de hasta 1m. (FAO, 1984) Etapas de la erosión hídrica La escorrentía y la erosión del suelo se inician con el impacto de gotas de lluvia sobre el suelo desnudo. Esta energía desagrega el suelo en partículas muy pequeñas que obstruyen los poros, provocando una selladura superficial que impide la rápida infiltración del agua (Guanca. 2010). 22

23 Figura 01. Etapas de la erosión hídrica. Fuente. (Derpsch et al, 1991). - Impacto de la gota de lluvia sobre el suelo desnudo (A), - Sus agregados son desintegrados en partículas minúsculas (B), - Que tapan los poros formando una selladura superficial (C), provocando el escurrimiento superficial del agua de lluvia. - El agua que escurre carga partículas de suelo que son depositadas en lugares más bajos cuando la velocidad de escurrimiento es reducida (D) Factores que originan la erosión hídrica. a. Factores climáticos. Los factores climáticos tienen un papel importante en la erosión hídrica, siendo las precipitaciones, tanto en su intensidad como en su duración, el elemento desencadenante del proceso. Cuando el volumen o la intensidad de la lluvia son altos y superiores a la velocidad de infiltración del suelo, se genera escurrimiento y consecuentemente la erosión (Farfán, 2002). 23

24 b. Características del suelo. Características de los suelos tales como su agregación, su textura, su capacidad de infiltración, entre otras, afectan su erosionabilidad. En la erosión por impacto es importante la estabilidad de los agregados del suelo. En la erosión por escurrimiento influyen la capacidad de infiltración y la textura. En los suelos de texturas gruesas, los valores de infiltración se mantienen altos y por lo tanto el escurrimiento es menor que en los suelos de texturas finas, que resultan más expuestos a la erosión (Guanca, 2010). c. La vegetación. La vegetación sobre la erosión hídrica, varía con la época del año, cultivo, grado de cobertura y desarrollo de raíces, se puede considerar que su efecto se relaciona directamente con la intercepción, velocidad de escurrimiento e infiltración. La presencia de una cobertura vegetal tiene influencia directa en la absorción de la energía de las gotas de lluvia y en la disminución de la velocidad de escurrimiento. En ausencia de dicha cobertura, en suelos desnudos, como los grandes pedalares producto del sobrepastoreo, los valores de pérdida de suelos son importantes (Guanca, 2010). d. La topografía. La topografía influye en el proceso a través de la pendiente. Debiéndose considerar su longitud, el grado de inclinación, magnitud y forma. Frecuentemente el grado de inclinación origina problemas más agudos que la longitud de la pendiente. En cuanto a la longitud de la pendiente, el efecto es variable de acuerdo a la naturaleza de la precipitación, a la cobertura vegetal y a la textura del suelo. La mayor longitud 24

25 de la pendiente hace aumentar el espesor de la lámina de escurrimiento o carga hidráulica (Guanca, 2010) Los usos de suelos y sus efectos en la erosión. El uso del suelo, es el uso que los seres humanos hacen de la tierra. El uso del suelo abarca la gestión y modificación del medio ambiente natural para convertirlo en un ambiente construido tal como campos de sembradío, pasturas, plantaciones forestales y asentamientos humanos. También ha sido definido como "las acciones, actividades e intervenciones que las personas realizan sobre un determinado tipo de superficie para producir, modificarla o mantenerla". Cada tipo de uso de la tierra presenta ciertas características propias en cuanto a la capacidad para cubrir y proteger la superficie, así como sus necesidades específicas en cuanto a prácticas de manejo. Por otro lado, cada tipo de tierra presenta cualidades y limitaciones que definen su capacidad para soportar un determinado tipo de uso. En este contexto, el uso de la tierra es fundamental para determinar un proceso de equilibrio dinámico capaz de mantenerse en el tiempo (Colter, H. 2010) Actividad humana y comportamiento de la tierra. Cuando el hombre ocupa y utiliza la tierra para vivir y producir para satisfacer sus necesidades básicas de alimentación, vestimenta y vivienda, introduce elementos nuevos en el conjunto de variables que mantienen el sistema en equilibrio. La actividad humana promueve cambios en la capa de vegetación natural que cubre la superficie, moviliza el suelo, posibilita el pisoteo del mismo al pastorear el ganado, lo que contribuye a reducir la permeabilidad de la capa superficial, afectando la capacidad del suelo para recibir y almacenar el agua, permitir el intercambio de gases y el desarrollo radicular de las plantas. 25

26 La actividad humana rompe el equilibrio y puede establecer un proceso acelerado donde el desgaste supera la formación, donde los cambios introducidos son más rápidos que las capacidades de mantenimiento y de recuperación de los ecosistemas (Ferran Conill, A. 2007). Al tratarse de cambios introducidos por la actividad humana, solamente a ella misma le comprende establecer un nuevo equilibrio que sea capaz de desacelerar y revertir los procesos de degradación y garantizar la calidad de la tierra para que esta pueda seguir supliendo las necesidades de la raza humana. Se discuten algunos de los aspectos más importantes de la actividad humana relacionados con la degradación de la tierra (Fournier, 1972) Agricultura pobre e inadecuada. Las técnicas agrícolas deficientes, tales como no permitir el suelo en barbecho y el uso de métodos de cultivo que le roban los nutrientes del suelo, pueden contribuir a la erosión hídrica. La agricultura pobre puede compactar ciertas capas de suelo, haciendo que sea menos capaz de retener el agua de lluvia y por lo tanto más propensos a la escorrentía. Los pesticidas y fertilizantes pueden aumentar la erosión del suelo, así filtrando el suelo de los nutrientes vitales y lo hace más vulnerable a los elementos. Las técnicas agrícolas deficientes aparecen más a menudo en el Tercer Mundo que en los países desarrollados, los agricultores suelen no usar el suelo adecuado y apto para la agricultura, quizá haciendo uso de suelos apto para pastoreo, forestación y hasta protección como suelos aptos para la agricultura, esto conlleva sin duda al factor de perdida de suelos la erosión (ICONA, 1988). 26

27 La tala Los árboles y las plantas mantienen el suelo juntos a través de sus sistemas de raíces, mientras protegen el suelo de las lluvias y la escorrentía con sus hojas. La rápida deforestación desarraiga estas fuerzas protectores, dejando el suelo vulnerable a los elementos. En áreas que experimentan fuertes lluvias, la deforestación puede crear rápidamente la escorrentía, la erosión del suelo y provocando enormes depósitos de sedimentos aguas corriente abajo. Según (Monga Baycom), la deforestación y la erosión del suelo resulta tan grave en Madagascar, que los astronautas pueden ver la escorrentía desde el espacio (Colter, H. 2010) El sobrepastoreo. Las técnicas deficientes del pastoreo crean problemas de erosión de la misma manera como otra actividad humana mediante la eliminación de las cualidades protectoras de la cubierta vegetal. Las ovejas, las vacas y otros animales de granja pastan limpiando un área determinada eliminando la vegetación que retiene el suelo en su lugar. Los responsables de las técnicas de pastoreo evitan el sobrepastoreo y permiten la oportunidad que se recupere la vida de las plantas, pero al permitir que los rebaños a pastar y dejar un área seca, los ganaderos aumentan el impacto de la erosión hídrica (Colter, H. 2010) La quema Sin duda la quema de coberturas vegetales tales como pastos, matorrales e incluso plantaciones forestales en zonas andinas es alarmante, las quemas desproporcionan protección e incluso eliminan el efecto protector que genera las 27

28 coberturas vegetales a los suelos sobre la fuerza erosiva de lluvia, del mismo modo se reduce la humedad es decir si no hay cubierta vegetal, aumenta la radiación solar y la exposición al viento y la fuerza de la lluvia, en tal sentido se incrementa el potencial erosivo y de sedimentación (Barrios, 2000). El proceso de erosión comienza con una inofensiva gota de agua. Las gotas de agua caen sobre la tierra con fuerza explosiva que pueden ser salpicadas tan alto como 3 pies y tan lejos como 5 pies. Una vez que la erosión (movimiento de las partículas del suelo de un sitio a otro por medio de la acción del agua, viento u otro efecto) ocurre, tiene como consecuencia final la sedimentación. Este es el proceso mediante el cual se acumulan partículas de tierra o suelo en el fondo de los cuerpos de agua (FAO, 1997). La sedimentación contribuye a la disminución del espacio disponible para almacenar agua en los ríos, los lagos y las quebradas. La erosión puede arrastrar residuos de productos químicos que se encuentran depositados sobre el terreno. Esto puede contaminar aún más los cuerpos de agua. Eventualmente, los nutrientes (como el nitrógeno y el fósforo) que son arrastrados, promueven el crecimiento desmedido de algas, las cuales bloquean el paso de la luz solar y compiten por el oxígeno disponible en el agua (FAO, 1997) Control de la erosión hídrica. La erosión hídrica genera la pérdida del suelo que contiene la mayor parte de la fertilidad. Por lo tanto es necesario controlarla adoptando prácticas de cultivo y producción que mantengan el buen estado del suelo y que eviten el impacto de las gotas de lluvia y el escurrimiento. La erosión se controla reduciendo la erosividad de los agentes erosivos y la susceptibilidad del suelo a la erosión. La erosividad 28

29 puede controlarse protegiendo el suelo con cobertura, reduciendo el volumen y pico del escurrimiento, reduciendo la longitud y magnitud de la pendiente, incrementando la rugosidad superficial. La susceptibilidad a la erosión hídrica puede reducirse mejorando el manejo del suelo, a través de la incorporación de rastrojo y produciendo rotaciones con pasturas (Mancilla, 2008). El cultivo en curvas de nivel, las terrazas, los desagües empastados y las represas de amortiguación, son prácticas estructurales que sostienen a las prácticas culturales como las labranzas conservacionistas. Estas prácticas estructurales son efectivas en el control y manejo del escurrimiento. La erosión laminar y la erosión en surcos, pueden ser controladas con las técnicas estructurales y con las labranzas conservacionistas como la Siembra Directa (Morgan, 1997). Así, el control de la concentración de escurrimiento se hace a través de terrazas y desagües, mientras que la desagregación del suelo, a través de la cobertura del mismo. La extensión en el uso de cualquier técnica en particular o combinación de ellas depende de la naturaleza y severidad del problema Metodologías para la estimación de la erosión hídrica Ecuación universal de perdida de suelo - USLE La Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (USLE) fue desarrollada a fines del año 1950 y se volvió ampliamente utilizada en planes de conservación de áreas cultivadas en la década de los años 60. A comienzos del año 1970 la USLE fue aplicada para muchos otros usos del suelo además de los utilizados en áreas cultivadas y para otras aplicaciones aparte de las usadas en los planes de conservación de suelos, también fue utilizada en 29

30 estimaciones de tazas erosivas a niveles de territorios extensos como cuencas y sub cuencas, sin duda es quizás la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE), la más aceptada entre las personas encargadas de la gestión de cuencas con fines de producción o de conservación (Dumas, 2002). El significado de universal radica en que incluye factores que universalmente son responsables de la erosión acelerada. Es un método que permite predecir la pérdida de suelo anual promedio causada por erosión laminar y en surcos. Además estima pérdidas anuales de suelo de largo plazo y permite guiar a los conservacionistas sobre adecuadas prácticas de cultivo, manejo y conservación. Involucra erosión hídrica acelerada y las pérdidas de suelo son informadas por unidad de área y para una unidad de tiempo (ton/ha/año). No toma en cuenta la deposición de sedimentos y establece que la pérdida A de suelo de un área, es el producto de cinco o seis factores causativos: A= R x K x LS x C x P Donde: A = Perdida anual de suelo (ton/ha/año) R = Factor de erosividad de la lluvia (MJ*cm/ha*h) K = Factor de erosionabilidad del suelo ((ton*ha*h/mj*ha*cm) LS = Longitud e inclinación de la pendiente (adimensional) C = Cobertura y uso de suelos (adimensional) P = Prácticas de conservación de suelos (adimensional) Factor de erosividad de la lluvia (R). Representa la energía con que las gotas de lluvia impactan en el suelo a determinada intensidad rompiendo los agregados superficiales en partículas de 30

31 tamaño transportable, se trata de un factor activo en el proceso de erosión. Para su cálculo se han diseñado numerosos índices que se han utilizado en modelos de predicción del riesgo de erosión, siendo el más conocido el factor R (Wischmeier, 1959) empleado por el Departamento de Agricultura de los EEUU (Rodríguez M.F. 2004). El factor R se obtiene a partir del análisis de información obtenida de estaciones pluviográficas, a partir del producto de la energía cinética liberada por la lluvia (E) y la máxima intensidad de precipitación durante un intervalo de 30 minutos (I30) de la tormenta (Eva Colotti Bizzarri, 1999). En muchas zonas donde no se cuenta con información suficiente se optó por aplicar la metodología del Índice de Fournier Moficado IFM o también llamado índice de agresividad de la lluvia. a. Índice de fournier modificado IFM. Este índice modificado toma en cuenta las precipitaciones de todos los meses de un año, tomando en cuenta que hay zonas cuyo régimen de precipitaciones presenta más de una máxima mensual así como también zonas donde los valores pluviométricos son en general elevados (Mancilla G.A. 2008) Sin duda alguna el IFM es el más aceptado y utilizado en lugares donde no se cuente con información pluviométrica detallada, dado cuenta que este índice obtiene resultados muy cercanos al factor R (Farfán, 2002) Factor de erosionabilidad del suelo (K). Este factor representa la respuesta del suelo a una determinada fuerza o mecanismo erosivo, es decir, la susceptibilidad que presenta el suelo a ser erosionado (Wischmeier et al.1978). 31

32 Este parámetro se obtiene a través de una ecuación de regresión que pone en relación el factor K con diversas propiedades del suelo como son su textura, estructura, permeabilidad, presencia de materia orgánica y profundidad (Guanca, 2010). Wischmeier y Smith (1978) también generaron un nomograma de Erosionabilidad en donde se ponen en relación de forma gráfica los valores de K con las propiedades anteriormente citadas del suelo. Este nomograma permite calcular el valor de K de forma gráfica y actualmente esta es la manera más extendida para hallar este parámetro (Wischmeier et al.1978) Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS). Este factor combina dos parámetros distintos: la longitud de la pendiente L y su ángulo de inclinación S. este factor LS representa la relación de pérdida de suelo que se espera por unidad de área en una pendiente determinada x en relación con la pérdida correspondiente en una pendiente del 9% y en relación de una longitud y con la de 22,13 metros de longitud. Este factor es uno de los más difíciles de calcular cuando no se aplica la USLE a escala de parcelas, donde los terrenos son uniformes tanto en grado de pendiente como en longitud de flujo (Barrios R A.G. 2000). Wischmeier y Smith (1978) propusieron una ecuación para el cálculo de este factor así como un nomograma, sin embargo en los últimos años han aparecido diversas ecuaciones que permiten calcular este factor. Entre ellas destaca la propuesta por (Renard et al 1997, Foster et al, 1977 citado por Barrios y Quiñonez, 2002) basada en la acumulación del flujo o caudal y la inclinación de la pendiente. 32

33 Esta fórmula es la más utilizada en trabajos donde se implementa la USLE en un sistema de información geográfico SIG para evaluar la pérdida de suelo sobre amplios territorios. Entonces el flujo acumulado de capa raster queda expresado como un número o conjunto de celdas (derivadas de las fases del proceso de delimitación de cuencas) y el tamaño de la celda es la longitud del tamaño de un lado de las celdas (Barrios R., A.G. 2000). Cabe señalar que debido a la dificultad que supone la deducción de este factor encontramos algunos autores que dejan el valor de L constante y únicamente incorporan el valor en porcentaje de las pendientes S en este cálculo. (Dumas, 2012), Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C). El factor vegetación representa el grado de protección que un determinado tipo de cubierta vegetal ofrece al suelo, ya que como hemos visto contribuye a frenar la erosión del suelo. Para el cálculo de este parámetro existen tabulaciones mas no ecuaciones (Mancilla Escobar, 2008). Wischmeier y Smith (1978) propusieron en su modelo valores entre el 0 y 1 para este parámetro que dependerá del tipo de vegetación existente y de su grado de cobertura. Este factor supone un factor decisivo en la USLE ya que por muy abrupto que sea el terreno si la vegetación se encuentra bien desarrollada la erosión será leve. Haciendo un repaso por la literatura existente encontramos diferentes métodos para el cálculo de este factor. La gran mayoría de los estudios se apoya en estudios de campo previos, para observar la naturaleza de la cobertura y tras una clasificación de la misma se asignan los valores estimados por Wischmeier y Smith o por otros organismos como el ICONA, FAO, UNESCO y entre otros autores. 33

34 Factor de prácticas de conservación (P). Representa la relación existente entre las pérdidas de suelo que tienen un lugar bajo determinada práctica de conservación de suelo y las pérdidas que ocurren en la misma área sin que existan prácticas de conservación, este parámetro toma valores entre 0 y 1. Las prácticas incluidas en este término son: las curvas de nivel, los cultivos en faja (cultivos alternados sobre contornos), zanjas de infiltración en protección de pastos y las terrazas entre otros (Ferran conill, 2007). En numerosas ocasiones los estudios en los que se aplica la USLE no consideran este factor bien por falta de información disponible al respecto o por no existir prácticas de conservación en la zona de estudio Herramientas para el análisis espacial Sistema de Información Geográfica (SIG) En los últimos años gracias al desarrollo de las nuevas tecnologías de información geográfica (TIG) se han visto a la luz una gran cantidad de artículos y trabajos que emplean estos sistemas (SIG sistemas de información geográfica y Teledetección en su mayoría) para llevar acabo análisis de erosión a muy diferentes escalas (Dumas, 2012). Los sistemas de información geográfica presentan grandes ventajas a la hora de implementar un modelo para el análisis de erosión, ya que permiten: - Manejar, procesar y operar gran cantidad de datos alfanuméricos que permiten el cálculo de las distintas variables implicadas en el modelo, pudiendo obtener como resultado una capa para cada factor de la ecuación matemática. 34

35 - Ejecutar operaciones y análisis entre capas. - Observar la distribución espacial de los resultados. - Crear escenarios posibles. - Visualizar y generar cartografía que muestre de forma clara y concisa los resultados obtenidos. La bibliografía presenta gran cantidad de estudios en los que se emplean los Sistemas de Información Geográfica para aplicar modelos predictivos de erosión a muy diferentes escalas, es por eso la importancia del uso de estas tecnologías para realizar análisis espaciales. 35

36 3.1. Ubicación del área de estudio. III. MATERIALES Y METODOS Ubicación geográfica. La subcuenca del río Shullcas se encuentra ubicada entre las coordenadas geográficas 11 52ʾ9 ʾʾ y 12 5ʾ6ʾʾ de Latitud Sur; 75 4ʾ24ʾʾ y 75 13ʾ56ʾʾ de Longitud Oeste, presentando altitudes que van desde los 3,190 a 5,110 m.s.n.m. La subcuenca del río Shullcas abarca una superficie de 23, ha, ver figura Ubicación política. La subcuenca del río Shullcas abarca territorios de los distritos de El Tambo y Huancayo pertenecientes a la provincia de Huancayo del departamento de Junín. Asi mismo dentro de la subcuenca se encuentran los centros poblados de Cullpa Alta, Cullpa Baja, Uñas Alto, Uñas, Vilcacoto, Cochas Chico, Cochas Grande, Pañaspampa, Chamiseria y la comunidad de Acopalca. De la misma manera hidrográficamente la subcuenca del río Shullcas, por el norte limita con la subcuenca del Tulumayo y parte de la subcuenca del Achamayo, por el oeste limita con parte de la subcuenca del Achamayo e intercuencas del Mantaro, por el lado sur con intercuencas del Mantaro y la subcuenca del Chanchas y finalmente por el lado este limita con la subcuenca del Parihuanca y el departamento de Huancavelica. 36

37 Figura 02. Localización y Ubicación del área de estudio. Fuente. Elaboración propia Descripción del área de estudio. Del área de estudio se muestra las siguientes principales características Climatología y meteorología Temperatura. La temperatura media anual en la parte baja de la subcuenca fluctúa entre los 12 C a 14 C, mientras tanto la temperatura media anual en las faldas del nevado huaytapallana fluctúa de 0 C a 2 C y en la zona de la comunidad de Acopalca ubicado en la parte media fluctua de 6 C a 8 C de promedio anual Precipitación. La precipitación en la parte baja de la subcuenca del río Shullcas fluctúa entre los valores de 550 a 650 mm promedio anual y en las partes más altas fluctúan entre los valores de 750 a 850 mm promedio anual. 37

38 mm La tabla 01 y la figura 03; muestra las estaciones aledañas a la subcuenca del Shullcas con precipitación acumulada anual, donde la precipitación la más alta es de mm en el año 2012 registrada en la estación de Runatullo, ahora la más baja es de mm registrada también en la estación de Runatullo el año Años Santa Ana Tabla 01. Precipitación Acumulada Anual Estaciones Comas Huayao Ingénio Jauja Laive Ricrán Runatullo San Juan de Jarpa Viques Fuente. Elaboración propia basada en datos del SENAMHI. Figura 03. Precipitación acumulada anual. Santa Ana Comas Huayao Ingénio Jauja Laive Ricrán Runatullo San Juan de Jarpa Viques Años Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla

39 Hidrología El río Shullcas es de régimen nivo lacustre ya que, cuenta con la presencia de 28 lagunas de los cuales es alimentado por las lagunas Chuspicocha, Huacracocha y Lazo Huntay y esta a su vez por la fusión del hielo glaciar nevado Huaytapallana, de allí que el caudal es permanente, 3 de las lagunas tienen superficies mayores a 10 ha, siendo Huacracocha la laguna con mayor superficie de ha. Por su cauce discurren agua durante todo el año, con caudales mayores y de color marrón en los meses de diciembre a abril; el resto del año el agua es cristalina y transparente pero en menor caudal. La red de drenaje del sistema hidrográfico Shullcas está conformada por km de longitud total, de los cuales el cauce principal suma la longitud de km. El río Shullcas es tributario del rio Mantaro, con una producción total de 75 MMC. La subcuenca está dividida en 10 unidades hidrográficas menores o microcuencas, así tenemos: microcuenca de la quebrada Chuspe, microcuenca de quebrada Anlayaco, microcuenca de la quebrada Ronda, microcuenca de la quebrada Erbacio, microcuenca de la quebrada Ucushcancha, microcuenca de la quebrada Achapa, microcuenca de la quebrada Rajahuay, microcuenca de la quebrada Huatupalla, microcuenca de la quebrada Llamiocc y microcuenca de la quebrada Uruncancha Cobertura vegetal y uso de suelos. La tabla 02, muestra la cobertura vegetal y el uso actual de suelos de la sub cuenca del río Shullcas, donde se evidencia la predominancia de pajonales y el césped de puna, las cuales representan el 50.87% y 15.85% respectivamente de la superficie total. 39

40 De la misma manera, las plantaciones forestales ocupan un total de ha representado el 2.41% de la superficie total de la subcuenca del río Shullcas. Tabla 02. Cobertura vegetal y uso de Suelos Subcuenca del Shullcas Categoría Descripción Símbolo Superficie ha. % Áreas abiertas, sin o con poca vegetación Áreas con plantaciones forestales Afloramiento rocoso Ar Sin vegetación Sv Vegetación quemada Vq Plantaciones forestales Pf Áreas urbanas Poblados Pb Mosaico de cultivos anuales Terrenos sin uso y/o improductivos Cultivos extensivos con riego Cer Cultivos extensivos en secano Ces Lagunas Lg Nevados Nv Zonas con praderas naturales Bofedales Bf Césped de puna Cp Pajonales Pj Zonas con vegetación Matorral húmedo Mh arbustiva natural Total Fuente. Elaboración propia, en base a imágenes satelitales y muestreo de campo Taxonomía de suelos. La tabla 03, muestra los tipos de suelos en base a la clasificación taxonómica del ZEE Junín para la subcuenca, donde se clasificó de acuerdo al orden, suborden y subgrupo, de esta manera el tipo de suelo que ocupa mayor superficie a nivel de la subcuenca son los Entisols llegando a ocupar ha haciendo un total de 53.43%, caso contrario los tipos de suelos que ocupan menos superficie a nivel de la subcuenca son los Histosols con ha equivalente a 3.56% de la subcuenca, así mismo tenemos superficies que son ocupadas por lagunas, nevado y poblados que suman un total de ha equivalente al 11.95%. 40

41 Tabla 03. Taxonomía de suelos Orden Sub Orden Sub Grupo Superficie. ha. % Inceptisols Ustepts Andic Dystrustepts Entisols Orthents Aquic Ustorthents Histosols Hemists Hydric Cryohemists Entisols Orthents Lithic Ustorthents Inceptisols Ustepts Typic Calciustepts Mollisols Ustolls Typic Calciustolls Entisols Orthents Typic Cryorthents Inceptisols Ustepts Typic Haplustepts Entisols Orthents Typic Ustorthents Inceptisols Cryepts Typic Dystrocryepts Otros (Lagunas, Nevado, Poblado) Total Fuente. Elaboración propia, basada en el ZEE - Junín Ecología La tabla 04, muestra la clasificación de zonas de vida según la metodología de L.R. Holdrige, que se fundamenta tanto en criterios bioclimáticos como parámetros que definen la composición florística de la zona y el mapa de zonas de vida realizado por el Fortalecimiento de Capacidades para la Zonificación Ecológica y Económica ZEE Junín, en tal sentido a nivel de la subcuenca del río Shullcas se presenta 5 Zonas de Vida. Tabla 04. Zonas de vida Subcuenca del Shullcas Zonas de Vida Símbolo Superficie ha. % Nival Tropical NT Tundra Pluvial Alpino Tropical tp - AT Páramo muy Húmedo Subalpino Tropical pmh - SaT Bosque Húmedo Montano Tropical bh - MT Bosque Seco Montano Bajo Tropical bs - MBT Fuente. Elaboración propia, basada en el ZEE - Junín. Total

42 Bosque seco montano bajo tropical (bs-mbt). Esta formación ecológica ocupa una superficie aproximada de ha, la cual representa el 3.81 % del área total de la subcuenca. Se localiza por debajo de los msnm, hasta el nivel del río, Mantaro, caracterizada por presentar un clima subhúmedo y templado, con precipitaciones pluviales anuales que fluctúan entre 400 y 700 mm aproximadamente, según se trate del nivel inferior o superior de la formación, respectivamente y la temperatura media anual oscila entre 15 y 12 C. El potencial climático de esta Zona de Vida permite el desarrollo de una agricultura de secano, con riego suplementario, debido a la escasa precipitación pluvial existente, siendo los cultivos más apropiados el maíz, trigo, papa, haba, arveja, hortalizas, y algunos frutales adaptados Bosque húmedo montano tropical (bh-mt). Esta formación ocupa una superficie de ha, la cual representa al % del área total de la subcuenca. Se localiza entre y msnm, caracterizada por presentar un clima húmedo con una eficiencia hídrica adecuada para los fines agropecuarios y forestales. Las precipitaciones anuales fluctúan entre 500 y 900 mm y la temperatura media anual oscila entre 12 y 9 C. Esta zona de vida constituye la zona de agricultura de secano por excelencia, donde se cultivan preferentemente especies nativas de alto valor alimenticio, como: "papa", "ulluco", "mashua", "chocho o tarhui", "quinua", "cebada", "haba" y "arveja" Páramo muy húmedo subalpino tropical (pmh-sat). Esta formación ecológica ocupa una superficie de ha., la cual representa el % del área total de la subcuenca. Se localiza entre y msnm, 42

43 caracterizada por presentar un clima per húmedo y frígido, con precipitaciones que fluctúan entre 600 y mm aproximadamente, según se trate del nivel inferior o superior de la formación, respectivamente, la temperatura media anual oscila entre 6 y 3 C, con ocurrencia diaria de temperaturas de congelación. Figura 04. Mapa de zonas de vida Fuente. Elaboración propia basada en el ZEE Junín El relieve topográfico es por lo general accidentado, con laderas empinadas a muy empinadas con pendientes que fluctúan entre los 25 a más de 50%. El valor 43

44 agrícola de esta Zona de Vida es escaso, debido principalmente a las bajas temperaturas; sin embargo, dentro de esta zona se encuentran las pasturas de mejor capacidad productiva, para el sostenimiento de una ganadería básicamente de ovinos y/o camélidos Tundra pluvial alpino tropical (tp-at). Ocupa una superficie de ha, que representa el % del área total de la subcuenca. Se localiza sobre los msnm el clima se caracteriza por ser super húmedo y frígido a gélido, con precipitaciones pluviales anuales mayores de mm; donde la temperatura media anual, oscila entre 3,0 Cy 1,5 C Nival tropical (NT). Ocupa una superficie de ha, que representa el 1.01 % del área total de la subcuenca. Se localiza sobre los msnm, se encuentra ocupando áreas de peñascos o rocas, generalmente sin cubierta edáfica ni vegetal, a excepción de espacios muy reducidos. Las únicas formas de vida son minúsculas líquenes y crustáceos que se fijan en las rocas. La temperatura media anual generalmente se encuentra por debajo de 1,5 C y el promedio de precipitación total anual es variable entre 700 y más de 1000 mm. Por lo cual en esta Zona de Vida se presentan las condiciones climáticas más extremas de la subcuenca; sin embargo, constituye el potencial hídrico que discurre permanentemente durante todo el año, el cual es aprovechado en las partes más bajas para diferentes usos: agropecuario, potable, piscícola, etc. 44

45 3.3. Materiales y equipos Materiales de campo. - Mapa base de Imagen satelital. - Mapa base de cobertura vegetal y uso actual de suelos. - Mapa base de taxonomía de suelos. - Mapa base de pendientes. - Bolsas para muestras de suelo. - Etiqueta de muestras de suelo. - Lápices y lapiceros. - Ficha de muestras de (Cobertura vegetal y/o uso de suelos, prácticas de conservación de suelos y longitud e inclinación de la pendiente). - Wincha de 50 metros. - Flexómetro de 5 metros. - Lampa plana. - Balde de plástico. - Cuchillo. - Capota impermeable para la lluvia. - Botas de jebe Equipos de campo. - Motocicleta lineal motor Wanxin. - Receptor GPS Garmin Extrex Legend. - Celular Android con Aplicación GPS Essential. - Cámara fotográfica digital. - Brújula Brunton con clinómetro. 45

46 Materiales de gabinete. - Información histórica de precipitation acumulada mensual Nomograma del factor LS de la USLE. - Nomograma der factor K de la USLE. - Resultado de los análisis de suelos. - Carta Nacional versión digital a escala 1/ Base de datos espaciales en digital del departamento de Junín (GRJ ZEE). - Modelo de elevación digital en base a curvas de nivel (MED). - Modelo de elevación digital del servidor Aster geo DEM. - Imagen satelital del año 2000 y Mapa de taxonomía de suelos. - Sofwares: ArcGis v10.2, Sas Planet v15, GPS Essential APP, Easy GPS, ENVI v5.1., Microsoft Excel, Microsoft Word y Microsoft Power Point Equipos de gabinete. - Computadora estacionaria Intel Core i3. - Computadora portátil (laptop) Intel Core i USB de 8GB Metodología. - Método: El método que se utilizó en la investigación es Analítico Sintético - Tipo: El tipo de investigación es aplicada también conocida como práctica o empírica, debido a que este tipo de investigación busca la generación de conocimiento con aplicación directa a los problemas de la sociedad y es de enfoque cuantitativo debido a que se utilizó un modelo matemático 46

47 - Diseño no experimental de corte longitudinal: Debido a que no se manipulo ninguna de las variables independientes y la toma de datos se realizó para el año 2000 mediante imágenes satelitales y para el año 2013 los datos tomados en campo, así mismo el nivel de la investigación es descriptiva, debido a la descripción del estudio en base al comportamiento de sus factores. - Universo: Erosión hídrica, - Población: Estuvo constituida por la subcuenca del río Shullcas la cual está constituida por tipos de cobertura vegetal y/o usos de suelos, variabilidad topográfica, precipitación y edáfica. - Muestreo intencional: Direccionado en base a información secundaria. Así también como métodos específicos para cada objetivo se utilizaron metodologías las cuales se describen a continuación Estimación de la erosión hídrica aplicando la ecuación universal de pérdida de suelos - USLE. Para evaluar la pérdida de suelos por la erosión hídrica se utilizó la metodología de la ecuación universal de pérdida de suelos EUPS o sus siglas en inglés (USLE - Universal Soil Loss Equation), el cual se desarrolla de la siguiente manera: A = R K LS C P (Ecuación 1) Donde: A = Perdida anual de suelo (ton/ha/año) R = Factor de erosividad de la lluvia (MJ*cm/ha * h) K = Factor de erosionabilidad del suelo (ton*ha*h/mj*ha*cm) 47

48 LS = Longitud e inclinación de la pendiente (adimensional) C = Cobertura vegetal y uso de suelos (adimensional) P = Prácticas de conservación de suelos (adimensional) De acuerdo a Wischmeier et al. (1970) Con el producto de los factores RKLSCP se estima la Erosión hídrica real teniendo en cuenta todos los factores. Ahora también esta metodología indica que al realizar el producto con solamente los factores RKLS, donde se establecen la influencia de los factores físicos del lugar, poco modificables por el hombre, nos representan la pérdida de suelos que ocurriría en un sitio si todo el año el suelo estuviese desnudo, es decir se daría una erosión potencial. Factores R X K Erosión Hídrica Real X L X S Erosión Hídrica Potencial X C X P Figura 05. Esquema metodológico de la erosión hídrica real y potencial. Fuente. Elaboración propia. 48

49 Factor de erosividad (R). Este factor es estimado en base a registros de estaciones pluviográficas para determinar la intensidad con la cual se precipita la lluvia en un determinado tiempo. Sin embargo por la falta de información de datos pluviográficos, algunos estudios estimaron relaciones entre el factor de erosividad pluvial o factor R con el Indice de Fournier Modificado (IFM) o también llamado índice de agresividad de la lluvia, ya que estos se pueden calcular tomando en cuenta el registro de precipitación en base a estaciones pluviométricas, en tal sentido se obtuvo información de precipitación mensual de 14 años, de 10 estaciones cercanas al área de estudio. A continuación se les muestra las estaciones meteorológicas de donde se obtuvo información de datos pluviométricos mensuales. Estación Tabla 05. Estaciones meteorológicas Coordenadas UTM Altitud Distrito (m.s.n.m) Este Norte Provincia Santa Ana El Tambo Huancayo Comas Comas Concepción Huayao Huachac Chupaca Ingenio Quichuay Huancayo Jauja Jauja Jauja Laive Yanacancha Chupaca Ricran Ricrán Jauja Runatullo Comas Concepción San Juan de Jarpa San Juan de Jarpa Chupaca Viques Viques Huancayo Fuente. Elaboración propia basada en datos del SENAMHI. a. Análisis de series temporales. Según FAO (1980) para mejores resultados se pueden utilizar registros de datos mensuales de precipitación de al menos 10 años, en este caso para nuestro estudio 49

50 se utilizaron datos de 14 años desde el año 2000 hasta el año 2013, para determinar el factor de erosividad R promedio. b. Índice de fournier modificado (IFM). Según Arnoldus H.M. (1980) mediante el método del IFM se logra determinar el índice de agresividad de la lluvia o índice de erosividad, con el cual la lluvia actúa sobre la superficie del suelo. El cálculo de este método se basa en el uso de registros de precipitación mensual y la precipitación total anual. IFM 12 i 1 pi P 2 (Ecuación 2) Donde: IFM = Indice de Fornier Modificado (mm) pi P = Precipitación del mes i, o de cada mes del año (mm) = Precipitación total anual (mm) c. Relación del IFM con el factor de erosividad R. Según Farfán (2002), indica que se tiene que determinar el IFM para los meses secos (Mayo Setiembre) y meses húmedos (Octubre Abril) para el caso de Huancayo, posterior a ello aplicar las siguientes fórmulas para determinar el factor de erosividad R en relación al IFM para los mese secos y húmedos. - Meses secos. 2 R * I IFM * * I (Ecuación 3) 50

51 Donde: R = factor de erosividad para los mese secos (MJ*cm/ha * h). IFM = Indice de fournier modificado para los meses secos. I = (variable indicadora 1 ). - Meses húmedos. R * I * I e * IFM (Ecuación 4) Donde: R = factor de erosividad para los mese húmedos (MJ*cm/ha * h). IFM = Indice de fournier modificado para los meses húmedos. I = (variable indicadora 1 ) e = , (número de Euler). Una vez obtenido los valores de los factores de erosividad R para los mese secos y para los mese húmedos por cada año de estudio, estos se sumaron y se obtuvo un único valor de factor R por año y finalmente se promedió para los 14 años por estación. d. Análisis espacial para la obtención de isoerodentas para la subcuenca del río Shullcas. En base a datos anuales de factor de erosividad R promedio obtenidas por cada estación se obtuvo valores para todo el ámbito de estudio mediante la metodología de Wischmeier & Smith, (1978) donde se generó líneas imaginarias a nivel de la subcuenca llamados isoerodentas, donde estas líneas contienen datos de factor de 51

52 erosividad R, para tal fin se hará uso de herramientas de sistemas de información geográfica SIG con la utilización del modelo de interpolación Spline donde este método nos sirve para generar valores para superficies entre datos puntuales tales como el análisis de variables climáticas. El método spline se utiliza de la siguiente manera: - Utiliza un método de interpolación que estima valores usando una función matemática que minimiza la curvatura general de la superficie, lo que resulta en una superficie suave que pasa exactamente por los puntos de entrada - Este método es generado en base a datos puntuales generando una superficie con una curva suave entre los puntos de apoyo de tal manera que se genere información para espacios entre los datos puntuales. Este análisis re realizo para cada año de estudio obteniendo información en base a datos puntuales obtenidas de las estaciones meteorológicas, posterior a ello se generó información a nivel de la subcuenca del río shullcas para finalmente generar el mapa del factor de erosividad R promedio la cual se le caracterizo de acuerdo a la tabla 06 establecida por FAO (1980). Tabla 06. Clasificación del Factor de Erosividad R Rango Factor R Clasificación 0-60 Muy bajo Bajo Moderado Alto >160 Muy alto Fuente: FAO (1980). 52

53 Factor de erosionabilidad (K) El factor de erosionabilidad K, se determinó en base a muestras de suelos tomadas en la zona de estudio, los cuales se analizaron en laboratorio para obtener datos de textura, estructura, permeabilidad y porcentaje de materia orgánica. a. Densidad y tipo de muestreo. En este caso el muestreo es de tipo intencional dirigido en referencia a las unidades de los sub grupos de la clasificación taxonómica establecida según la zonificación ecológica y económica (ZEE Junín 2013) basados ellos en el Soil Taxonomy del USDA, para tal sentido se utilizó un mapa base de campo para la recolección de las muestras, a estas muestras se les determino una clave de campo tal y como se muestra en la tabla 07. Ahora el método de obtención de muestras fue de acuerdo a Gutiérrez (2011), donde nos indica que se tiene que sustraer la capa superficial arable de los suelos entre m de profundidad con un ancho de 0.15m x 0.15m aproximado, obteniendo así un 1kg de peso promedio por muestra. Tabla 07. Codificación según sub grupo Orden Sub Orden Sub Grupo Clave Inceptisols Ustepts Andic Dystrustepts A Entisols Orthents Aquic Ustorthents B Histosols Hemists Hydric Cryohemists C Entisols Orthents Lithic Ustorthents D Inceptisols Ustepts Typic Calciustepts E Mollisols Ustolls Typic Calciustolls F Entisols Orthents Typic Cryorthents G Inceptisols Ustepts Typic Haplustepts H Entisols Orthents Typic Ustorthents I Inceptisols Cryepts Typic Dystrocryepts J Fuente. Elaboración propia basada en el ZEE Junín. 53

54 b. Determinación del factor de erosionabilidad (K). Figura 06. Triángulo de permeabilidad de suelos. Fuente. Soil Taxonomy del USDA Figura 07. Nomograma del factor K. Fuente. Wischmeier & Smith, (1978). 54

55 - Este factor se determina en base a los resultados de los análisis de las muestras de suelos obtenidas en la zona de estudio, para ello se utiliza el triángulo de permeabilidad de la figura 06 para contrastar los datos de permeabilidad, de igual modo el nomograma de factor K de la figura 07, para estimar el factor K según Wischmeier & Smith, (1978). - Posterior a la utilización de los nomogramas de permeabilidad y factor K, con los resultados de suelos obtenidos se empleó la (ecuación 5) propuesta por Wischmeier (1971), donde de igual manera se calcula el factor K. K = [( M 1.14 (12 a)] (b 2) (c 3)] (Ecuación 5) Donde: M = Factor representativo de la textura (100 -%arcilla) x (%limo + arena muy fina). a = % de materia orgánica. b = n correspondiente a la estructura (nomograma). c = clase de permeabilidad del perfil (nomograma). - Finalmente se promedió los resultados obtenidos por el nomograma y la ecuación de regresión. c. Análisis espacial y generación del mapa del factor de erosionabilidad K. Este proceso se realizó mediante la utilización de herramientas de sistemas de información geográfica SIG, para el análisis y la generación del mapa del factor K en base a la información del mapa de taxonomía de suelos del ZEE Junín (2013) y la codificación establecida en la tabla 07, así mismo posterior a ello se realizó la 55

56 siguiente clasificación según la Soil and Water Conservation Society (1995) de la tabla 08, donde nos muestra el grado de erosionabilidad de acuerdo al factor K del suelo y para tal resultado se elaboró su respectivo mapa. Tabla 08. Grado de erosionabilidad de acuerdo al factor K Textura K Grado Motivo Finas Bajo Resistencia al desprendimiento Gruesas Bajo Escaso escurrimiento Medias Moderado Moderada Susceptibilidad al escurrimiento Limosas Alto Susceptibilidad a la erosión. Fuente. Soil and Water Conservation Society (1995) Factor de longitud e inclinación de la pendiente (LS). a. Análisis espacial y generación del mapa del factor (LS). Según Renard et al. (1997), para calcular el factor topográfico LS, en territorios donde las parcelas o áreas a evaluar no sean estándares en relación a los 22.13m de longitud y 9% de pendiente, se utiliza los sistemas de información geográfica, debido que a nivel de la subcuenca del Shullcas se muestra variabilidad de inclinaciones y longitudes de pendientes, en base a los siguientes procesos. - En primer lugar se generó un Modelo de Elevación Digital MDE en base a las curvas de nivel utilizando las herramientas de sistemas de información geográfica SIG, estas curvas de nivel cada 50m se obtuvo de la carta nacional del IGP Instituto Geofísico del Perú. - Posterior a ello, para estimar el sub factor L se utilizó la herramienta Raster Calculator del programa Arc Gis para su utilización en las siguientes formulas mediante la metodología de (Foster et al, 1977 citado por Barrios y Quiñones, 2000) y (Desmet & Govers, 1966 citado por Velázquez, 2008), 56

57 donde considera el área aportadora unitaria a la entrada o tamaño de u pixel del raster. L = (A (i,j)+d 2 ) m+1 A(i,j) m+1 D m+2 (22.13) m (Ecuación 6) Donde: m = F (1 + F) (Ecuación 7) L = Factor de longitud de la pendiente, m = Exponente adimensional, A (i,j) = es el área aportadora unitaria a la entrada de un pixel (celda), D es el tamaño del pixel del raster y F = se define en la ecuación 8. F = sin (sin ) (Ecuación 8) Donde: = Pendiente en grados, el cual lo multiplicaremos por para obtener información en radianes, tal como lo solicita la ecuación. - Luego se generó el raster de pendiente del terreno en grados, haciendo uso de la herramienta de Slope del programa de sistemas de información geográfica ArcGis Ahora una vez obtenida la información de pendientes en grados, nuevamente se utilizó la herramienta Raster Calculator para calcular el sub factor S de inclinación de la pendiente, a nivel de la subcuenca del Shullcas, mediante la condición propuesta por (McCOOL et al, 1987, 1989, 57

58 citado por Barrios y Quiñonez, 2000), donde compara la pendiente de cada pixel con la pendiente unitaria de valor 9%. S (i,j) = { 10.8 sinβ (i,j) tanβ (i,j) < sinβ (i,j) 0.5 tanβ (i,j) 0.09 (Ecuación 9) - Finalmente con la utilización de la herramienta Raster Calculator del programa de sistemas de información geográfica Arc Gis 10.2 se multiplica los sub factores L y S para obtener una capa raster con valores del factor topográfico LS a nivel de la subcuenca del Shullcas. DEM Modelo de Elevación Digital Pendiente Grados Flujo de Dirección SubFac - F SubFac - S Flujo de Acumulación SubFac - M SubFac - L FACTOR LS Figura 08. Esquema metodológico para obtener el factor LS. Fuente. Elaboración propia. 58

59 b. Validación y generación del mapa del factor LS. - Se realizó la validación en campo en base a la información obtenida anteriormente, haciendo uso del nomograma para el factor LS establecido por Wischmeier y Smith (1978), de esta manera logrando contrastar los datos generados en gabinete con la información de campo, para finalmente obtener el mapa del factor de longitud e inclinación de la pendiente LS o también llamado factor topográfico. Figura 09. Nomograma del factor LS. Fuente. Wischmeier y Smith (1978). 59

60 Factor de cobertura vegetal y uso de suelos (C). a. Elaboración y validación del mapa de cobertura vegetal y uso de suelos para los años 2000 y El factor C se determinó de manera distribuida a nivel de la subcuenca del Shullcas, empleando el uso de imágenes satelitales del año 2000 y 2013 y como información secundaria los mapas digitales en formato shape del estudio temático de uso y cobertura de la tierra para la zonificación ecológica y económica del departamento de Junín ZEE. - Se consideró necesaria la utilización de una leyenda jerárquica que define tipos de coberturas mutuamente excluyentes y homogéneas a diferentes escalas. Teniendo en cuenta la necesidad de trabajar bajo una metodología estándar y conociendo del esfuerzo realizado por el MINAM y la Universidad Agraria la Molina en el marco del proyecto análisis de las dinámicas de cambio de cobertura de la tierra en la comunidad Andina en este mismo sentido, se utilizó la metodología utilizada por el MINAM para determinar la cobertura vegetal y uso de suelos. Procesamiento Digital Mapa de cobertura vegetal y Usos de suelos FACTOR C IMAGENES SATELITALES Clasificación Supervisada Validación de campo Figura 10. Esquema metodológico para obtener el factor C Fuente. Elaboración propia. 60

61 - Posterior a los mapas de uso y cobertura vegetal elaborados en gabinete con la metodología mencionada anteriormente, se pasó a realizar la validación de campo tomando muestras georeferenciadas en campo para realizar los ajustes necesarios y obtener de esta manera una mayor aproximación. b. Estimación de valores para el factor C. - Finalmente se usaron las tablas publicadas por investigadores que definen los valores del factor C para los diversos usos y coberturas vegetales adaptados a las zonas andinas, en este caso a la subcuenca del río Shullcas, para tal sentido se muestra la siguiente tabla. Tabla 09. Factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos Símbolo Cobertura vegetal y uso de suelos Factor C Fuente Bf Bofedales Jung et al - FAO, 1989 Cp Césped de puna Corrales Cer Cultivos extensivos con riego ICONA, 1982 Ces Cultivos extensivos en secano ICONA, 1982 Mh Matorral húmedo Wischmeier y Smith, 1978 Pj Pajonales Wischmeier y Smith, 1978 Pf Plantaciones forestales Corrales Sv Sin vegetación CATIE, Roose, 1977 Vq Vegetación quemada FAO, 1989 Fuente. Elaboración propia, en base a bibliografía citada Factor de prácticas de conservación de suelos (P). Las prácticas de conservación de suelos minimizan el efecto del flujo del agua sobre el suelo de tal manera que resta el efecto erosivo, para este caso se asumirá un 61

62 valor del factor P igual a 1, debido a que en las zonas agrícolas de la subcuenca del río Shullcas no se aplican prácticas de conservación de suelos Determinación de los niveles de erosión hídrica real y potencial. En base a los valores de los factores R, K, L, S y C de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE, se realizó una multiplicación de las capas obtenidas para la subcuenca del Shullcas obteniendo valores estimados de erosión en ton/ha/año para la erosión hídrica real, en tanto para obtener la erosión hídrica potencial se multiplico los factores R, K, L y S tal y como se muestra en la siguiente esquema. Factor R X Factor K Erosión Hídrica Real X Erosión Hídrica Potencial Factor LS X Factor C Figura 11. Esquema metodológico para la obtención de la erosión hídrica real y potencial. Fuente. Elaboración propia. 62

63 Posterior a la obtención de la capa resultante de erosión hídrica real y potencial, según la metodología aplicada por la FAO (1980), se clasificó de la siguiente manera: Símbolo Tabla 10. Niveles de la erosión hídrica real y potencial Nivel Erosivo Rango (ton/ha/año) 1 Erosión nula o ligera < 10 2 Erosión moderada Erosión alta Erosión muy alta > 200 Fuente. FAO (1980), Citado por Ramos (2001), Guanca (2010). - Erosión nula o ligera (<10 ton/ha/año): Correspondiente a zonas con pérdidas de suelos permisibles, puesto que una vez sobre pasado este nivel las perdida de suelos sería más rápidas que la recuperación natural, en este nivel se dan los tipos de erosión hídrica laminar. - Erosión moderada (10 50 ton/ha/año): Correspondiente a zonas con procesos erosivos donde ya existe una erosión no permisible y es posible ser apreciado a simple vista, tales casos se muestran en erosiones hídricas laminares con posibles formaciones de surcos. - Erosión alta ( ton/ha/año): Correspondiente a zonas con erosión bastante apreciables tales como zonas con posibles formaciones de surcos y en algunos casos cárcavas y definitivamente son zonas con erosión hídrica no permisible. - Erosión muy alta (>200 ton/ha/año): correspondiente a zonas donde los procesos erosivos son graves y la erosión se aprecia a simple vista, debido a esto hay posibles formaciones de surcos y cárcavas. 63

64 Determinación de los cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales. En esta parte se realizó un análisis en base a las tasas erosivas en (ton/ha/año) obtenidas con la metodología USLE, este análisis se realizó para cada tipo de uso de suelos y cobertura vegetal para el año 2000 y 2013, para dicho objetivo se utilizó la metodología de Rodriguez, M.F. (2004) y Dumas (2012) donde se hizo uso de herramientas de sistemas de información geográfica SIG para sectorizar y analizar según tipo de uso o cobertura vegetal existentes a nivel de la subcuenca y así determinar los cambios de erosión hídrica producidos en el periodo de estudio Usos de suelos y cobertura vegetal en superficies con erosión hídrica no permisible. Se estima que la tasa máxima permisible internacionalmente cuando se habla de erosión hídrica es de 10 ton/ha/año aunque se cree que en zonas húmedas esta cifre puede elevarse hasta las 25 ton/ha/año Ramos (2001), Morgan (1997). ya que se calcula que esta es la velocidad a la que el suelo se regenera de manera natural, por encima de esta estas cifras no se garantiza la conservación de los suelos. En tal sentido para determinar las zonas donde la erosión hídrica no es permisible por el efecto de los usos de suelos, con la ayuda de herramientas de sistemas de información geográfica SIG se realizara una reclasificación de la capa obtenida de erosión hídrica real para cada año de estudio, dicha reclasificación es como sigue: Símbolo Tabla 11. Zonas con erosión hídrica no permisible Clasificación Rango (ton/ha/año) V Zonas con erosión hídrica permisible 10 R Zonas con erosión hídrica no permisible > 10 Fuente. Ramos (2001), Morgan (2006). 64

65 Una vez reclasificado los valores estimados de la erosión hídrica para ambos años de estudio, se realizó el análisis en las superficies con erosión hídrica no permisible (>10 ton/ha/año) para evaluar los usos de suelos y coberturas vegetales ubicados en estas zonas, para cuantificar las superficies afectadas por un determinado uso de suelos o cobertura vegetal Posterior a ello se realizó un análisis para estimar los valores de erosión hídrica por tipo de uso de suelo o cobertura vegetal ubicados espacialmente en zonas con erosión hídrica no permisible Cambios de la erosión hídrica producto del uso de suelos y cobertura vegetal. Para este análisis se utilizó la metodología de Rodriguez, M.F. (2004) donde nos indica el análisis espacial con las herramientas de sistemas de información geográfica SIG, para zonas donde han incrementado o disminuido en perdida de materiales debido a la erosión hídrica y como ha influido el cambio del uso de suelos en las tasa de erosión. Este resultado se obtendrá de la siguiente manera. - A las capas de erosión hídrica no permisible del año 2000 y el año 2013 se les asignara valores, es así que se le asignó el valor de 2 a las zonas con erosión no permisible (>10 Ton/ha/año) y el valor de 1 a las zonas con erosión permisible ( 10 Ton/ha/año). - Una vez asignado valores, se realizó una resta de ambas capas del año 2000 y año 2013, de tal manera que se obtuvo valores de -1, 0, y 1 los cuales determinaron las zonas donde se produjo cambios en los estados erosivos en base al uso de suelos y cobertura vegetal. 65

66 - Finalmente se realizó el análisis y las comparaciones para determinar el efecto de los usos de suelos o coberturas vegetales que afectan en los cambios de los estados erosivos para el periodo de estudio. Tabla 12. Cambios de la erosión hídrica Símbolo Cambios -1 Disminuyó 0 Sin Cambios 1 Aumentó Fuente. Dumas (2012) Procedimiento Fase de Pre campo. a. Se recopiló datos históricos de precipitación mensual desde el año 2000 hasta el año 2013 de 10 estaciones cercanas al área de estudio del Servicio Nacional de Hidrología y Meteorología SENAMHI. b. Se recopiló información sobre metodologías para el muestreo de suelos y de tipos de coberturas vegetales. c. Se generó y corrigió la base de datos y mapas base, con un sistema de información geográfico SIG, empleando base de datos de la Carta Nacional digital, ZEE, Imágenes satelitales e información recopilada. d. Se delimitó la subcuenta, contrastando con la información preliminar de la Zonificación Ecológica y Económica del departamento de Junín. e. Se realizó la clasificación de cobertura vegetal y uso actual de suelos mediante el procesamiento de las imágenes satelitales del año 2000 y 2013 respectivamente con el uso de herramientas SIG. f. Se elaboró las fichas de levantamiento de información de campo y las etiquetas para las muestras de suelo. 66

67 g. Se determinó los puntos de muestreo y validación de campo para el levantamiento de información de suelos (muestras), longitudes e inclinaciones de pendiente, cobertura vegetal y uso de suelos, tomando como referencia los mapas bases elaborados previamente Fase de campo a. Se contrasto en campo la delimitación de la subcuenca trazada en la fase de pre campo. b. Se realizó el levantamiento de información para la validación del mapa del factor C de coberturas vegetales y uso de suelos. c. También se hizo el levantamiento de información de las longitudes e inclinaciones de pendientes de manera indistinta en puntos de muestreo para la validación del mapa del factor LS haciendo uso del nomograma. d. Se tomaron muestras de suelos de la capa arable (15-20cm) de profundidad en base a la cartografía de taxonomía de suelos clasificada por el ZEE Junín. e. Se georreferencio zonas en donde se aprecian superficies afectadas por la erosión hídrica, para posteriormente contrastar con los niveles de erosión obtenidos de acuerdo a los resultados Fase de gabinete a. Se calculó el factor R para cada año y el factor R promedio para todo el periodo de estudio, caracterizando la fuerza erosiva de la lluvia. b. Se procesó el raster del factor R para generar las isoerodentas con la metodología utilizada por Wischmeier & Smith, (1978), mediante la utilización de herramientas de sistemas de información geográfica SIG. 67

68 c. En base al raster del factor erosivo R anual y promedio, se confecciono el mapa del factor R mostrándose las isoerodentas, así mismo se determinó los niveles de erosividad de la lluvia de acuerdo a la clasificación establecida por la FAO (1980). d. Con la utilización de los datos obtenidos del análisis de suelos, los nomogramas y la ecuación de regresión de Wischmeier & Smith (1978) se calculó el factor K de erosionabilidad del suelo para cada zona, en base a la clasificación por subgrupos establecido en el estudio de ZEE Junín, así también se determinó las superficies más erosionables de acuerdo al grado de erosionabilidad establecida por Soil and Water Conservation Society (1995) e. En base a los factores K determinados para cada zona dentro de la subcuenca se confecciono un mapa de factor de erosionabilidad K y un mapa de grado de erosionabilidad de acuerdo al factor K. f. Con los valores de longitud e inclinación pendiente obtenidos en campo y el uso del nomograma se validó el mapa base elaborado del factor LS y de esta manera se determinó los valores del factor LS para todo el ámbito de estudio. g. Con los resultados del levantamiento de información en campo se validó el mapa de cobertura vegetal y uso de suelos del año 2013 y finalmente se confeccionaron los mapas del factor C del año 2000 y 2013 respectivamente. h. Una vez obtenida la información espacial de los factores R, K, LS y C se estimaron valores de erosión hídrica por tipo de usos de suelos y cobertura vegetal y los niveles de erosión hídrica real y potencial. i. Así mismo con los resultados obtenidos de los niveles de erosión hídrica real, se realizó la reclasificación de la información para determinar las superficies con erosión hídrica permisible y no permisible para el periodo de estudio. 68

69 j. Así mismo con los resultados de las zonas con erosión hídrica no permisible (>10 ton/ha/año) para el año 2000 y el año 2013, se determinó cual tipo de uso de suelos o cobertura vegetal influyó más sobre la erosión hídrica o perdida de suelos, del mismo modo se estimó las tasas de erosión hídrica promedio de acuerdo a los cambios producidos en el periodo de estudio, en base a los usos de suelos y coberturas vegetales. k. En base a la información de las tasas de erosión se generó tablas, gráficos y mapas, de los niveles de erosión hídrica real, niveles de erosión hídrica potencial, cambios de estados erosivos, zonas con erosión hídrica no permisible y los usos de suelos o coberturas vegetales en zonas con erosión no permisible. 69

70 4.1. Estimación de la erosión hídrica. IV. RESULTADOS Factor de erosividad (R). La tabla 13, muestra los resultados del factor de erosividad de la lluvia R para cada estación y por cada año de análisis, donde el valor más alto lo muestra la estación de Viques con un valor de MJ*cm/ha*h el cual se presenta el año 2011, caso contrario el valor más bajo lo presenta la estación de Viques para el año 2007 con un valor de MJ*cm/ha*h. N Estación Año 1 Tabla 13. Factor R anual por estación. Precipitación Anual IFM Para Meses Secos IFM Para Meses Húmedos Factor R Para Meses Secos Factor R Para Meses Húmedos Factor R Anual Santa Ana Comas

71 N Estación Año 16 Precipitación Anual IFM Para Meses Secos IFM Para Meses Húmedos Factor R Para Meses Secos Factor R Para Meses Húmedos Factor R Anual Comas Huayao Ingenio

72 N Estación Año 53 Precipitación Anual IFM Para Meses Secos IFM Para Meses Húmedos Factor R Para Meses Secos Factor R Para Meses Húmedos Factor R Anual Ingenio Jauja Laive Ricrán

73 N Estación Año 90 Precipitación Anual IFM Para Meses Secos IFM Para Meses Húmedos Factor R Para Meses Secos Factor R Para Meses Húmedos Factor R Anual Ricrán Runatullo San Juan de Jarpa

74 N Estación Año 127 Precipitación Anual IFM Para Meses Secos IFM Para Meses Húmedos Factor R Para Meses Secos Factor R Para Meses Húmedos Factor R Anual Viques Fuente. Elaboración propia, en base a datos históricos y el empleo de la ecuación del IFM y el Factor R. N Año Santa Ana Tabla 14. Factor R promedio por estación. Comas Huayao Ingénio Jauja Laive Ricrán Runatullo San Juan de Jarpa Viques Promedio Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla

75 Factor R Mj*cm / ha*h La tabla 14 y la figura 12, muestra los valores del factor R promedio para los 14 años de estudio de las 10 estaciones meteorológicas las cuales se encuentran aledañas a la subcuenca del río Shullcas, donde podemos observar que el valor máximo promedio obtenido lo muestra la estación de Runatullo con un valor de MJ*cm/ha*h que es calificado como alto, ahora el valor mínimo promedio lo encontramos en la estación de Jauja con un valor de MJ*cm/ha*h este es calificado como un valor moderado. En general en la tabla los valores se encuentran en el rango de moderado a alto Estaciones Figura 12. Factor R promedio por estación. Fuente. Elaboración propia, a partir de la tabla 14. La tabla 15, muestra los valores del grado de erosividad del factor R promedio clasificado para la subcuenca del río Shullcas, donde el 93.64% de la superficie de la subcuenca entre la parte media a alta soporta un factor erosivo alto, en un rango de 120 hasta los MJ*cm/ha*h y solamente el 6.36% de la superficie de la subcuenca ubicados en la parte baja soporta la fuerza erosiva de la lluvia con valores moderados en un rango de hasta MJ*cm/ha*h. 75

76 Tabla 15. Grado de erosividad del Factor R a nivel de la subcuenca. Grado de Superficie Rango Factor R erosividad ha. % Moderado Alto Total Fuente. Elaboración propia, a partir del análisis y distribución espacial en un SIG Mapa de factor erosivo R promedio e isoerodentas. Figura 13. Mapa del factor erosivo R promedio e isoerodentas. Fuente. Elaboración propia, basado en el factor erosivo R promedio y la utilización de un SIG. 76

77 La figura 13, muestra el mapa del factor erosivo R promedio y las isoerodentas, donde en la parte baja de la subcuenca soporta desde hasta MJ*cm/ha*h de factor erosivo de la lluvia, en tanto valores desde hasta MJ*cm/ha*h en la parte media de la subcuenca y valores que van desde hasta MJ*cm/ha*h para la parte alta de la subcuenca Factor de erosionabilidad (K). La tabla 16, muestra el resultado del análisis de suelos para determinar el factor K, donde el suelo de tipo C muestra un valor más bajo con ton*ha*h/mj*ha*cm el cual se caracteriza por ser un suelo franco arenoso con una estructura granular muy fina y permeabilidad moderada siendo del grupo el menos sensible a la erosión hídrica, caso contrario los suelos del tipo J se caracteriza por ser de textura franco arcilloso de estructura medio o granular gruesa de permeabilidad lenta, obteniendo así un valor de ton*ha*h/mj*ha*cm, siendo estos suelos más sensibles a la erosión hídrica. Clave de muestra A - Andic Dystrustepts B - Aquic Ustorthents Tabla 16. Resultados del análisis de los tipos de suelos por subgrupo. M.O. % Arena % Limo % Arcilla % Clase textural Franco Arcillo Arenoso Franco Arcillo Arenoso Limo + % arena muy fina Código estr Estructura Granular muy fina Granular fina Código perm. 4 4 Permeabilidad Moderadamente lenta Moderadamente lenta Factor K C - Hydric Cryohemists Franco Arenoso Granular muy fina 3 Moderada D - Lithic Ustorthents Franco Arcillo Arenoso Granular fina 4 Moderadamente lenta E - Typic Calciustepts Franco Granular fina 4 Moderadamente lenta F - Typic Calciustolls Franco Granular fina 4 Moderadamente lenta G - Typic Cryorthents Franco Arenoso Granular fina 3 Moderada

78 Componente Textura % Factor K ton*ha*h / MJ*ha*cm Clave de muestra M.O. % Arena % Limo % Arcilla % Clase textural Limo + % arena muy fina Código estr. Estructura Código perm. Permeabilidad Factor K H - Typic Haplustepts Arcilla Media o granular gruesa 5 Lenta I - Typic Ustorthents Franco Arenoso Granular muy fina 3 Moderada J - Typic Dystrocryepts Franco Arcilloso Media o granular gruesa Fuente. Elaboración propia, en base a los resultados del análisis de suelos. 5 Lenta % Materia orgánica % Arena % Limo % Arcilla Factor K 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% A - Andic Dystrustepts B - Aquic Ustorthents C - Hydric Cryohemists D - Lithic Ustorthents E - Typic Calciustepts F - Typic Calciustolls Sub Grupos G - Typic Cryorthents H - Typic Haplustepts I - Typic J - Typic Ustorthents Dystrocryepts Figura 14. Relación entre % materia orgánica, componentes de la textura y el factor K. Fuente. Elaboración propia, en base a los resultados del análisis de suelos de la tabla 16. La figura 14, muestra la relación existente entre el factor K y los datos obtenidos del análisis de muestras de suelo, donde; los suelos con código A, C, D, G e I presentan cantidades superiores al 50% de arena, los suelos con códigos F y J contienen los porcentaje de limo más altos superiores al 30% y estos suelos son los que presentan los valores más altos con respecto al factor K siendo y ton*ha*h/mj*ha*cm respectivamente, ahora los valores más bajos de porcentaje de arcilla, menores al 20%, lo presentan los suelos con códigos de muestra C, D, G e I y el valor más bajo con respecto al contenido de materia orgánica lo presenta el suelo de código J no llegando a superar el 0.5%, caso contrario el suelo de código A sobrepasa el 3% de materia orgánica. 78

79 Mapa del factor K y grado de erosionabilidad. La figura 15 y la tabla 17, muestran la distribución del factor K de acuerdo a los subgrupos a nivel de la subcuenca, donde los suelos del tipo E (Typic Calciustepts), H (Typic Haplustepts) y J (Typic Dystrocryepts) ocupan el 3.91%, 2.93% y el 3.30% de la superficie encontrándose en la parte baja de la subcuenca en los territorios de los poblados de Uñas Alto, Pañaspampa, Cullpa Alta y Cochas Grande, ahora los suelos del tipo A (Andic Dystrustepts) ocupan el 16.04% de la subcuenca, los suelos del tipo D (Lithic Ustorthents), F (Typic Calciustolls) y G (Typic Cryorthents) ocupan el 0.41%, 5.28% y el 3.53% de la superficie total encontrándolos en la parte alta de la subcuenca y los suelos del tipo B (Aquic Ustorthents), C (Hydric Cryohemists) e I (Typic Dystrocryepts) a estos los encontramos repartidos en los tres niveles de la subcuenca ocupando el 12.36%, 2.02% y el 38.91%. Tabla 17. Factor de erosionabilidad K a nivel de la subcuenca. Superficie Código Subgrupo Factor K ha. % A Andic Dystrustepts B Aquic Ustorthents C Hydric Cryohemists D Lithic Ustorthents E Typic Calciustepts F Typic Calciustolls G Typic Cryorthents H Typic Haplustepts I Typic Ustorthents J Typic Dystrocryepts Lg Lagunas Nv Nevados Po Poblados Total Fuente. Elaboración propia, de acuerdo al muestreo de campo, ZEE Junín, resultado de los análisis de suelos y con la utilización de un SIG. 79

80 Figura 15. Mapa del factor K a nivel de la subcuenca de acuerdo a los subgrupos. Fuente. Elaboración propia, basado en el muestreo de campo, ZEE Junín, resultado de los análisis de suelos y con la utilización de un SIG. La tabla 18 y la figura 16, muestran el grado de erosionabilidad en base al factor K a nivel de la subcuenca, donde, el 87.51% de la subcuenca presentan un grado de erosionabilidad bajo debido a que los valores del factor K para estas zonas van desde a ton*ha*h/mj*ha*cm entre ellos están los del código A, B, C, D, G, H e I y los suelos de código E, F y J de nivel moderado ocupan el 12.49% ubicándolos en la parte baja y media dela subcuenca según la figura

81 Factor K Tabla 18.Grado de erosionabilidad del factor K por subgrupos. Superficie Código Factor K Nivel ha. % A - Andic Dystrustepts Bajo B - Aquic Ustorthents Bajo C - Hydric Cryohemists Bajo D - Lithic Ustorthents Bajo E - Typic Calciustepts Moderado F - Typic Calciustolls Moderado G - Typic Cryorthents Bajo H - Typic Haplustepts Bajo I - Typic Ustorthents Bajo J - Typic Dystrocryepts Moderado (Lagunas, poblados y nevados) Total Fuente. Elaboración propia, en base el factor K y la distribución espacial en un SIG Superficie % A - Andic Dystrustepts B - Aquic Ustorthents C - Hydric Cryohemists D - Lithic Ustorthents E - Typic Calciustepts F - Typic Calciustolls G - Typic Cryorthents H - Typic Haplustepts I - Typic Ustorthents Superficie % Factor K Límite (Bajo - Moderado) J - Typic Dystrocryepts 0.00 Figura 16. Grado de erosionabilidad por subgrupos a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla 18. Tabla 19. Grado de erosionabilidad del factor K a nivel de la subcuenca. Grado de Superficie Rango Factor K erosionabilidad ha. % Bajo Moderado Total Fuente. Elaboración propia, a partir del análisis y distribución espacial en un SIG. 81

82 Tabla 20. Factor de longitud e inclinación de la pendiente LS a nivel de la subcuenca. N Tipo Rango Factor LS Promedio Superficie ha. % Rango de Pendiente % 1 LS LS LS LS LS LS LS LS LS LS Total Fuente. Elaboración propia, a partir del análisis y distribución espacial con un SIG Factor de cobertura vegetal y uso actual de suelos (C) Mapa del factor C para el periodo de estudio. La tabla 21 ya la figura 19, muestran los tipos de coberturas vegetales y usos de suelos para el periodo de estudio, donde los pajonales (Pj) son los tipos de cobertura quienes ocupan mayor superficie a nivel de la subcuenca siendo el 51.22% y 50.87% para el año 2000 y 2013 respectivamente, para el periodo de estudio hubieron coberturas que variaron en superficie como las plantaciones forestales (Pf) que fueron las que mayor incremento mostraron con 1.44%, caso contrario se podría decir de las zonas cubiertas con césped de puna quienes sufrieron disminución de su superficie en 1.53%, también observamos que para ambos años de estudio existen superficies con vegetación quemada de 0.15% y 0.09% para el año 2000 y 2013, también se puede observar superficies con vegetación quemada (Vq) estos vieron disminuir sus superficies en 0.06% a nivel de la subcuenca, del mismo modo se observa que las superficies sin vegetación 84

83 Superficie % (Sv) se incrementó para el año 2013 con 0.63% de superficie a nivel de la subcuenca, las superficies utilizadas para cultivos en secano (Ces) mostraron un incremento en 0.57% ocupando espacios donde anteriormente existían matorrales (Mh), pajonales (Pj) y césped de puna (Cp), tal como se muestra en la figura 20. Tabla 21. Cobertura vegetal y uso de suelos a nivel de la subcuenca. Cobertura vegetal y uso de Sup. Año 2000 Sup. Año 2013 Símbolo suelos ha. % ha. % Ar Afloramiento rocoso Bf Bofedales Cp Césped de puna Cer Cultivos extensivos con riego Ces Cultivos extensivos en secano Lg Lagunas Mh Matorral húmedo Nv Nevados Pb Poblados Pj Pajonales Pf Plantaciones forestales Sv Sin vegetación Vq Vegetación quemada Total Fuente. Elaboración propia, a partir del análisis y distribución espacial con un SIG. Año 2000 Año Ar Bf Cp Cer Ces Lg Mh Nv Pb Pj Pf Sv Vq Cobertura vegetal y uso de suelos Figura 19. Cobertura vegetal y uso de suelos a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, a partir de la tabla

84 Estimación de valores para el factor C. La tabla 22, muestra los valores estimados del factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos, donde; los valores varían desde hasta 1.00, esta codificación está basada en torno al tipo de protección que pueda ejercer un tipo de cobertura vegetal o uso, al suelo, frente a la fuerza erosiva de la lluvia, es por eso que áreas sin vegetación tienen una codificación de 1.00 por no ofrecer ningún tipo de protección, del mismo modo las coberturas con plantaciones forestales tienen un factor C igual a esto en favor de que las plantaciones por ser vegetación más frondosa tienen mayor capacidad de interceptación de las gotas de lluvia, ofreciendo de esta manera mayor protección al suelo. Tabla 22. Valores del factor C por tipo de cobertura vegetal y uso de suelos. Símbolo Cobertura vegetal y uso de suelos Factor C Bf Bofedales Cp Césped de puna Cer Cultivos extensivos con riego Ces Cultivos extensivos en secano Mh Matorral húmedo Pj Pajonales Pf Plantaciones forestales Sv Sin vegetación Vq Vegetación quemada Fuente. Elaboración propia, en base a la bibliografía citada Factor de prácticas de conservación de suelos (P). En este caso se estimó como único valor constante de 1 para el factor P para todos los casos, debido a que a nivel de la subcuenca del río Shullcas no se encontró lugares donde se realice estas prácticas ni tampoco información secundaria con respecto al tema, por lo tanto no se ha tenido en cuenta este factor en el cálculo de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos. 87

85 Superficie ha. ton / ha / año Erosión hídrica estimada por uso de suelos y cobertura vegetal. La tabla 23 y la figura 21, muestra la erosión hídrica estimada promedio por uso de suelos y cobertura, donde las zonas sin vegetación (Sv) muestran la tasa erosiva más alta para los dos años llegando a sobrepasar las 160 ton/ha/año, los pajonales (Pj) presentan mayor superficie pero con tasas de 5.24 y 5.23 para los dos años y las plantaciones forestales no llegan a las 5 ton/ha/año en ambos años de estudio. Tabla 23. Erosión hídrica promedio por uso y cobertura vegetal a nivel de la subcuenca. Erosión hídrica Superficie Uso de suelos o promedio Símbolo ha. cobertura vegetal (ton/ha/año) Bf Bofedales Cp Césped de puna Cer Cultivos extensivos con riego Ces Cultivos extensivos en secano Mh Matorral húmedo Pj Pajonales Pf Plantaciones forestales Sv Sin vegetación Vq Vegetación quemada Fuente. Elaboración propia, en base a la aplicación de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE y la utilización de un SIG. Sup. Año-2000 Sup. Año-2013 Er. Hid. Año-2000 Er. Hid. Año Bf Cp Cer Ces Mh Pj Pf Sv Vq Uso de suelos y coberturas vegetales Figura 21. Erosión hídrica promedio por uso y cobertura vegetal a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, a partir de la tabla

86 SUPERFICIE % 4.2. Niveles de erosión hídrica real y potencial. La tabla 24 y la figura 22, muestra los niveles de erosión hídrica real y potencial, donde; los niveles de erosión nula o ligera (< 10 ton/ha/año) en el año 2000 y 2013 sobrepasa el 80% de la superficie y está distribuida en gran parte de la subcuenca tal como se muestra en la figura 23, caso contrario sucede con la erosión potencial llegando solo al 11.98%, así mismo presenta pequeñas zonas con erosión muy alta (> 200 ton/ha/año) no llegando a sobrepasar el 1.5% para ambos años de estudio, así también el 47.20% de la superficie de la subcuenca está propensa a una erosión hídrica potencial de nivel alto ( ton/ha/año) y se encuentra distribuida en gran parte de la subcuenca tal como se muestra en la figura 24. Sim. 1 2 Tabla 24. Niveles de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca. Nivel Erosivo Erosión nula o ligera Erosión moderada Rango (ton/ha/año) Año 2000 Año 2013 Potencial ha. % ha. % ha. % < Erosión alta Erosión muy alta > Total Fuente. Elaboración propia, con el empleo de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE, el análisis y distribución espacial con un SIG. Año 2000 Año 2013 Potencial 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Figura 22. Niveles de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla Erosión nula o ligera Erosión moderada Erosión alta Erosión muy alta 89

87 La tabla 25, muestra la tasa promedio de erosión hídrica real y potencial a nivel de la subcuenca, donde para el año 2013 generó en promedio ton/ha/año y para el año ton/ha/año de esta manera llegando a incrementarse en 1.62 ton/ha/año y la erosión potencial muestra un valor promedio de ton/ha/año 4.3. Cambios de la erosión hídrica producto de los usos de suelos y coberturas vegetales Uso de suelos y coberturas vegetales en zonas con erosión hídrica no permisible. La tabla 26 y la figura 25, muestran las superficies con tasas erosivas permisibles y no permisibles a nivel de la subcuenca, donde observamos que para ambos años de estudio no se presenta mucha diferencia en cuanto a superficie ocupada por tasas de erosión hídrica no permisible, debido que para el año 2000 tan solo el 13.14% de la subcuenca presentan estas tasas de erosión y que para el año 2013 llega ocupar el 13.91% llegando a incrementarse en 0.77%, ahora las superficies con tasas erosivas permisibles ocupan superficies que sobrepasan el 80% para ambos años de estudio. Tabla 26. Erosión hídrica no permisible a nivel de la subcuenca. Símbolo Categoría Rango Año 2000 Año 2013 (ton/ha/año) ha. % ha. % Zonas con V erosión hídrica permisible Zonas con R erosión hídrica no permisible > Total Fuente. Elaboración propia, en base a los niveles de erosión hídrica real, análisis y distribución espacial con un SIG. 92

88 Superfifice % % % Erosión permisible Año 2000 Año % Figura 25. Erosión hídrica no permisible a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla % Erosión no permisible La tabla 27 y la figura 26, muestran la erosión hídrica promedio estimada de aquellos usos y coberturas en zonas con erosión no permisible, donde las zonas con vegetación quemada (Vq) ocupan menor superficie, pero muestran tasas de erosión de y ton/ha/año para el 2000 y 2013, los cultivos en secano (Ces) y zonas sin vegetación (Sv) generan las tasas más altas superando las 60 ton/ha/año y 160 ton/ha/año en ambos años de estudio, así mismo estas zonas sin vegetación (Sv) son las de mayor superficie con erosión hídrica no permisible. Tabla 27. Promedio de la erosión hídrica por tipo de uso de suelos y cobertura vegetal en zonas no permisibles. Superficie Erosión hídrica Uso de suelos y cobertura Símbolo ha. promedio (ton/ha/año) vegetal Cp Césped de puna Cer Cultivos extensivos con riego Ces Cultivos extensivos en secano Mh Matorral húmedo Pj Pajonales Sv Sin vegetación Vq Vegetación quemada Total Fuente. Elaboración propia, en base al uso de la ecuación universal de pérdida de suelos USLE, análisis y distribución espacial con un SIG. 93

89 Superficie ha. ton / ha / año Sup. Año-2000 Sup. Año-2013 Er. Hid. Año-2000 Er. Hid. Año Cp Cer Ces Mh Pj Sv Vq Uso de suelos y cobertura vegetal Figura 26. Promedio de la erosión hídrica por tipo de uso de suelos y cobertura vegetal en zonas no permisibles. Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla 26. La figura 27, muestran los mapas de aquellos usos de suelos y coberturas vegetales existentes en superficies con tasas de erosión hídrica no permisible (> 10 ton/ha/año) para el periodo de estudio, donde se muestra que el tipo de uso de suelo en zonas con erosión no permisible que mayor incremento tuvo durante el periodo son los cultivos en secano (Ces) llegando a aumentar en un 5.50% seguido de las superficies sin vegetación (Sv) quienes incrementaron en 2.72% estas zonas con cultivos los ubicamos en la parte baja y media de la subcuenca en su gran mayoría en tierras de los poblados de Cochas Grande y Uñas, ahora las zonas desprovistas de vegetación los encontramos en tierras aledañas a las lagunas, caso contrario los usos o coberturas que disminuyeron sus superficie en el periodo de estudio son los matorrales húmedos (Mh) con 5.04% a estos los encontramos en la parte media de la subcuenca y pajonales (Pj) en un1.26% ubicados en la parte media y alta de la subcuenca, sin duda la variación de las coberturas vegetales o uso de suelos genera cambios de tasas de erosión a nivel de la subcuenca. 94

90 SUPERFICIE % Cambios de la erosión hídrica. La tabla 28 y la figura 28, nos muestran los cambios producidos a nivel de superficies en zonas con tasa de erosión hídrica no permisible (> 10 ton/ha/año) durante el periodo de estudio, donde en la gran mayoría de la subcuenca no se produjeron cambios ya que en el 95.04% de la subcuenca se mantuvo la erosión hídrica sin llegar a sobrepasar los niveles permisibles, sin embargo disminuyó en 2.09% y aumentó en 2.87% a nivel de la subcuenca, dándose estos cambios en su gran mayoría en la parte baja y media de la subcuenca donde se desarrolla actividades de cultivos tal y como se muestra en la figura 28. Tabla 28. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca. Superficie Símbolo Cambios ha. % -1 Disminuyó Sin Cambios Aumentó Total Fuente. Elaboración propia, en base a los mapas de erosión hídrica no permisible, análisis y distribución con un SIG. 100 Disminuyó Sin Cambios Aumentó % % 2.87 % Disminuyó Sin Cambios Aumentó Figura 28. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, en base a la tabla

91 Figura 29. Cambios de la erosión hídrica a nivel de la subcuenca. Fuente. Elaboración propia, en base a los mapas de erosión hídrica no permisible de los años 2000 y 2013, análisis y distribución con un SIG. La tabla 29, muestra las superficies donde disminuyó la erosión hídrica promedio no permisible (> 10 ton/ha/año), generados por los usos de suelos y coberturas vegetales, en donde, de ha donde se vio disminuida la erosión hídrica para el año 2013, las zonas con plantaciones forestales (Pf) son los de mayor extensión con ha con una tasa de erosión hídrica promedio de 3.15 ton/ha/año siendo esta la menor de todo el grupo, reemplazando así tasas erosivas de hasta