CARACTERIZACION FISICO-GEOGRAFICA DE LASUBCUENCA DE COINTZIO, MICHOACAN: INFORMACION

BASICA PARA EL MANEJO INTEGRADO DE CUENCAS

Manuel Mendoza Cantú1

Erna López Granados2

RESUMEN

En este trabajo se presenta la caracterización y evaluación físico-geográfica de la Subcuenca de Cointzio, Michoacán. Su objetivo esrealizar un inventario de los recursos naturales y describir la distribuciónespacial de los patrones de degradación (deforestación, degradaciónde bosques y erosión), los cuales funcionan como indicadores de lascondiciones ambientales en la subcuenca. El inventario y elmodelamiento se basan en el uso intensivo de técnicas de percepciónremota y sistemas de información geográfica. Se utilizaron fotografíasaéreas que cubrían el área de estudio en los años de 1975 y 2000(escala 1:50 000 y 1:37 000, respectivamente). Las unidades de relievesuperior predominantes son los lomeríos bajos sobre basaltos, dacitas,riolitas y andesitas; las colinas sobre depósitos superficiales, andesitase ignimbritas; las colinas desarrolladas en andesitas, volcanesmonogenéticos y flujos asociados, y depósitos superficiales; y lospiedemontes sobre basaltos. Los procesos de cambio con mayordistribución corresponden a la matorralización (10%), recuperacióndel bosque (6%), deforestación (6%), degradación del bosque (4%),y urbanización (1%). Los resultados sugieren que áreas con pendientesaltas están siendo afectados por procesos de degradación ydeforestación que podrían disparar procesos de erosión; a la vezexisten áreas con características similares en las cuales procesos de1Unidad Académica Morelia, Instituto de Geografía de la UNAM.2Laboratorio de Geoecología, Centro de Investigaciones en Ecosistemas,UNAM.Manuel Mendoza <mmendoza@igg.unam.mx>

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recuperación de la cobertura vegetal se están dando; es decir, existe uncierto equilibrio entre procesos negativos y positivos para el ambiente.

Palabras clave: manejo de cuencas, caracterización físico-geográfica.percepción remota, sistemas de Información geográfica, Cointzio.

PHYSICAL-GEOGRAPHICAL CHARACTERIZATION OF THECONTZIO WATERSHED. BASELINE INFORMATION FOR

WATER RESOURCES MANAGEMENT

ABSTRACT

This paper shows a physical characterization and evaluation ofCointzio Watershed. The main subject was elaborate and inventoryof natural resources and to describe the spatial distribution ofdegradation patterns (deforestation, forest degradation, and erosion),because they might be considered as indicators of watershed health.The inventory and modeling is based on the intensive use of remotesensing and geographical information techniques. In this survey aerialphotographs were used for 1975 and 2000 (scales 1:50 000 and1:37 000, respectively). The major geomorphological units interpretedwere hillland on basaltic, dacitc, riolitic and andesitic rocks; low hilllandon Andesitic rocks, monogenetic volcanoes and flows, and superficialdeposits; and Piedmonts on basaltic rocks. The main changeprocesses were increase of shrub-land (10%), forest recuperation(6%), deforestation (6%), forest degradation (4%), and urbanization(1%). The results suggest that steep areas are under land degradationprocesses such as deforestation and erosion expansion, neverthelessother similar areas are under recuperation of land cover; in otherwords, there is a sort of equilibrium between degradation andrecuperation, at least in term of surface affected by these processes.

Keywords: integrated watershed management, physic-geographicalcharacterization, remote sensing, geographic information systems.

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CARACTERIZACION FISICO-GEOGRAFICA DE UNA SUBCUENCA

INTRODUCCION

Las cuencas hidrográficas son unidades territoriales que integranlos recursos naturales (agua, suelo, vegetación). El inventario ycaracterización de los recursos naturales requiere la generación dedatos, algunos de estos datos pueden ser medidos a partir deinstrumentos localizados en el campo, tales como estaciones hidro-meteorológicas, las cuales registran datos de velocidad y direccióndel viento, precipitación y temperatura diaria y volumen de aguaescurrida, etc. Otros datos se generan a partir de documentosaeroespaciales, tales como fotografías aéreas, imágenes de satélitey mapas. Los primeros datos, de tipo puntual, son útiles para laelaboración de balances hídricos y el análisis de precipitación-escurrimiento; los datos provenientes de documentos aeroespacialespermiten generar cartografía de componentes del paisaje, tales comocobertura vegetal y uso del suelo, rocas, relieve y suelos, la cualdebe ser verificada en el campo.

Los datos generados pueden ser almacenados para su análisisdentro de un sistema de información geográfica (SIG), a fin de generarnuevos mapas y estadísticas descriptivas y explicativas de lascondiciones de la cuenca (Bocco, 2004). Esta capacidad de análisises relevante debido a que las cuencas hídricas son áreas geográficasfuncionales que integran una variedad de procesos ambientales quese ven afectadas por los impactos humanos (Aspinall y Pearson,2000). La necesidad de mantener los recursos naturales, tantoterrestres como acuáticos, en el marco del desarrollo sostenibleimplica desarrollar una serie de indicadores, fácilmente medibles, yque sean capaces de describir las condiciones de integridad de lascuencas (Heathcote, 1998; He et al., 2000; Mendoza et al., 2002).

Los cambios inducidos en el paisaje y los ecosistemas a causade la actividad humana, suelen tener tal relevancia que, aun a escalaglobal, afectan de forma significativa aspectos claves del

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funcionamiento de los sistemas terrestres (Lambin et al., 2001),porque pueden contribuir al cambio climático local y regional, asícomo al calentamiento global (Houghton et al., 1999). En particular,muchos de los cambios son la fuente primaria de la degradación delos suelos (Tolba y El-Kholy, 1992). Al alterar los servicios de losecosistemas, su capacidad para satisfacer las necesidades humanas,aún a las más básicas, comienza a verse comprometida (Vitouseket al., 1997). Cada cambio también determina, en parte, lavulnerabilidad de los lugares y las personas a las perturbacionesclimáticas, económicas y socio-políticas (Kasperson et al., 1995).

Los factores que producen el cambio de cobertura y uso delterreno (CCUT), así como las consecuencias del mismo, seencuentran conformados por variables socioeconómicas yambientales. Sin embargo, no existen suficientes análisis cuantitativossobre la importancia relativa de estos elementos con el CCUT, yaque interpretaciones de cómo estos factores interactúan paraestimular el cambio varían ampliamente de una región a otra (Skoleet al., 1994; Kummer y Turner II, 1994). De esta manera, el impactopotencial del CCUT en el ambiente físico y social ha estimulado lainvestigación de sus principales causas y efectos (Veldkamp yVerburg, 2004).

La caracterización y evaluación de los paisajes naturales de lasubcuenca de Cointzio, parten de un marco conceptual dado por lageo-ecología y el análisis del cambio en la cobertura vegetal y usosdel suelo. La geo-ecología es una disciplina fundamental en laregionalización de territorio y la evaluación de los cambios decobertura vegetal es un indicador de estado de salud de territorio.

Adicionalmente, la regionalización en unidades naturalesproporciona el marco espacial georeferenciado para la aplicación delas políticas de ordenamiento de un territorio (Bocco et al., 2001).Su propósito principal es generar información concisa y sistemática

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sobre las formas del terreno, los procesos geomorfológicos, laestructura, composición y dinámica de los suelos, el agua y lavegetación, así como de los fenómenos naturales relacionados(Zonneveld, 1979; Meijerink, 1988; Zinck, 1988). La regionalizaciónconstituye por ello una herramienta clave en la evaluación de losrecursos naturales de la cuenca.

La Subcuenca de Cointzio requería de una caracterización delestado de los recursos naturales desde la perspectiva de la dinámicaambiental de las laderas, cauces y lago. La información ambientalexistente carecía de una investigación base geográfica o territorialsólida y fundamentada, en consecuencia, la diferenciación delterritorio, a partir de criterios biofísicos, especialmentegeomorfológicos, se constituía en una tarea básica que permitieradescribir y caracterizar el territorio, a través de un marco metodológicoclaro y eficiente. De esta manera, la regionalización geomorfológicaexplicó la configuración del territorio a través de un productocartográfico que incluye información útil en la toma de decisionesambientales.

En consecuencia, se planteó como objetivo de este trabajorealizar un inventario de los recursos naturales y describir ladistribución espacial de los patrones de degradación (deforestación,degradación de bosques y erosión), los cuales funcionan comoindicadores de las condiciones de la Subcuenca de Cointzio.

MATERIALES Y METODOS

La Subcuenca de Cointzio, forma parte de la Cuenca del Lagode Cuitzeo, y se ubica en de la región hidrológica de Lerma-Chapala,dentro del Sistema Volcánico Transversal en el Centro Occidente deMéxico. La subcuenca tiene una superficie aproximada de 675 km2.(Figura 1). La subcuenca está conformada por colinas, lomeríos altosy planicies, desarrolladas sobre materiales volcánicos de composición

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intermedia a básica que van del Mioceno al Reciente. La precipitaciónse incrementa de norte a sur, mientras que la temperatura, asciendedesde el sur hacia el norte (Mendoza, 2002).

En la Subcuenca de Cointzio se asientan parcial o totalmente ochomunicipios del Estado de Michoacán. En ella habitan alrededor de43 506 personas, en 155 localidades, de las cuales tres correspondena asentamientos urbanos (> 2,500 habitantes), Acuitzio del Canje,Cuanajo y Huiramba. Predominan los índices de marginación bajo ymedio (Cuadro 1).

Figura 1. Modelo Digital de Terreno sombreado donde se muestran losprincipales rasgos morfológicos de la Subcuenca de Cointzio.

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Cuadro 1. Municipios de la Subcuenca de Cointzio y supoblación.

Acuitzio 140 9 366 66.9Huiramba 65 6 561 100.9Lagunillas 77 5 136 66.7Madero 2.8 7 2.5Morelia 303 15 291 50.5Pátzcuaro 83 7 173 86.4Tacámbaro 0.7 Sin localidades en la subcuenca —Tzintzuntzan 2.6 Sin localidades en la subcuenca —

La primera fase del trabajo consistió en integrar los datosexistentes de temas tales como rocas (Pasquarè et al., 1991), suelos(INEGI, 1979 y 1982) y topografía (INEGI, 1996). La calidad de losdatos temáticos fue verificada en campo. Los datos topográficospermitieron generar un Modelo Digital de Elevación (MDE), con elcual se elaboró la cartografía morfométrica que caracteriza lasunidades geomorfológicas elaboradas en este trabajo. La generacióny manipulación de la información espacial se realizó con el programaILWIS (Integrated Land and Water Information System, Ver. 3.2)(ILWIS, 2003).

La segunda fase consistió en realizar un levantamiento deunidades naturales. Este enfoque requiere la revisión de imágenesproducto de percepción remota y fotografías aéreas; de esta forma,se obtuvo una visión general de la geomorfología y las coberturasvegetales del área de estudio, incluyendo su relación con las áreasadyacentes. Simultáneamente, se consultaron fuentes de informacióndisponibles, como literatura, mapas temáticos y otras fuentes.

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Municipio km2 Población Habitantes km-2

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Posteriormente, se realizó una interpretación detallada de lasimágenes y fotografías aéreas utilizando criterios y reglas clásicasde interpretación aerofotográfica (Anderson et al., 1976; Van Zuidamy Van Zuidam, 1979), para delinear las unidades geomorfológicas yde cobertura vegetal y uso del suelo, con el apoyo de estereoscopiosde bolsillo y de espejos.

La corrección geométrica de la interpretación de las fotografíasaéreas se realizó por monoploteo con ayuda de un SIG. La restituciónrequiere de coordenadas arbitrarias y coordenadas métricas de almenos nueve puntos de control en cada fotografía, en este trabajose utilizaron en promedio 18 puntos de control. También se obtuvola altitud con el MDE (McCullough y Moore, 1995). La precisióngeométrica fue establecida en 0.4 mm sobre el mapa base.Posteriormente, se obtuvieron y etiquetaron, los mosaicos de lacobertura del terreno y el relieve. La exactitud de las bases de datosse midió por medio de matrices de confusión y por la evaluación dela calidad del etiquetamiento propuesta por Bocco y Riemann (1997).La restitución fotogramétrica arrojó un error medio cuadrático menora 0.4 mm en el mapa base (1:50 000). La matriz de confusión indicaque todas las categorías de cobertura se encuentran por arriba delvalor mínimo de exactitud de 90 por ciento. La calidad deletiquetamiento de los polígonos realizada supera el 95 por ciento deexactitud.

Finalmente, se realizó la sobreposición espacial de las basesde datos de cobertura vegetal y uso del terreno, a fin de reconocercuáles fueron los principales procesos de cambio que ocurrieron enla cuenca en el periodo de estudio.

RESULTADOS

En el siguiente apartado se incluye los resultados de lacaracterización biofísica de la Subcuenca de Cointzio (Figura 2).

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Primero se describen los datos integrados al SIG de esta subcuencay que fueron elaborados previamente (rocas y suelos).Posteriormente, se describen los datos generados y analizados eneste trabajo (morfolitología, formas de relieve y coberturas vegetalesy usos del suelo).

Figura 2. Diagrama en bloque donde se muestra las característicasmorfológicas de la Subcuenca de Cointzio.

Caracterización físico-geográfica

De acuerdo con los datos existentes, los tipos de rocaspredominantes en la subcuenca son los depósitos superficiales,localizados en la porciones más bajas y centrales de ésta; y los conos

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de lava, localizados al norte de la subcuenca, así como los conos deandesitas, localizados en la porción este de la subcuenca (Cuadro 2).

Cuadro 2. Tipos de roca en la Subcuenca de Cointzio.

Basaltos y dacitas 20.3 3.0Conos andesíticos 94.3 14.0Conos de lava 164.5 24.4Depósitos superficiales 225.6 33.4Domos andesíticos 40.8 6.0Domos dacitícos y riolíticos 27.4 4.1Ignimbritas 45.9 6.8Volcanes monogenéticos y 55.7 8.3flujos asociados

La información de suelos, elaborada por el INEGI, reporta quelos suelos predominantes son: Andosoles, Acrisoles y Luvisoles. LosAndosoles se localizan en la zona sur, los Acrisoles en la porcióncentral y los Luvisoles en la porción norte (Cuadro 3, Figura 3).

Rocas km2 %

Cuadro 3. Tipos de suelo en la Subcuenca de Coinztio.

Acrisol 223.2 33.1Andosoles 235.8 35.0Cambisoles 2.7 0.4Gleysoles 2.7 0.4Leptosoles 30.6 4.5Luvisoles 144.2 21.4Phaeozems 14.1 2.0Planosoles 1.7 0.3Presa 4.9 0.7Vertisoles 14.5 2.2

Suelos km2 %

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Aspectos geomorfológicos

La integración de los datos de las formas de relieve superioresy rocas permitió construir un mapa morfolitológico. Las unidadespredominantes son los lomeríos bajos sobre basaltos, dacitas, riolitasy andesitas, los cuales presentan pendientes entre 3 y 20°; las colinassobre depósitos superficiales, andesitas e ignimbritas, presentanpendientes menores de 20°; las colinas desarrolladas en andesitas,volcanes monogenéticos y flujos asociados, y depósitos superficialescon pendientes menores de 20°; y los piedemontes sobre basaltos ca-racterizados por tener pendientes menores a 12° (Figura 4, Cuadro 3).

Figura 3. Distribución espacial de los suelos en laSubcuenca de Cointzio.

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Figura 4. Distribución espacial de las unidades morfoliltológicas.

La segmentación del territorio a un nivel de mayor detallepermitió identificar las formas de relieve (Figura 5). Siendo laspredominantes las laderas, tanto suaves como inclinadas, así comolos piedemontes medios (Cuadro 5).

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Cuadro 4. Unidades morfolitológicas en la Subcuenca deCoinztio.

.

Montañas sobre basaltos 2.5 0.4Lomeríos altos sobre andesitas 20.2 3.0Lomeríos altos sobre domos dacíticos y riolíticos 2.0 0.3Lomeríos altos sobre basaltos 12.7 1.9Lomeríos bajos sobre basaltos, dacitas, riolitas y 197.1 29.2andesitasColinas sobre andesitas 2.0 0.3Colinas sobre andesitas, volcanes monogenéticos y 102.3 15.2 flujos asociados, y depósitos superficialesColinas sobre basaltos 1.8 0.3Colinas sobre depósitos superficiales 0.2 0.0Colinas sobre depósitos superficiales, andesitas e 120.9 17.9ignimbritasColinas sobre ignimbritas 6.7 1.0Piedemontes sobre depósitos superfciales y flujos de lava 40.8 6.0Piedemontes sobre basaltos 94.6 14.0Piedemontes sobre depósitos superficiales 19.2 2.8Planicies sobre depósitos fluvio-lacustres 46.6 6.9Cuerpos de agua 5.1 0.8

Unidades Morfolitológicas km2 %

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C

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Figura 5. Distribución de las formas de relieve en la Subcuenca de Cointzio.

Cobertura vegetal y uso del suelo

Las coberturas vegetales y usos del suelo predominantes en ambosaños son: cultivos de temporal, bosque cerrado, matorral-pastizal, cultivosde riego y bosque semiabierto (Figura 6). La distribución espacial de lascoberturas se presenta en las Figuras 7 y 8. En ambas figuras se apreciaclaramente que los cultivos de temporal y de riego ocupan un importantesector del centro de la cuenca; los bosques cerrados y semiabiertos selocalizan en las porciones más altas e inclinadas de la cuenca; mientras quelos matorrales se localizan principalmente en el sector norte-centro de lacuenca. Estos resultados caracterizan a la subcuenca como de tipoagro-silvo-pastoril.

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LA GRAFICA VA EN COLOR, LA IMPRESION EN B/N ES CONFUSA

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Figura 7. Distribución de las coberturas vegetales y usos del suelo en1975 para la Subcuenca de Cointzio.

Análisis de cambio de la cobertura vegetal y uso del suelo

El análisis anterior permitió generar un mapa de procesos decambio predominantes en la subcuenca (Figura 9) y calcular lassuperficies de estos cambios (Cuadro 6). En este cuadro se apreciaque el 48 por ciento de la subcuenca no presenta cambios decobertura vegetal y uso del suelo.

Los procesos con mayor distribución corresponden a lamatorralización (10%), recuperación del bosque (6%), deforestación(6%), degradación del bosque (4%) y urbanización (1%). Patrónsimilar al encontrado para la cuenca de Cuitzeo, a la que pertenecela subcuenca de Cointzio (López et al., 2006).

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Deforestación 3 707.1 5.5Degradación bosques 2 734.7 4.1Apertura de plantaciones 526.9 0.8Incremento erosión 330.4 0.5Urbanización 862.1 1.3Recuperación de bosque 4 177.6 6.2Matorralización 6 459.5 9.6Otros cambios 16 295.1 24.2

Figura 8. Distribución de las coberturas vegetales y usos del suelo en2000 para la Subcuenca de Cointzio.

Cuadro 6. Procesos de cambio y superficies afectadas.

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Cambios Superficie % (ha)

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No cambios 32 317.0 47.8

Figura 9. Distribución de los procesos de cambio predominantes en laSubcuenca de Cuitzeo.

La matorralización se presenta en laderas suaves (44%),piedemontes medios (29%), laderas inclinadas (10%) y piedemontesno diferenciados (8%); las clases de pendiente típicas donde esteproceso ocurre son: 6-12° (42%), 3-6° (28%), 0-3° (14%) y terrenoscon pendiente entre 12 y 20° (11%).

La recuperación del bosque es un procesos asociado a laderassuaves (55%) y laderas inclinadas (26%), las pendientescaracterísticas de este procesos son: 6-12° (38%), 12-20° (26%), 0-3° (13%) y 3-6° (11%).

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La deforestación es un proceso localizado en laderas suaves(48%), laderas inclinadas (25%), y piedemontes medios (10%); lasclases de pendientes que caracterizan a este procesos son 6-12°(43%), 12-20° (25%) 3-6 (14%) y 0-3 (10°).

La degradación del bosque afecta a las laderas suaves (42%),laderas inclinadas (36%), conos volcánicos (9%); y las clases dependientes afectadas son: 6-12° y 12-20° con alrededor de 34 %,20-30° (17%) y 3-6° (8%).

Los resultados anteriores sugieren que áreas con pendientealta, están siendo afectadas por procesos de degradación ydeforestación que podrían disparar procesos de erosión; a la vezexisten áreas con características similares en las cuales procesosde recuperación de la cobertura vegetal se están dando; es decir,existe un cierto equilibrio entre procesos negativos y positivos parael ambiente.

Finalmente se calculó una matriz de transición con el propósitode conocer cuál es la tendencia de cambio de cobertura vegetal yuso del suelo en la subcuenca de Cointzio (Cuadro 7). Los resultadossugieren una tendencia a la recuperación de los bosques, al menosen función de la densidad de cobertura vegetal; sin embargo, estásmismas coberturas presentan una ligera tendencia a transformarseen cultivos de temporal (ver tendencias de cambio por arriba y pordebajo de la diagonal).

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CUADRO ESCANEADO, SOLAMENTE PARA REVISION, YA CORREGI

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CONCLUSIONES

La utilización de herramientas basadas en la percepción remotay los sistemas de información geográfica permitió en primera instanciacaracterizar biofísicamente la Subcuenca de Cointzio. Esta es unaunidad hidrológica de origen volcánico y estructural, formada porrocas ígneas extrusivas intermedias a básicas, sobre las cuales sedesarrollan suelos derivados de la intensa actividad volcánicarelativamente reciente (Andosoles, Luvisoles, Acrisoles) y suelosresultado de la re-depositación de materiales al fondo de la cuenca(Phaeozems y Vertisoles). Por sus características de coberturavegetal y uso del suelo, es posible concluir que la subcuenca deCointzio es de tipo agro-silvo-pastoril.

La integración de herramientas de percepción remota y sistemasde información geográfica además, permitió el modelamiento de losdatos bajo un marco espacial que facilitó el entendimiento de lospatrones de degradación ambiental de la cuenca y permitió evaluarla condición en la que ésta se encuentra. El análisis permitióreconocer dónde y cuáles son los verdaderos procesos dedegradación en la Subcuenca de Cointzio. Específicamente, fue útilen la elaboración de un indicador de la condición de la cuenca elanálisis de cambio de cobertura vegetal y uso del suelo. El análisisde los principales procesos de cambio indica que la deforestación ydegradación de bosques es compensada (en superficie) por losprocesos de matorralización y regeneración del bosque. Sin embargo,los resultados indican que existen algunas áreas con pendiente altassujetas a procesos de degradación y deforestación que podríandisparar procesos de erosión acelerada. De hecho la erosiónacelerada casi se duplicó en 25 años. En las áreas sujetas adegradación, se sugiere aplicar políticas que favorezcan el pago porbienes y servicios ambientales y la conservación de suelos.

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IDO

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AGRADECIMIENTOS

Los autores reconocen el apoyo proporcionado por el Fondo Sectorialde Investigación Ambiental SEMARNAT-CONACyT a través del proyectoDegradación y restauración de suelos con enfoques participativos en laCuenca de Cointzio Michoacán.

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