Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=49724122004

Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal

Sistema de Información Científica

Zavaleta Huerta, Elizabeth; Cruz-Jiménez, Héctor; Márquez Ramírez, Juan

POTENCIAL DE INFILTRACIÓN DE AGUA DE LLUVIA A PARTIR DE LA RETENCIÓN DE UNA

PLANTACIÓN FORESTAL

Foresta Veracruzana, vol. 14, núm. 1, marzo-agosto, 2012, pp. 23-28

Recursos Genéticos Forestales

Xalapa, México

¿Cómo citar? Número completo Más información del artículo Página de la revista

Foresta Veracruzana,

ISSN (Versión impresa): 1405-7247

lmendizabal@uv.mx

Recursos Genéticos Forestales

México

www.redalyc.orgProyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

Foresta Veracruzana 14(1):23-28. 2012. 23

____________________________________________

1 Estudiante de Licenciatura. Facultad de Ciencias Agrícolas. Correo electrónico: eli_7marzo@hotmail.com

2 Investigadores del Cuerpo Académico de Recursos Genéticos Forestales Xalapa, Veracruz. Correo electrónico:

jalba@uv.mx

POTENCIAL DE INFILTRACIÓN DE AGUA DE LLUVIA A PARTIR DE LA RETENCIÓN DE UNA PLANTACIÓN FORESTAL

Potential water infiltration of rain from the retention of a forest planting

Elizabeth Zavaleta Huerta

1, Héctor Cruz-Jiménez

2 y Juan Márquez Ramírez

2

Resumen

Debido a que los efectos causados por las distintas formas de precipitación, producto del deterioro ambiental, así como la constante acidificación del suelo, causan principalmente erosión y baja fertilidad en los suelos sin cubierta arbórea, se realizó el presente trabajo con el objetivo de estimar la retención de agua por el arbolado y el potencial de infiltración en una plantación de Pinus cembroides subsp. orizabensis D.K. Bailey establecida en “Los Molinos” municipio de Perote, Veracruz, México, con una densidad de 3 x 3 m en una superficie de 2 945 m

2, a esta plantación se le calculó la cantidad de agua retenida producto de la

precipitación anual, utilizando un principio coloidal de retención sólido-líquido, se calculó el volumen de un árbol muestra, de acuerdo con los diámetros y alturas de los árboles muestreados de la plantación. Se obtuvo la cantidad de agua retenida por cada uno de los árboles de la prueba, para estos cálculos, se utilizaron los datos actualizados de precipitación anual del lugar, a lo que se restó la cantidad de agua retenida por el arbolado, obteniéndose el total de agua con potencial de infiltración a los mantos acuíferos que para este caso es de 1 418 277.57 L.

Palabras clave: Pinus cembroides subsp. orizabensis, plantación, precipitación, retención.

Abstract Because the effects caused by different forms of precipitation, a product of environmental degradation and

the continued acidification of soil erosion caused mainly low fertility in soils without tree cover, this work was performed in order to estimate the retention water by the trees and the potential for water infiltration into a Pinus cembroides subsp. orizabensis D.K. Bailey set to "Los Molinos" municipality of Perote, Veracruz, Mexico, with a density of 3 x 3 m in an area of 2 945 m

2, this plantation was calculated the amount of water

retained product of the annual precipitation using a colloidal first solid-liquid retention was calculated sample volume of a tree according to the diameters and heights of the sampled trees planting. We obtained the amount of water held by each of the test trees, for these calculations, we used the updated data annual rainfall of the place, which was subtracted from the amount of water retained by woodland, yielding total potential water infiltration into the groundwater which in this case is 1418 L. 277.57

Key words: Pinus cembroides subsp. orizabensis, plantation, precipitation, retention. Introducción

Se puede afirmar que todo lo que vive sobre la faz de la tierra depende del agua. El hombre la requiere para sus necesidades básicas, usos recreativos, transformación de energía, para los procesos de manufactura y la agricultura. Como consecuencia del incremento de la población mundial y del mejoramiento de sus condiciones de vida, se ha originado un aumento inmenso de la demanda de agua, por desgracia no siempre se pueden satisfacer las necesidades humanas y por su escasez no es posible disponer de este líquido vital (Campos, 1992).

Una de las funciones ecológicas de los bosques es el mantenimiento del equilibrio ambiental de las cuencas, garantizando el abasto de agua y protegiendo las presas y zonas bajas del azolvamiento (Merino, 1997), en zonas degradadas como el valle de Perote, estas funciones se pueden recupera mediante el establecimiento de plantaciones forestales.

Los efectos causados por las distintas formas

de precipitación (lluvia, granizo y nieve) producto del deterioro ambiental, así como la constante acidificación del suelo, causan principalmente erosión y baja fertilidad en los suelos sin cubierta arbórea principalmente en las zonas montañosas altas que de manera funcional deberían

24 Zavaleta y col. Potencial de infiltración de agua de lluvia a partir de la retención

comportarse como grandes esponjas para dar vida a los principales afluentes y mantos freáticos que son sustento de las ciudades ribereñas y de la planicie (Alba, 2011).

El sostén de afluentes superficiales así como

el enriquecimiento de mantos freáticos depende principalmente entre otros fenómenos, de la diferencia que pueda existir entre la adsorción de la superficie solida que está representada por la superficie individual de cada árbol componente de una plantación o un bosque natural y la precipitación del sitio (Alba, op. cit.).

El agua dulce es esencial para toda vida sobre

la Tierra y los bosques son esenciales para el agua dulce. Los bosques filtran, limpian el agua y evitan la erosión, amortiguando las lluvias fuertes, disminuyendo escurrimientos superficiales y por lo tanto, induciendo la infiltración que sostiene el aporte para los principales mantos acuíferos que provocan los escurrimientos conocidos como arroyos y ríos en causes naturales que no arrastran suelos que provoquen los azolvamientos con consecuencias dramáticas por todos conocidas, a su vez, el agua transporta nutrientes disueltos y los distribuye por todo el suelo del bosque. Los bosques actúan como "esponjas", capaces de recoger y almacenar grandes cantidades del agua de lluvia. Los suelos forestales absorben cuatro veces más agua de lluvia que los suelos cubiertos por pastos y 18 veces más que el suelo desnudo (Marcano, 2011).

El dosel del bosque intercepta una gran parte

de la precipitación que cae sobre él. De no ser así, esta lluvia y nieve caería directamente sobre el suelo, erosionándolos gradualmente. El bosque evita que suceda esta erosión. El agua que cae en el dosel del bosque luego cae suavemente al suelo con mucha menor fuerza que la lluvia directa (Marcano, op. cit.).

Pero cada vez se hace más evidente que sin

una gestión sostenible de este recurso finito, se agravarán los problemas de suministro de agua que están presentándose, con serias consecuencias para la agricultura y la seguridad alimentaria, especialmente en el mundo en desarrollo (Kourous, 2003).

Para el presente trabajo se evalúa la cantidad

de agua capturada en una plantación de Pinus cembroides subsp. orizabensis.

Después de dieciocho años de establecida se

puede ponderar el tiempo requerido para la

captura de agua evaluada y por medio de ello poder predecir la rentabilidad de la plantación que tenga el objetivo de mitigar el cambio climático y el efecto invernadero, mediante la conservación de los bosques ya que por medio de su tronco y ramas capturan el agua de precipitación y la conducen para así enriquecer los mantos freáticos, además ponderar las ganancias que se obtendrían disminuyendo la erosión e induciendo la infiltración con esta especie establecida en suelos marginales en altitudes correspondientes al rango natural de su distribución, de tal manera que se pueden aportar datos mediante los cuales sea posible calcular el incremento de mantos acuíferos y con esto otorgar el valor económico que como servicio ambiental puede presentar un bosque mediante la infiltración de agua de lluvia producto de la precipitación anual, utilizando un principio coloidal de retención sólido-líquido.

Material y métodos

El presente trabajo se llevó a cabo en la plantación experimental de Pinus cembroides subsp. orizabensis, constituida por 479 individuos de dieciocho años de edad, ubicada en la localidad de “Los Molinos” en la región de Perote, Veracruz (Pozos, 1994; Alba, 1996).

El sitio Los Molinos se localiza

geográficamente en las coordenadas 19° 35’ 25’’ N y 97° 11’ 55’’ O la altitud varía entre 2 440 y 2 560 msnm, en las estribaciones del Valle de Perote, al noroeste del Volcán Cofre de Perote (INEGI, 1998). El área se sitúa en la frontera de la zona forestal con la agrícola, por lo que su problemática tiene que ver con la apertura de claros para el cultivo, pero más grave aún es la apertura de claros para la explotación de terrígenos como arena y tepecil, lo que ha ocasionado el aislamiento de algunos árboles o grupos de árboles afectando así procesos importantes en la biología reproductiva de las especies, particularmente la polinización (Márquez, 2007).

El clima de la zona de influencia de la estación

climatológica Perote (latitud: 19° 34' 51" N, longitud: 97° 14' 52" O, altitud: 2 415 m), donde se encuentra la población de Los Molinos (SMN, 2007), puede clasificarse como: C(w2)x’ templado, temperatura media anual entre 12 y 18 °C, temperatura del mes más frío entre -3 y 18 °C y temperatura del mes más caliente abajo de 22 °C, subhúmedo, precipitación anual de 200 a 1 800 mm y precipitación en el mes más seco de 0

Foresta Veracruzana 14(1):37-42. 2012. 25

a 40 mm; lluvias de verano mayores al 10.2% anual (cuadro 1)(CONABIO, 2007). Cuadro 1. Normales climatológicas de la Estación

00030128 Perote.

Mes Temperatura Precipitación

Enero 10.2 10.5

Febrero 10.9 12.3

Marzo 13.1 10.6

Abril 14.6 24.9

Mayo 15.1 35.4

Junio 14.3 69.4

Julio 13.5 51.5

Agosto 13.3 48.0

Septiembre 13.3 107.0

Octubre 11.9 69.9

Noviembre 11.0 27.8

Diciembre 10.2 14.8

Media/Total 12.6 481.8

El área se ubica en la zona de confluencia

entre los Andosoles que son suelos de origen volcánico, constituidos principalmente de ceniza, la cual contiene alto contenido de alófano, que le confiere ligereza y untuosidad al suelo y los Regosoles que son de poco desarrollo y por ello no presentan capas muy diferenciadas entre sí, en general son claros y pobres en materia orgánica, se parecen bastante a la roca que les da origen (SPP, 1984a); el origen geológico es de rocas ígneas extrusivas, toba intermedia del Terciario Superior, su morfología es de lomeríos suaves (SPP, 1984b).

La vegetación predominante en el área es

bosque de pino-encino, dominando Pinus oaxacana y Pinus teocote, ocasionalmente se puede encontrar Pinus montezumae; dentro de las latifoliadas se encuentran principalmente Quercus crassifolia (encino) y Arbutus xalapensis (madroño)

Para asignar los valores de volumen a los

árboles componentes de la plantación, se midió el diámetro en la base del tronco –de todos los árboles- con una cinta diamétrica (marca forestry suppliers) con aproximación al milímetro y la altura total del árbol en metros, con una vara telescópica graduada con aproximación a centímetros.

Se utilizó la siguiente fórmula para el cálculo

del volumen (Pardé y Bouchon, 1994 y Philip, 1994):

V = AB * H * Cf

AB = π/4 * D2

Donde: V= Volumen en m

3

AB = Área Basal en m2

H = Altura en m Cf = Coeficiente de forma (0.5) π/4 = Constante 0.7854 D = Diámetro a la base del tronco en m Se tomó un árbol muestra, cortado a ras del

suelo (teniendo en cuenta tronco y ramas) para el cálculo de adsorción mediante la siguiente fórmula:

CAAm = (Ph – Ps)

Donde: CAAm = Cantidad de agua adsorbida por la

muestra (en gramos). Ph = Peso húmedo de la muestra (gr). Ps = Peso seco de la muestra (gr). A partir de este valor se calculó el valor de

adsorción de cada uno de los árboles de la plantación de manera proporcional.

La precipitación anual (PP) es un indicador de la cantidad de agua de lluvia que recibe la superficie donde está establecida la plantación, dicha precipitación es de 481.8 mm (SMN, 2007), por lo que la cantidad de agua anual precipitada en la superficie de la plantación es de 1 418 901 L.

A partir del valor total de adsorción es decir, de

la cantidad total de agua que puede retener la plantación, se infirió la cantidad de agua que va directamente al suelo con potencial de infiltración, representada por la siguiente ecuación (Zavaleta, 2011).

CAI = (PP – AR)

Donde: CAI= Cantidad de agua con potencial de

infiltración. PP= Precipitación total anual. AR= Agua retenida.

Resultados

Los resultados obtenidos del árbol muestra fueron los siguientes (cuadro 2):

26 Zavaleta y col. Potencial de infiltración de agua de lluvia a partir de la retención

Cuadro 2. Valores del árbol muestra. Donde: Ps =

Peso seco de la muestra. Ph = Peso húmedo de la muestra. CARm = Cantidad de agua adsorbida por

la muestra.

Diám (cm)

Atura (cm)

Ps (gr)

Ph (gr)

CAAm (gr)

14 100 3600 4200 600

El agua adsorbida por árbol fue de 1.322390 L

en promedio con un mínimo de 0.017219 L y un máximo de 3.958022 L, dando un total de 633.4 L. Para tener una visión del comportamiento de todos los árboles de la plantación se graficaron los resultados en cinco categorías con lo cual se puede observar que más de 200 árboles

presentaron una adsorción de entre 0.8054 y 1.5735 L (figura 1).

Finalmente la cantidad de agua con potencial

de infiltración anual se muestra en el cuadro 3.

Cuadro 3. Valor de retención de la plantación con potencial de infiltración de Pinus cembroides subsp. orizabensis. Donde: CAI =

Cantidad de agua con potencial de infiltración, PP = Precipitación anual, AR=

Agua retenida.

PP (L)

AR (L)

CAI (L)

1 418 901 633.43 1 418 267.57

Pinus cembroides subsp. orizabensis

0.0172 0.8054 1.5935 2.3817 3.1699 3.9580

Agua adsorbida (lt)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Núm

ero

de á

rbole

s

Figura 1. Cantidad de agua adsorbida por los árboles en cinco categorías.

Discusión

El ciclo hidrológico, la precipitación, la

superficie de contacto de los bosques y las características físicas y químicas de los suelos estructuran un complejo que almacena e infiltra el agua de lluvia que tiene una función importante en el desarrollo de especies y comunidades en las riveras y cuencas también fundamentales para la vida sana del hombre, sin embargo a esta realidad no se le ha podido asignar valores para un correcto pago de este servicio ambiental, se han hecho esfuerzos tales como los de Rivas et al. (1990), Castaño (2003) y Aiassa (2008), que entre otras cosas aportan valores para la

retención de agua del bosque y que con los datos que se reportan en esta investigación.

La fisicoquímica, entre otros conocimientos,

tiene reportado para esto un principio coloidal denominado adsorción que ha servido para el aporte de datos en el presente trabajo en el que se aspira a aportar valores para el cálculo eficaz y oportuno de la infiltración y enriquecimiento de los mantos acuíferos.

En la zona de establecimiento del estudio la

especie se encuentra amenazada y por las condiciones climáticas, altitudinales y fisiográficas, espacio y zona son una asociación estratégica no

Foresta Veracruzana 14(1):37-42. 2012. 27

sólo para la sobrevivencia y conservación de la misma sino con un alto potencial para la construcción de una gran factoría natural de agua. Conclusiones

De acuerdo a los resultados obtenidos en el

presente trabajo se puede concluir lo siguiente:

1. Pinus cembroides es una especie que puede ser establecida para la retención de agua en el valle de Perote, Veracruz.

2. Es una especie que además puede establecerse mediante diseño especializado para su conservación, dado que la variabilidad observada permite tanto selección productiva como adaptativa.

3. Tiene potencial de infiltración de 1 418 277.57 L que multiplicados por el potencial de hectáreas para plantación con la especie, se convertiría en una fábrica de agua importante.

Recomendaciones 1. Difundir la necesidad de establecer

plantaciones (no reforestación) para el enriquecimiento de mantos acuíferos.

2. Calcular cúbicamente la cantidad de agua aportada por plantación y que se pague lo proporcional y no a la buena fe ó por lo que dicen los acuerdos políticos administrativos.

3. Estudiar la cantidad de agua adsorbida por otras especies tanto de coníferas como del bosque mesófilo y tropicales. Literatura citada

ALBA, L.J. 1996. Mejoramiento genético forestal

en el Estado de Veracruz. Tesis Maestría en Ecología Forestal. Centro de Genética Forestal. Universidad Veracruzana. Xalapa, Veracruz, México. 80 p.

ALBA, L.J. 2011. Apuntes de la clase de Manejo

de Recursos Genéticos Forestales. Instituto de Genética Forestal, Xalapa. Veracruz.

AIASSA, G. 2008. Caracterización de procesos de

infiltración en estado no saturado sobre suelos limosos compactados. Universidad

Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. http://www. efn.uncor.edu/archivos/doctorado_cs_ing/aiassa/TDoctoral_Gonzalo_Aiassa.pdf Consulta: 28/01/2012.

CAMPOS, A.D.F. 1992 Procesos del ciclo

hidrológico, Editorial Universitaria Potosina, 2 edición. 120 p.

CASTAÑO, S. 2003. Estudio metodológico para el

cálculo de la infiltración en el vaso de las tablas de Daimiel: validación de resultados. http://www.ucm.es/BUCM/tesis/geo/ucm-t26596.pdf Consulta: 28/01/2012.

CONABIO. 2007. Regiones terrestre prioritarias

de México. Pico de Orizaba-Cofre de Perote.URL: www.conabio.gob.mx/conoci miento/regionalizacion/doctos/rtp_122.pdf. Consulta: 08/10/2010.

INEGI. 1998. Carta Topográfica 1:50 000 Perote

E14 B26. INEGI. Aguascalientes, México. 1 p.

KOUROUS, G., 2003. Los bosques y el agua

dulce: Conexiones vitales. http://www. fao.org/spanish/newsroom/focus/2003/wfc2.htm Consulta: 25/10/2011

MARCANO, J. 2011 Importancia de los Bosques:

El Agua. Página de internet http://www.jmarcano.com/bosques/important/agua.html Consulta septiembre 2011

MÁRQUEZ, R.J. 2007. Potencial y eficiencia de

producción de semillas como indicadores del manejo de Pinus oaxacana Mirov. Tesis Doctorado en Recursos Genéticos Forestales. Instituto de Genética Forestal. Universidad Veracruzana. Xalapa, Veracruz. 99 p.

MERINO, L. 1997. Los bosques de México, una

perspectiva general. En: Paré, L. y Madrid, S. Bosques y plantaciones forestales. Cuadernos Agrarios 14:157-162.

PARDÉ, J. y BOUCHON, J. 1994. Dasometría.

Ed. Paraninfo. Madrid. España. 387p. POZOS, V.A. 1994. Evaluación sobre la respuesta

de Pinus cembriodes subsp. orizabensis D.K. Bailey y Pinus eldarica Medw., bajo diferentes técnicas de vivero, para el establecimiento de una plantación experimental en el Valle de Perote,

28 Zavaleta y col. Potencial de infiltración de agua de lluvia a partir de la retención

Veracruz, México. Tesis de licenciatura en Biología. Xalapa, Veracruz. 76 p.

PHILIP, M.S. 1994. Measuring Trees and Forests.

CAB Internacional. Cambridge, U.K. 310 p. RIVAS, T.D.; MARTÍNEZ, M.M.; GARCÍA, M.E. y

GONZÁLEZ, C.F. 1990. Infiltración en tres complejos naturales suelo vegetación de la cuenca del río Texcoco. Agrociencia serie Agua-Suelo-Clima. Vol. 1(1):201-218.

SECRETARÍA DE PROGRAMACIÓN Y

PRESUPUESTO. 1984a. Carta Edafológica Esc. 1:250 000 Veracruz E 14-3. Aguascalientes, México. 1 p.

SECRETARÍA DE PROGRAMACIÓN Y

PRESUPUESTO. 1984b. Carta Geológica Esc. 1:250 000 Veracruz E 14-3. Aguascalientes, México. 1 p.

SERVICIO METEOROLÓGICO NACIONAL. 2007. Normales climatológicas 1971-2000. URL: http://smn.cna.gob.mx/ consultado el 8 de octubre de 2011.

ZAVALETA, H.E. 2011. Retención de agua de

una plantación de Pinus cembroides subsp. orizabensis D.K. Bailey. Tesis Licenciatura. Facultad de Ciencias Agrícolas U.V. Xalapa, Ver. 56 p.

Recibido en octubre de 2011 Aceptado en febrero de 2012