Erosión hídrica

Para estimar la erosión hídrica actual, se utilizó la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo Revisada (RUSLE por sus siglas en inglés)⁹:

Donde:

E= pérdida de suelo por unidad de área (t/ha/año);

R= factor de erosividad de la lluvia (MJ mm ha^-1 h^-1 año^-1);

K= factor de erodabilidad del suelo (t ha^-1 h^-1/MJ mm ha^-1);

L= factor de longitud de la pendiente (adimensional);

S= factor de grado de la pendiente (adimensional);

C= factor de la vegetación (adimensional);

P= factor de práctica mecánica de control de la erosión (adimensional).

Para su medición se utilizó el programa IDRISI selva¹⁰, el cual incluye el comando RUSLE, que es una rutina que mejora el cálculo de los factores L y S e incluyendo otras rutinas adicionales que elimina depresiones, y otros que permiten una generalización mejor del modelo digital de elevación. Para la estimación del factor R se usó el mapa de isoerosividad, que divide al país en 14 regiones, de las cuales, el estado de Zacatecas se ubica en las regiones 3, 4 y 7 y cuyas ecuaciones son las siguientes:

En donde Y es el factor R en términos de MJ mm/ha h y X es la lluvia anual en mm.

Para la estimación de los valores del parámetro K, se utilizó una tabla de valores de erosionabilidad desarrollada por Figueroa¹¹. El factor K está en función de la textura y clase de suelo. Estos valores se asignaron a las clases de suelo y texturas dentro de los terrenos ejidales, las cuales se digitalizaron para facilitar su manejo dentro de los sistemas de información geográfica (SIG), por medio del programa IDRISI Selva¹⁰. La salida es la pérdida de suelo para cada tipo de vegetación.

Para cuantificar el efecto del cambio climático se utilizó el sistema de información de cambio climático de la República Mexicana del INIFAP¹², el cual consta de climatología base del periodo 1961-2010 y climatología de los años 2021 a 2080 en las rutas de concentración representativas (RCP) 4.5 y 8.5 de gases de efecto invernadero (GEI), entre otros para un modelo ensamble formado a partir de 11 modelos de circulación general (GCM) reducidos en escala y calibrados¹³ seleccionados para México (BCC‐CSM1‐1, CCSM4, GISS‐E2‐R, HadGEM2‐AO, HadGEM2‐ES, IPSLCM5A‐LR, MIROC‐ESM‐CHEM, MIROC‐ESM, MIROC5, MRI‐CGCM3, NorESM1‐M).

Se utilizaron los valores de temperatura máxima, temperatura mínima y precipitación mensuales para los años 2021 a 2080. Con los datos mensuales se obtuvieron los anuales para los escenarios climáticos 2021-2040, 2041-2060 y 2061-2080, en adelante referidos como climatologías o años 2030, 2050 y 2070, respectivamente.

Utilizando la información de uso del suelo de INEGI¹⁴, fue posible separar los efectos de disminución de lluvia y erosión hídrica por tipo de vegetación predominante. Adicional al área de pastizal, se utilizó la información de la superficie dedicada a otros tipos de vegetación como son el matorral, bosque y el área de uso agrícola. Con la información de erosión hídrica estimada para la actualidad y la de los años 2030, 2050 y 2070 se obtuvieron modelos de regresión¹⁵ para los tipos de vegetación más importantes del Estado, ya mencionadas, obteniéndose una tasa anual de cambio para cada condición de vegetación y con ello comparar contra el área de pastizal y determinar donde se obtendrán los mayores impactos por efecto del cambio climático.

Comparación con otros tipos de vegetación

El efecto de la disminución de precipitación en la reducción de erosión hídrica del suelo del pastizal en Zacatecas es diferente para otros tipos de vegetación en el Estado; al evaluar el impacto en la reducción de lluvia en las áreas de matorral, bosque y de uso agrícola, los valores estimados para el área de matorral son los menores, (Cuadro 3), aunque se observa un patrón semejante al proyectado para el área de pastizal. El Cuadro 3 presenta los valores de precipitación estimados para cada tipo de vegetación y la reducción en porcentaje. Los valores de reducción son menores para el RCP 4.5 que para el RCP 8.5, debido a que el primero se asocia con un menor efecto de los gases de efecto invernadero (GEI). La reducción en los valores de precipitación afecta los valores medios de erosión de los diversos tipos de vegetación estudiados.

En los Cuadros 5 y 6 se puede observar la reducción en los valores medios de erosión hídrica.

estimados mediante el RCP 4.5 y el RCP 8.5. En el Cuadro 5 se observa una disminución en porcentaje de entre 5 y 9 % de los valores actuales (2010), en el que sobresale el área de pastizal cuyos valores van de 16.13 a 15.18 t/ha/año, lo que representa un 5.89 % de reducción en 60 años y mostrando los valores más bajos de todos los tipos de vegetación. Aunque esta proyección puede ser alterada por cambios en el uso del suelo. En esta área se realiza el pastoreo y está sujeta a riesgos de deterioro, sobre todo cuando se presenta el sobrepastoreo¹⁶, el cual se reconoce como una de las principales causas de incremento de escurrimiento y erosión hídrica, ya que, al reducirse la cobertura vegetal, se reduce la infiltración y aumenta el escurrimiento¹⁷. La disminución de la cobertura vegetal también puede ir asociada a la reducción de precipitación. Periodos largos de sequía han sido reconocidos como causantes y coadyuvantes en el incremento de erosión. El riesgo que corre el pastizal por el cambio de uso de suelo, ha sido mostrado en los reportes de tasas de cambio de uso de suelo en su conversión hacia áreas de agricultura de riego, durante los años setentas del siglo pasado, en la que, anteriormente era el área de pastizal dentro del acuífero denominado “Chupaderos” dentro del estado de Zacatecas, las cuales fueron de hasta 1,913 ha/año y de 678 ha/año en el acuífero del Aguanaval¹⁸. Un cambio en el uso de suelo puede inducir cambios en la erosión hídrica de un área de pastizal a valores de erosión propios del área agrícola, cuyos valores medios van desde 133 hasta 161 t/ha/año.

De igual manera se aprecian valores medios de erosión hídrica que disminuirán en el área de matorral y que van desde el 5.18%, hasta el 11.29 %, esto debido a la disminución de lluvia pronosticada para los próximos años y cuyas tasas de cambio son significantes (P<0.05). Al igual que el pastizal, el sobrepastoreo y el cambio de uso de suelo son los mayores riesgos de que esta disminución de erosión hídrica no sea tal como se pronostica. Otro riesgo para esta área es la erosión eólica, ya que es en este tipo de vegetación donde se presentarán las menores precipitaciones de todo el Estado, lo que puede favorecer el incremento en la erosión eólica asociada a la sequía^19,20. Una situación semejante a las dos anteriores, se observará en el área de bosque, donde se pronostican reducciones de erosión hídrica de 6.86 hasta 17.4 %, sin que las tasas de cambio sean significativas (P>0.05). En el caso de este tipo de vegetación, la tala de árboles o cambio de suelo se aprecian como los mayores riesgos, así como el efecto de la sequía y enfermedades en los árboles, los cuales se han ido presentando recientemente²¹.

Por último, se menciona el caso del área agrícola, la cual por ubicarse casi siempre en la parte más baja de la cuenca, está sujeta a escurrimientos de mayor magnitud y mayor erosión. También son los sitios de mayor profundidad de suelo, lo que la vuelve el área de mayor cantidad de pérdidas de suelo. Sin embargo, ante la perspectiva de disminución de precipitación, se estima que los valores de erosión hídrica se reducirán de un 9.81 a un 17.48 %, siendo esta área la más beneficiada en términos de disminución de erosión hídrica, con tasas de cambio menores (P>0.05). El manejo apropiado del recurso suelo, manejo de pendientes, técnicas de labranza de conservación del suelo y el mantenimiento de la cobertura vegetal, son componentes tecnológicos que contribuyen a mejorar el cuidado del suelo. Sin embargo, las prácticas de manejo del suelo tradicionales, surcos a favor de la pendiente y el laboreo en periodos de vientos intensos, pueden incrementar los valores de erosión hídrica y eólica. Esta última ha sido reportada¹¹ como un riesgo de erosión equivalente a la que provoca el escurrimiento. El establecimiento de barreras rompe viento y cambios en las técnicas de laboreo y conservación de humedad, deberán ser prioritarias para mantener la productividad agrícola y no incrementar los valores de erosión hídrica, tal como lo pronostican los modelos usados aquí. Adicionalmente, se debe poner atención a la reducción de autorizaciones de cambio de uso del suelo, ya que como se mencionó, el cambio de uso del suelo puede llevar a los niveles de pérdida de suelo equivalentes a los que se presentan en el área agrícola.

Por otro lado, aunque parece que los efectos más notorios de las pérdidas de suelo en Zacatecas, se presentan en el área agrícola, las pérdidas de suelo en otros tipos de vegetación son tanto o más perjudiciales que en el área agrícola, debido a que la profundidad de suelo en las áreas de pastizal, bosque o matorral, son mucho menores que en las superficies de uso agrícola. Por lo tanto, una disminución de un centímetro de capa superficial de suelo, provoca efectos más dramáticos en esas áreas que en las agrícolas.

Como se mencionó al inicio de esta sección, que a diferencia de lo que sucede con otros indicadores, lo que respecta a las pérdidas de suelo por efecto de la erosión hídrica, ésta tenderá a disminuir a medida que el efecto de calentamiento global debido a la acumulación de gases en la atmósfera, provoquen una disminución de la precipitación pluvial en el estado de Zacatecas. Los resultados muestran que es importante contar con información que permita hacer planeación a mediano y largo plazo, ampliar e incluir estudios de temas relacionados, como la erosión eólica y otros tipos de degradación asociados al calentamiento global y estudios adicionales que contribuyan a completar el entendimiento de los cambios que se presentarán en el futuro y determinar acciones de previsión y cuidado del recurso suelo.