Gua curricular El cambio climtico: Impacto sobre la produccin agrcola y prcticas de adaptacin

Leccin Manejo de la escorrenta y control de erosin en la finca

Carmen Gonzlez Toro Especialista en Ambiente

Servicio de Extensin Agrcola

Tabla de contenido Objetivos Introduccin Situacin Proceso de la erosin Factores que influencian la erosin Erosin y la productividad del suelo Manejo de la escorrenta y control de la erosin en la finca Referencias Actividad Ejercicio

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Objetivos

1. Describir el proceso de la erosin del suelo 2. Determinar como se afecta la productividad del suelo con la erosin 3. Explicar la relacin entre erosin y escorrenta 4. Mencionar algunas recomendaciones para el control de la erosin

Introduccin

La erosin del suelo es la mayor amenaza ambiental a la sostenibilidad y capacidad productiva agrcola. Durante los ltimos 40 aos, cerca de un 1/3 de la tierra arable en el mundo se ha perdido por la accin de la erosin y se contina perdiendo a una razn mayor de 10 millones de hectreas o 25.4 millones de cuerdas por ao. Con la adicin de de milln (250 mil) personas por da, la demanda de la poblacin mundial por comida va en aumento en un momento cuando la productividad per capita de alimento comienza a decaer (Pimentel, D., et. al, 1995). Si se pudiera regresarle a los suelos agrcolas del mundo la materia orgnica perdida a causa de la agricultura intensiva, podramos capturar al menos un tercio del exceso de dixido de carbono que se halla en la atmsfera. Si le incorporamos materia orgnica al suelo durante los prximos 50 aos, dos tercios de todo el actual exceso de dixido de carbono podra ser capturado por los suelos mundiales. Se podra formar suelos ms sanos y productivos y abandonar el uso de fertilizantes qumicos que son otro potente productor de gases de efecto de invernadero (GEI). (Agricultura y cambio climtico: cuidar el suelo, 2009) http://www.portaldelmedioambiente.com/articulos/6865/agricultura_y_cambio_climatico_cuidar_el_suelo/

Situacin

De los terrenos dedicados a la agricultura en el mundo, cerca de una tercera parte est dedicada a cosechas y el resto a pastos para el ganado. Cerca del 80% de la tierra agrcola en el mundo sufre erosin de moderada a severa y 10% sufre erosin ligera a moderada. Terrenos bajo cultivo son susceptibles a la erosin debido a que su suelo es arado y dejado sin la cubierta vegetal protectora. Ms de la mitad de la tierra bajo pastos sufre sobre pastoreo y est sujeto a la degradacin erosiva. No se tienen datos precisos sobre la cantidad de suelo que se pierde en Puerto Rico por la erosin, as como tampoco el costo econmico que esto implica para la produccin agrcola. Sin embargo, de acuerdo con RUSLE2, un suelo de la serie umatas de la zona hmeda montaosa, puede perder alrededor de 16 ton/cuerda/ao en condiciones de suelo descubierto o desnudo. Es mismo suelo con cubierta vegetal, lo que pierde es de 2-3 ton/cuerda/ao.

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En los ltimos 200 aos de produccin agrcola en los EU, un estimado de 30% del terreno agrcola se ha abandonado por los efectos de la erosin, salinizacin y anegamiento (bajo agua). Cerca del 90% del terreno bajo cultivo en EU est perdiendo suelo a una razn mayor de la sostenible. Cerca de 54% de la tierra en pastizales, incluyendo terreno federal, est siendo sobre pastoreada y sujeta a un alto nivel de erosin. Adems, la especializacin de los cultivos ha llevado al uso de maquinaria pesada que daa el ecosistema de los suelos y aade a la compactacin del suelo.

Ecosistemas vivos Los suelos son una delgada capa que cubre ms del 90% de la superficie terrestre del planeta Tierra. No son slo partculas y minerales, son ecosistemas vivos y

dinmicos. Un suelo sano contiene millones de seres vivos microscpicos y visibles que ejecutan muchas funciones vitales. Es capaz de retener y proporcionar lentamente los nutrientes necesarios para que crezcan las plantas. Puede almacenar agua y liberarla gradualmente en ros y lagos o en los espacios microscpicos alrededor de las races de las plantas, de modo que las plantas puedan absorber agua mucho despus de un aguacero.

(USDA-NRCS)

La materia orgnica del suelo es clave Esta consiste de una mezcla de sustancias originadas por la descomposicin de materia animal y vegetal; sustancias excretadas por hongos, bacterias, insectos y otros organismos. En la medida que el estircol, los restos de cosecha y otros organismos muertos se descomponen, liberan nutrientes que pueden ser tomados por las plantas y usados en su crecimiento y desarrollo. Las molculas de materia orgnica absorben cien veces ms agua que las partculas del suelo y pueden retener y luego liberar hacia las plantas una proporcin similar de nutrientes. La materia orgnica contiene tambin molculas que mantienen unidas las partculas del suelo protegindolo contra la erosin y volvindolo ms poroso y menos compacto. Esto permite al suelo absorber el agua de la lluvia y liberarla lentamente a los ros, lagos y plantas y que crezcan las races de las plantas. Conforme crecen las plantas, ms restos vegetales llegan o permanecen en el suelo y ms materia orgnica se forma, en un ciclo continuo de acumulacin. Este proceso ha tenido lugar por millones de aos y fue uno de los factores clave en la disminucin de CO2 en la atmsfera millones de

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aos atrs y que hizo posible que surgiera la vida en la tierra. La materia orgnica se encuentra sobre todo en la capa superior del suelo, que es la ms frtil. Es propensa a la erosin y necesita ser protegida por una cubierta vegetal permanente. La vida vegetal y la fertilidad del suelo son procesos que se propician mutuamente, y la materia orgnica es el puente entre ambos. Pero sta es tambin alimento de las bacterias, hongos, pequeos insectos y otros organismos que viven en el suelo y convierten el estircol y los tejidos muertos en nutrientes. Estos organismos al alimentarse descomponen la materia orgnica. ste ciclo debe mantenerse constante si no, desaparece lentamente del suelo. Cuando los microorganismos y otros organismos vivos en el suelo descomponen la materia orgnica, producen energa para ellos mismos y liberan minerales y CO2 en el proceso. Por cada kilogramo (2.2 libras) de materia orgnica que se descompone, se libera a la atmsfera 1.5 kilogramos (3.3 libras) de CO2.

La erosin del suelo es un problema ambiental y agrcola alrededor del mundo.

Proceso de erosin

comienza con una inofensiva gota de agua. La erosin es el resultado de la energa transmitida de la lluvia o del viento. Las gotas de lluvia chocan con el suelo expuesto con un efecto explosivo (30pies X seg.), lanzando las partculas del suelo al aire

Las gotas de agua caen sobre la tierra con fuerza explosiva; separando las partculas del suelo y esparcindolas para luego ser arrastradas por la

escorrenta.

Las partculas de tierra pueden ser salpicadas a una altura de 3 pies y tan lejos

como 5 pies.

USDA - NRCS

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Con una tablita se muestran las salpicaduras.

La erosin se intensifica en terrenos con alta pendiente, donde ms de la mitad del suelo puede ser arrastrado hacia las partes bajas. Factores que influencian la erosin

La erosin aumenta dramticamente en terreno con pendiente bajo cultivo. Dado el aumento en la demanda por comida, suelos con pendiente se estn convirtiendo de bosques a produccin agrcola. Una vez bajo cultivo, estas pendientes sufren una alta erosin.

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laminar - es la remocin por efecto de la

lluvia o de la escorrenta de una capa

fina del suelo

en surcos es la remocin por el agua de escorrenta formando pequeos surcos

zanjas (crcavas) es la remocin del suelo por el agua formando zanjones

que no pueden ser tapados con equipo

mecnico

derrumbes desplazamiento de una masa de tierra saturada por el agua

debido a la fuerza de la gravedad

Tipos mTipos ms comunes de erosis comunes de erosinn

USDA - NRCS

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Material vegetal dejado sobre el terreno como cubierta reduce la erosin y la escorrenta al interceptar y disipar las gotas de la lluvia y la energa del viento.

Consecuencias de un suelo al descubierto (sin proteccin)

A mayor erosin = menor infiltracin de agua = mayor sedimentacin = menor productividad del suelo = menor rendimiento

Erosin y productividad del suelo

Debido a la prdida de productividad por la erosin y por el crecimiento poblacional, los abastos per capita de alimentos se han reducido por los pasados 10 aos y continan decayendo. La FAO (Food an Agriculture Organization) informa que la produccin per capita de granos, que representa el 80% de los abastos mundiales de alimento han estado decayendo desde 1984 (Statistical data, FAO Q. Bull. Stat. 5, 1 (1992)). El rendimiento de las cosechas en suelos severamente erosionados son ms bajos que en suelos protegidos porque se reduce la fertilidad del suelo y la disponibilidad del agua (humedad). Tanto la erosin del suelo por agua o por el viento, afectan adversamente la calidad del suelo y la productividad al reducir la infiltracin, la capacidad de retencin de agua, los nutrientes, la materia orgnica, la biota (fauna y flora) del suelo y la profundidad del suelo. Cuando ocurre erosin, la cantidad del agua de escorrenta aumenta, lo que implica que menos agua se infiltra por el suelo y est disponible para los cultivos. Suelos con erosin moderada absorben de 10-300 mm o .397 11.91 pulgadas menos agua por hectrea (2.54 cuerdas) al ao o entre 7-44% del total de la lluvia. (1mm = .0397

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pulgadas). Este grado de prdida de agua reduce la productividad del cultivo; an una razn de escorrenta de 20-30% del total de la lluvia puede resultar en una escasez de agua significativa para el cultivo. En los trpicos, la erosin puede reducir la infiltracin hasta un 93% (Lal, R., 1976). Adems de crear suelos deficientes en agua, la erosin del suelo causa escasez de nutrientes bsicos para las plantas, tales como, nitrgeno (N), fsforo (P), potasio (K) y calcio (Ca). Una tonelada de cubierta de suelo frtil tpicamente contiene de 2.2 15 lbs. N, 2.2 6.6 lbs. P y 6.6 66 lbs. K, mientras que en suelos severamente erosionados pueden tener niveles de N de solo .22 1.1 lbs. por tonelada (Troeh, F.R. et. al., 1991). La erosin por agua o viento selectivamente remueven las partculas orgnicas, dejando atrs partculas grandes y rocas. Cuando las reservas de nutrientes se agotan por la erosin, el crecimiento de las plantas se retarda y el rendimiento de los cultivos decae. Bajo la actual tasa promedio de erosin, las prdidas de N, P y K pueden esperarse que causen una baja en el rendimiento a largo plazo. La materia orgnica, un componente necesario del suelo, facilita la formacin de agregados del suelo, aumenta la porosidad del suelo y por lo tanto, mejora la textura del suelo, la infiltracin del agua y en ltima instancia, su productividad. Adems, de aumentar la infiltracin del agua, la materia orgnica facilita el intercambio inico, estimula el crecimiento de las races, y la proliferacin de microorganismos importantes. Cerca del 95% del N y 25 -50% del P estn contenidos en la materia orgnica. Manejo de la escorrenta y control de erosin en la finca

La escorrenta ocurre cuando el suelo se satura despus de un evento de lluvia. El exceso de agua que no se infiltra por el suelo corre libremente por la superficie de las estructuras, del terreno bajo cultivo o bajo pastoreo arrastrando todo tipo de contaminantes y ocasionando la erosin del terreno. Un manejo adecuado de la escorrenta permite controlar el exceso del agua de lluvia que no se infiltra por el suelo, adems de la Ejemplo de escorrenta en la carretera

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erosin del suelo y la eventual sedimentacin de los cuerpos de agua. Varias prcticas pueden ser establecidas para evitar que la escorrenta arrastre contaminantes como residuos de fertilizantes y plaguicidas, hacia los cuerpos de agua. Algunas de stas prcticas son:

Zanjas de ladera o siembras al contorno (nivel)

Barreras vegetativas

Desages protegidos con vegetacin

Franjas de amortiguamiento o fajas de vegetacin

Cultivos cobertores

Beneficios generales que se obtienen con el manejo de la escorrenta:

Reduce la erosin, el arrastre de contaminantes y sedimentos

Evita la acumulacin excesiva de agua en charcas o cualquier otra estructura

La vegetacin ayuda a infiltrar la escorrenta y provee alimento y albergue para la vida silvestre de la finca

Mantiene las estructuras y los alrededores secos

Permite desviar el exceso del agua de lluvia de los terrenos en cosechas, comederos, corrales y charcas de almacenamiento a un lugar protegido

1. Zanjas de ladera o siembras al contorno

Las zanjas de ladera son canales pequeos que se construyen al contorno o nivel para acortar el largo de la pendiente y disponer de la escorrenta. Zanjas de ladera.

Foto de Taiwan.

Beneficios

Reducen la erosin y el transporte de sedimento a los cuerpos de agua

Reducen la escorrenta y aumentan la infiltracin de agua

Facilitan la aplicacin de fertilizantes y plaguicidas, el recogido de la cosecha y el establecimiento de otras prcticas agrcolas.

- aumenta la infiltracin - disminuye la velocidad del agua - reduce el arrastre de partculas del suelo y residuos de qumicos

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2. Barreras vegetativas Las barreras vegetativas son hileras de plantas al contorno, que interceptan y reducen la velocidad de la escorrenta, filtran los sedimentos y controlan la erosin en terrenos inclinados.

Barreras vegetativas de pachol y cubierta vegetal (arrope). Foto Jayuya, cortesa USDA-NRCS.

Beneficios

Conservan la capa frtil del predio cultivado

Mejoran la fertilidad natural del suelo

Reducen la cantidad de sedimento que llega a los

cuerpos de agua

Dispersan uniformemente la escorrenta y evitan la erosin

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3. Desage protegido El desage protegido es un canal natural o construido que tiene el tamao adecuado para disponer de la escorrenta y la suficiente proteccin para resistir la fuerza erosiva de la escorrenta.

Beneficios

Permiten disponer adecuadamente de la escorrenta

Evitan la formacin de crcavas

Filtran parte de los contaminantes adheridos a los sedimentos

Desage protegido.

Foto cortesa USDA-NRCS.

4. Fajas de vegetacin Las fajas de vegetacin son franjas y zonas de vegetacin permanente establecidas para proteger de la contaminacin los cuerpos de agua, las estructuras, los caminos y los predios.

Beneficios

Reciclan los nutrimentos y filtran los plaguicidas, patgenos y otros contaminantes

Conservan el agua y controlan la erosin y la sedimentacin

Reducen la escorrenta y el problema de inundaciones

Filtran los contaminantes del aire

Sirven de barrera para reducir el ruido, el mal olor y el polvo

Ayudan a evitar los derrumbes en los bancos de los cuerpos de agua

Refrescan el ambiente al proveer sombra

a las estructuras y los cuerpos de agua

Proveen un hbitat para la vida silvestre

Donde el suelo queda expuesto a las inclemencias del tiempo (sin cubierta), las partculas pueden ser arrastradas por el agua o por el viento y llegar a los cuerpos de agua ocasionando la sedimentacin. Su control es sencillo el suelo puede ser protegido con una cubierta vegetal (yerba, rboles) o residuos vegetales (ramas, hojas).

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Cultivos de cobertura: para siembra en fajas y entre cultivos

Especies Usos 1 Propagacin 2 Comentarios Yerba dallis;

Paspalum dilatatum

C, F E, R, S Fija nitrgeno; resistente

a sequas pero prefiere

suelos hmedos

Man,

Arachis pantanal

C, F E, S Fija nitrgeno

Pachol,

Vetiveria zizanioides

F R til para pastura o forraje

cortado y estabilizar

tierras escarpadas

Yerba Alexander,

Brachiaria subquadripara

C, F R, S

Yerba baha,

Paspalum notatum

C, F R, S til para estabilizar

tierras escarpadas y

caminos

Yerba colorada,

Axonopus compressus

C, F R

1 C = entre cultivos, F = en fajas 2 E = estoln, R = rizoma, S = semilla (Gua de reforestacin para las cuencas hidrogrficas, DRNA)

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Mullas o arrope (mulch) Una mulla es una capa de material vegetativo que se coloca sobre el terreno (puede provenir de los yerbajos cortados u otros materiales) cubrindolo por parejo. Esto ayuda a reducir la temperatura del suelo que es importante para el desarrollo de las races especialmente en su etapa inicial de crecimiento, mantiene la humedad, previene el crecimiento de yerbajos y ayuda a evitar la erosin. Se le llama mulla por el efecto de mullir, que segn el diccionario de la Real Academia Espaola, es esponjar algo para que est blando y suave. Referencias Erenstein, O. (2002) Small Conservation Farming in the Tropics and Sub-tropics: a guide to the development and dissemination of mulching with crop residues andcover crops. Agriculture, Ecosystems and Environment, 100, P. 17-37.

Glogiewicz, J. & Rivera Santana, J.E. (1998). Seccion II Tecnicas y sistemas de reforestacin, Guas de reforestacin para las cuencas hidrogrficas de Puerto Rico,

Departamento de Recursos Naturales y Ambientales, Pag.27-61.

Gonzlez, C. (2006). Produccin agrcola en armona con el ambiente. Servicio de

Extensin Agrcola, Colegio de Ciencias Agrcolas.

Pimentel, D., Harvey, C., Rososudarmo, K., et. Al., (1995). Environmental and Economic

Costs of Soil Erosion and Conservation Benefits. Science. Vol. 267, P. 1117- 1123.

Lal, R., Soil Erosion Problems on an Alisol in Western Nigeria and their Control.

(International Institute of Tropical Agriculture, Ibadan, Nigeria, 1976)

Troeh, F.R., Hobbs, J,A., and Donahue, R.L., (1991). Soil and Water Conservation. Prentice-

Hall, Englewood Cliffs, NJ.

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Manejo de la escorrenta y control de erosin en la finca

Actividad

Luego de haber participado de una presentacin y discusin sobre el tema, estar listo para comprobar el conocimiento adquirido. 1. Explicar el proceso de la erosin del suelo causada por la lluvia. 2. Menciona tres tipos comunes de erosin: a. b. c. 3. Qu tres beneficios provee la materia orgnica al suelo? a. b. c. 4. Efecto de la erosin sobre la productividad del suelo; completa la oracin. La _________________ causa prdida de productividad del suelo. Suelos erosionados ocasionan un bajo rendimiento en las cosechas porque se reduce la ______________________ y la ________________________ del suelo. Dado que cuando aumenta la erosin, se reduce la infiltracin del agua por el suelo y se aumenta la __________________________________. La erosin tambin causa escasez de __________________________ y prdida la ____________________________. Adems de que el rendimiento en los cultivos decae con la erosin, el crecimiento en las plantas se _____________________________. La materia orgnica ayuda en la infiltracin del agua porque facilita la formacin de ____________________________ y en la absorcin de nutrientes por las plantas al facilitar el ______________________________ _________________________. 5. Menciona una prctica para el manejo de la escorrenta y control de erosin y los beneficios que provee.

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Ejercicio : Cmo marcar una zanja al contorno o nivel utilizando un caballete?

El caballete es una herramienta para medir nivel o desnivel en el suelo. (Nivel=0% inclinacin). Se compone de una estructura de 100 pulgadas de largo que sirve como puente y dos patas que pueden variar de largo dependiendo de la necesidad de nivelacin o desnivel para manejar la escorrenta y controlar la erosin. El caballete puede construirse con tablas o con tubos PVC de 2 pulgadas unidos por codos y un nivel de lnea atado al centro del puente para nivelar la burbuja. Ejemplos:

A. Para 4 por ciento de desnivel:

B. Para nivel cero (0)

El desnivel se logra quitando una pulgada (1) a una de las patas. Cada pulgada es un por ciento de desnivel dado que el largo del caballete es 100 pulgadas o sea, 0% desnivel.

100 pulgadas de largo de puente

33 pulgadas de alto 33 pulgadas de

alto

Suelo

37 pulgadas de

alto en una pata

100 pulgadas de largo de puente

33 pulgadas de largo

en la otra pata

Suelo

Nivel de lnea

Nivel de lnea

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Materiales: Tubos PVC de 2 de dimetro preferiblemente Nivel de lneas Codos Cinta adhesiva Para marcar zanjas Ejemplo de 4% inclinacin para la zanja Procedimiento: Si tenemos el caballete construido a 30 pulgadas de altura y 100de puente, una de las patas deber ser de 26. Colocar el

caballete sobre el terreno donde la pata mas corta debe ser situada en direccin donde se dirige el desage y marcar este punto. Ahora buscar con el caballete el nivel moviendo de lugar la otra pata hasta lograr que la burbuja quede en el centro y marcar el segundo punto Continuar el procedimiento hasta completar la lnea de demarcacin. Nota:

1. La distancia del puente puede ser de 50 pulgadas. Ahora, para conseguir el desnivel entonces la diferencia se obtiene reduciendo pulgada para un 1% de desnivel. La altura puede ser de 30 o la que sea ms fcil de manejar o para cargarlo.

2. Esta herramienta es muy til y practica para establecer siembre de rboles o arbustos a nivel.

Tambin se puede usar el Nivel en A Es una herramienta bsica para la conservacin de suelos y agua. Se llama Nivel en A, porque tiene la forma de la letra A mayscula y sirve para trazar o marcar las zanjas para el control de la erosin en terrenos con pendiente. El caballete es ms usado por su fcil manejo.

Las zanjas a nivel nunca deben pasar de un 7% de desnivel, de lo contrario

se acelera el flujo de agua y la erosin. Lo ideal es un 4%.

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Dimensiones de la zanja varan de acuerdo a la pendiente del terreno. La tierra no debe caer en la zanja. La tierra que se saca al excavar, debe colocarse a un palmo del borde inferior de la zanja.

Se procede a establecer la zanja siguiendo la lnea marcada.