Agronomía Tropical. 42(1-2): 27-40.1992

EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE INDICES DE ERODABILIDAD 
EN SUE LOS AGRICOLAS EN VENEZUELA

María Luisa Páez* e Ildefonso Plá Sentis*

Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía. 
Apdo. 4579. Maracay 2101 Venezuela.

RECIBIDO: septiembre 20,1991

RESUMEN

La evaluación directa bajo condiciones de campo de la erodabilidad del suelo (factor K de la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo) requiere de tiempo prolongado, altos costos y recursos humanos. Por ello, se ha planteado la utilización de índices de fácil obtención para estimar los valores de este factor. En este trabajo se evalúan varios indices que reflejan la susceptibilidad del suelo a la erosión, los cuales se basan principalmente en la estabilidad de los agregados del suelo al impacto de la gota o al humedecimiento, utilizando muestras del suelo superficial, de una amplia variedad de suelos agrícolas de Venezuela con problemas de erosión. Los valves obtenidos se compararon con los valves de erodabilidad relative obtenidos en bandejas de erosión con lluvias simuladas, encontrándose que los indices que evalúan el efecto del sellado sobre la infiltración del ague y el escurrimiento generalmente mostraron un comportamiento similar al observado en la prueba de erodabilidad. En los suelos más evolucionados, la mayoría de los indices mostró alta eficiencia para evaluar la erodabilidad, por el contrario en los suelos menos evolucionados ningún índice por si solo evalúa apropiadamente esta propiedad.

INTRODUCCION

La erodabilidad ha sido definida como una propiedad intrínseca del suelo, que expresa la susceptibilidad del suelo a la erosión. Las características que la afectan tienen que ver con los dos procesos básicos de la erosión: la separación y el transporte. ELLISON (3) plantea la necesidad de estudiar separadamente estos procesos y propone el método de copes de salpicadura para medir la separabilidad del suelo o susceptibilidad a la separación de los agregados. YODER (13), propone un método para evaluar la estabilidad de los agregados al humedecimiento, el cual ha sido tradicionalmente utilizado y sobre la base del cual se hen generado índices para evaluar la erodabilidad.

Van BAVEL (11) propone el diámetro medio ponderado de estos agregados. BRYAN (1), los porcentajes de agregados con diámetros mayores de diámetros determinados. Sin embargo, muchos investigadores sostienen que la evaluación de la estabilidad de la estructura debe contemplar el efecto del impacto de la gota de lluvia, principal agente activo en el proceso de erosión (10, 6). Igualmente, se ha demostrado que en el proceso de erosión el sello superficial formado por el impacto de la gota de lluvia conduce a una marcada reducción de la tasa de infiltración (4, 7), por lo que debe ser tomado en cuenta al momento de evaluar la susceptibilidad del suelo a la erosión.

En el trabajo se persigue evaluar la eficiencia de diferentes "índices de estabilidad estructural", de determinación sencilla, rápida y económica en relación a la evaluación de la erodabilidad del suelo, con el fin de obtener estimaciones sobre este factor, que sirvan para evaluar los riesgos de erosión hídrica en la determinación de la capacidad de uso de la sierra (5).

MATERIALES Y METODOS

Se seleccionaron 17 suelos agrícolas de importancia en el país, los cuales abarcan seis órdenes diferentes (Fig. 1). Se tomaron muestras del horizonte superficial (0~15 cm) las cuales se secaron al aire y tamizaron.

Fig. 1. Denominación de los suelos, clasificación taxonómica y situación relativa de los suelos seleccionados.

En la determinación de la erodabilidad relativa fueron utilizados agregados de 4 a 8 mm, colocados en bandejas de erosión de 50 cm de largo y 30 cm de ancho. Se aplicaron tres tormentas sucesivas, con un simulador tipo boquilla (9), cada una con una intensidad de 60 mm/in y duraciones de 60, 30 y nuevamente 30 minutos, sobre el suelo inicialmente seco al aire, sobre el suelo húmedo a las 24 horas de la primera prueba, y sobre el suelo saturado a los 30 minutos de esta última. La erodabilidad relativa total combinó estas tres condiciones de humedad y se calculó utilizando la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (12).

La medición de los diferentes índices seleccionados se hizo por triplicado, utilizando agregados de 2 a 4 mm, y las técnicas siguientes:

Indice de separabilidad (Ss): desarrollado por ELLISON (2), es la relación entre la cantidad de suelo y la cantidad de arena suelta, de tamaño entre 150 y 250µ, separadas por la lluvia. Su determinación se hizo en copes de salpicadura de 8,5 cm de diámetro, conteniendo agregados secados previamente a 60°C, sobre los que se aplicó una lluvia de 60 mm/in durante 15 minutos, utilizando un simulador de lluvia tipo gotero diseñado por PLA (6). Este índice es adimensional.

Indice de sellado (Ks): desarrollado y propuesto por PLA (8), evalúa la conductividad hidráulica del sello superficial formado por la destrucción de los agregados como consecuencia del impacto de la gota de lluvia; viene dado por el minino valor de conductividad cuando éste se trace constante, generalmente a los 60 minutos. Se expresa en mm/in.

Indice de escorrentía (Lesc): basado en el anterior, representa la lámina que potencialmente escurriría en condiciones de campo, al caer una lluvia de 50 mrn/h y 60 minutos de duración, luego de 10 minutos del inicio de la tormenta. Corresponde al área punteada de las curves de la Fig. 1. Se expresa en mm.

Diámetro medio de los agregados tamizados en ague (DMP): se base en la distribución de los agregados cernidos en húmedo, sugerida por YODER (13) para evaluar la estabilidad de los agregados en ague, y en las recomendaciones de Van BAVEL (11) de utilizar el DMP como valor integrador de esta distribución y capaz de ser sometido a tratamiento estadístico. Se expresa en mm.

Partículas menores de 250µ que se separan de los agregados tamizados en agua (P 250): propuesto por EL­SWAFY y DANGLER (3) para estimar la erodabilidad en suelos tropicales. Se expresa en porcentaje.

Porcentaje de agregación (Ag): basado en la relación de MIDDLETON, citado por BRYAN (1), expresa el porcentaje de partículas con diámetro equivalente menor de 50µ que no se separan de los agregados mayores de 50µ inmersos en ague. Se siguió el procedimiento descrito por PLA (6).

Se utilizó la prueba de rangos múltiples de Duncan para medir la eficiencia, con la cual los índices medicos evalúan la erodabilidad relative de diferentes grupos de suelo, según su susceptibilidad a la erosión.

RESULTADOS Y DISCUSION

En el Cuadro 1 se presentan las características de los suelos estudiados, pudiéndose apreciar la amplia variación de texture, contenido de bases, pH, etc. Resalta la alta proporción de limo más arena muy fina que tienen los suelos Y1, Y11, Y2, Y3, Ch1, Ch2 y Ch4.

En la Figura 2 se muestran las curves de evolución de la conductividad hidráulica saturada del sello superficial, formado por el impacto de la gota de lluvia sobre los agregados; puede observarse que los suelos con predominio de arena muy fina y limo, citados anteriormente, presentan muy baja estabilidad al impacto de la gota, por la baja cohesión de las partículas dentro de las unidades estructurales. Ello se refleja en la rápida formación del sello superficial, acompañado de un fuerte descenso de la conductividad hidráulica.

Fig. 2. Conductividad hidráulica del sello superficial formado por el impacto de la gota de lluvia sobre agregados de 2-4 mm. El valor a los 60 minutos corresponde al índice de erodabilidad (Ks). El área punteada corresponde al índice de la lamina de escorrentía (Lesc)

En los suelos de texture gruesa, con menor contenido de arena muy fina y limo (Ch3, G y B1), la conductividad hidráulica se mantiene alta. Como señala PLA (6), el tamaño irregular de las partículas de mayor tamaño dificulta su orientación y sellado de la superficie. E1 comportamiento de los suelos Y4 y M, de texturas de media a gruesa, muestran un comportamiento intermedio.

En el suelo Ch5, con alto contenido de arcilla, la reducción de la conductividad hidráulica se alcanza al final de la prueba, demostrando una mayor estabilidad de los agregados, lo cual podría atribuirse, en parse, a una mayor cohesión de las partículas por la presencia de minerales del tipo 2:1, de alta superficie especifica.

Los suelos que evidenciaron una gran estabilidad estructural durante la determinación de la erodabilidad, tuvieron un comportamiento semejante en esta prueba. En los suelos B2, A y P1 no se formó sello y la conductividad hidráulica se mantuvo por encima de la intensidad de la lluvia. En el suelo P2, sólo al final de la prueba, se observó la formación del sello, evidenciada por la reducción drástica de la conductividad hidráulica.

Eficiencia de los indices de erodabilidad.

Para el establecimiento de grupos de suelo con rangos similares de susceptibilidad del suelo a la erosión, según los valves obtenidos en cada uno de los índices, se utilizó la erodabilidad relative medida en bandejas de erosión (K), como patrón de comparación para evaluar la eficiencia de los indices de erodabilidad probados en el ensayo. En la medida en que un índice permita ubicar los suelos en los grupos de riesgos de erosión, de manera similar a la ubicación que se logra mediante los valves de K, la eficiencia de este índice será mayor.

Con fines prácticos, se preestablecieron cinco grupos para cada uno de los indices evaluados, ordenados de mayor a menor en cuanto al riesgo de erosión, y con limites establecidos arbitrariamente, basándose en los rangos múltiples de Duncan.

Los resultados obtenidos se presentan en el Cuadro 2. Puede verse que en el rango de muy baja erodabilidad todos los indices parecen reflejar apropiadamente esta condición del suelo, mientras que en el grupo de moderada a baja erodabilidad, los índices que mejor reflejan los riesgos de erosión son el Ks y el Ss, los cuales consideran el impacto de la gota de lluvia.

Los índices determinados sobre la base del humedecimiento sin impacto de la gota (DMP y P 250) subevalúan la erodabilidad de suelos con valves de moderada y aún moderadamente alta susceptibilidad a la erosión; éste es el cave de los suelos M y Ch5, en los cuales la separación del suelo por dicho impacto conduce a valves más bajos de Ks. Sin embargo, según se observe en los valves del índice Lesc, estos suelos requieren de una mayor energía cinética acumulada para llegar a los valves bajos de Ks, en comparación con los otros suelos estudiados que también muestran bajos valves de Ks.

De acuerdo a estos resultados parecería que el índice Ks sobreevaluaría la erodabilidad de los suelos que tardan más tiempo en alcanzar valves bajos de conductividad hidráulica del sello superficial, lo cual no permitiría diferenciar bien entre los suelos de muy alta y los de moderadamente alta erodabilidad. No obstante, en estos rangos de mayor erodabilidad los otros índices tienden a subevaluar el riesgo de erosión, en especial los indices determinados por tamizado en ague (DMP y P 250), seguidos por el índice Ss y, en menor grado, por Lesc.

En la Figura 3. se compara gráficamente la eficiencia de los diferentes índices evaluados en relación a la erodabilidad (línea oscura). Puede verse que los puntos de la curve de DMP, P 250 y Lesc, en ese orden, tienden a colocarse por encima y por debajo de la curve de K, lo que muestra una menor eficiencia de estos indices y, en particular del DMP, cuya dispersión de los valves es mayor para evaluar la erodabilidad.

Fig. 3. Comparación relativa entre la erodabilidad de los suelos (K) y los índices medidos.

E1 hecho de que las curves de los indices Ks y Ss muestran una tendencia similar a la curve de K y que con estos dos índices se logren ubicar 11 de los suelos estudiados en grupos de riesgos de erosión, similar a aquellos en que se ubican los suelos por su erodabilidad (Cuadro 2), permite concluir que estos índices son los que evalúan más apropiadamente la erodabilidad.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• La erodabilidad de los suelos de muy alta estabilidad es reflejada apropiadamente por cualquiera de los índices evaluados.

• En los suelos de menor estabilidad, el Ks sobreevalúa la erodabilidad al no considerar el escurrimiento acumulado antes de que se forme el sello, efecto que sí es considerado en el Lesc.

• E1 P 250, a pesar de subevaluar la erodabilidad de los suelos con baja estabilidad al impacto de la gota, mostró ser más eficiente que los indices Ag y DMP, quizás porque el primero no considera las partículas de tamaño de arena muy fina y fina de gran importancia en el proceso de separación, y el segundo, las particular menores de 250,u, potencialmente transportables, una vez separadas de los agregados del suelo.

• E1 índice Ss parece sobreevaluar la erodabilidad de suelos muy separables pero tampoco transportables.

De acuerdo con estos resultados, es preferible utilizar índices que consideren el efecto del impacto de la gota con fines de evaluar la erodabilidad de los suelos, tales como el Ks, el Ss y el Lesc y separar grupos de suelo con riesgos similares de erosión

SUMMARY

AGRADECIMIENTO

Se reconoce el apoyo financiero proporcionado por el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICIT) y el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico (CDCH) de la Universidad Central de Venezuela, a través del Proyecto "Estudio de la erosión hídrica en sierras agrícolas de Venezuela con la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo", iniciado en 1984, en el cual se incluye la presente investigación. Igualmente, se reconoce el apoyo brindado por los Institutos de Edafología y Agronomía de la Facultad de Agronomía, de la Universidad Central de Venezuela, en cuyas instalaciones se realizó el presente trabajo.

BIBLIOGRAFIA

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