20 El contenido de humedad del suelo bajo PinuB pátula no

20
El c ont enido de
hume dad d e l suelo
bajo PinuB pátula
no
presentó diferencia s ignificat iva con el bosque natural o
con
el
pasto.
profundidad
La
para todas
tendencia general
el
agua
PinuB
humedad
profundidad.
y
coberturas
aumentó
pasto,
bosque
en
los
con la
evaluadas.
no significativa fué un
disponible del
pátula
las
del suelo
natural,
primeros
La
incremento en
plantación de
20
cm.
de
21
2_
DESCRIPC:-ION DEL .A.RKA. DE ES*.L*UDIO 2.1 DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO
2.1.1
La
Localizaci6n
cuenca de
cordillera
Piedras Blancas
central, al
está localizada
extremo
aburrá y al occidente del valle de
oriental del
sobre la
valle
de
Rionegro, Antioquia.
Está a 20 km. de distancia de Medellín, comunicándose por
la carretera
antigua al
municipio de
Guarne, kilómetro
14. En la cuenca de Piedras
microcuencas
llamadas la
Blancas se seleccionaron las dos aledafias a
Cubero y
la
quebrada
la Beta, cuyas
Piedras
Blancas, coordenadas planas son: 1'186 . 000 y 1'187.500 de Latitud Norte
842.500 y
844.500 de Longitud oeste
En la Figura 1 aparece un mapa con
zona
de estudio
de las
cubre una área de 51
has.
dos
la delimitación de l a
microcuencas: la
Beta que
has. y la Cubero con una área de 58
UNIVERSI DAD N CtD
BlBU TECA ~ N -1 1'. \
22
2.1.2
Ecología y vegetación natural
Las microcuencas la Cubero y la Beta se clasifican en la
formación bioclimática "Bosque muy húmedo Montano Bajo" ;
ésta
tiene como
entre
12°C y
entre
2000
límites
18°C
y 4000
climáticos una
Y una
mm.,
biotemperatura
precipitación anual
pertenece
promedio
a
la provincia
de
está
conformada
por
humedad "per-húmeda".
La
ve getación
manchones
natural
existente
de cobertura con
rastrojo cuyas
especies más
representativas son las siguientes:
Nombre cientifico
Nombre vulsar
Vismi8. gui8.nensis
carate blanco
Hyric8. pubescensis
olivo de cera
Hesperomeles heterophlla
mortifio
Tlbouchlna lepidota
siete cueros
Myrcia pop8.YBnensis
arrayán
Hedyosmum bomplandiano
silvo silvo
Cavendlshla pubescens
uvito de monte
Hlconla lehmannii
niguito
Befaria glauca
carbonero
Drymls granadensis
canelo de páramo
R8panea ferruginla
espadero
EupBtorium popayal1ensis
chilco negro
CBvendishiB guatapoensi s
uvito de castilla
23
Pteridiwn aquilinum
helecho marrano
Clusia duea
chagualo
Ptmopsis yolombo
yolombo
Quereus humboldtii
roble
Eugenia limbata
guayabo de monte
Viburnum anabaptista
sauco de monte
Chusquea scadens
chusque
GeissBnthus kalbrelleri
huesito
Winmania balbisiana
encenillo
Meriana nobilis
amarrabo l lo
Roupala glabriflora
palo berraco
Clusia sp.
chagualo menudo
Persea ehrysophylla
aguacatillo
Tibouehina eiliaris
lengua de vaca
Pssmmigia mBerophyllB
uvo
•
2.1.3
El
Suelos
estudio
de
realizado por el
suelos
por
Departamento
IGAC en 1979,
microcuencas dentro
formada
del
de
de
Antioquia
mapea los suelos
la asociaci6n
suelos desarrollados
a
Tequendama
partir de
de l as
(Te),
cenizas
volcánicas sobre rocas metam6rficas, esquistos y neis.
24
•
Los
suelos
de
la
z ona
de
muestre o
p r esentan
las
características físico-químicas y morfológi c a s propias de
I
los Andepts.
Tchinkel
las características
cotenidos
de
,1972, y Moreno ,1987, resumieron
as1:
materia
debido a la existencia
p
los
orgánica
Andepts presentan
baja
y
de compuestos
altos
mineralización
arcillo-húmicos, o
alófana; los valores de pH se encuentran entre 5.0
debido al fuerte efecto
oontenido
de
los
y 6.0
amortiguador de la alófana; bajo
de fósforo disponible, limitando el desarrollo
microorganismos;
altos
valores
de
contenido de aluminio intercambiable y bajo
crc;
alto
contenido de
bases intercambiables.
Estos
para el
suelos
presentan excelentes
desarrollo de las plantas;
propiedades
f1 sic as
tienen baja densidad
aparente, menor de 0.85 gr/cc, y son altamente porosos.
2.1.4
UBO
actual de la tierra.
En el mapa de la Figura 1
se presentan los usos actuales
de la tierra de cada una de las microcuencas.
En la
Figura 2 se puede observar
los porcentajes d e las
coberturas de ciprés, pinos, rastrojo, pastos
de cada una de las microcuencas.
y cultivos
25
Las coberturas de ciprés
de acuerdo
consultar
a
Tabla
pino son plantaciones maduras
de
las edades
en la
silvicultural
y
plantación que
2; éstas
dirigido,
por
no
tanto
Be
pueden
han tenido
manejo
densidad
su
plantación no se conoce y su cobertura de copas
de
sobre el
suelo es total.
La
cobertura
de
silviculturalmente
rastrojo
y
se
tampoco
ha
sido
considera rastrojo
manejada
con
porte
arbustivo, el cual brinda cobertura total al suelo.
Durante el periodo de la investigación no hubo cambios en
las coberturas.
•
"
~[ft_
uSO DI lA ni IIA
t " CINU
"NO PAftA •
0.- OTICJ$ "NOS
lo. IASftOJO M1'C
I
•
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p\,5 : LMLlI'o,
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Al : z...01 ....
Al : 1021 ....
Al" : 11 . 09 Met•
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AIIII:A TOTAL: SI.O ....
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I y...-r
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e
J., \ L~
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A' : n .44 ....
....
.... ; 1• . 51
.... : ,.,. "'1
UD 'IVJI.L:" M• .
I
.,
.
.~
.[ST~D
.~. T'MIaa~
. • 1tI1"D"1II OMMA IlAT\AIM,.
3 1%
14%
Pastos 8
9%
Pinos 5
MI CROC ENCA L A OU BE RO
Ras t rojo 3 3
5 7%
Ciprés 16
4%
Pastos 2
MI CROC ENCA LA BE TA
~~~
~~~5%
Ras tr ojo 18
(hectáreas y porcentajes) Figura 2. USO ACTUAL DE LA TIERRA DE LAS
MICROCUENCAS LA BETA Y LA CUBERO en
N
27
2.2 LA HUHEDAD DEL SUELO Y LA LAHINA DRENABLE
Se procedió
a evaluar en forma comparativa el régimen de
humedad del suelo
en las
coberturas de
rastrojo en la microcuenca la Beta
profundidad
de
60 cms.,
y
ciprés , pino
y
la Cubero, hasta u na
considerada
como
la zona
de
máxima intensidad radicular, tomando como otra varia b le el
tiempo de muestreo .
•
2.2. 1 Profundi dad de muestreo
Para esta inve s tigación
y
siguiendo
los
patrones
de
horizontes descritos por Del Valle y Cadavid ,1970, en la
misma área
de estudio
se seleccionaron tres
profundidad de muestreo, confrontadas
criterio de
distribución
del sistema
Estos niveles de profundidad fueron:
niveles de
en el campo con el
de raices
finas.
0-20 cm; 21-40 cm y
41-60 cm.
2.2.2 s elecci6n de sitios de muestreo para el método
estadístico.
Los criterios
para
seleccionar
fueron los siguientes:
106
sitios de
mueetreo
28
- Pendiente
Para la
uniforme para los suel os
microcuenca la Be t a
de cada cobertura.
el rango de
pendi ente para
las 3 coberturas oscila entre 21 y 27 % Y
un prome dio de
24 %.
Para la microcuenca la Cubero el
las
tres coberturas
oscila
rango de pendiente para
entre
17
%
y 28
con
un
promedio de 24 %.
En los sitios de muestreo las plantaciones existentes son
desarrolladas
escogieron
suelo.
y maduras.
con el
En la
Los sitios
criterio de
fotografía 1
con rastrojo
una cobertura
del Anexo
se
total del
1 se
observa un
aspecto paisajístico de las plantaciones de ciprés.
Los sitios
de muestreo,
15 en cada
microcuenca, fueron
seleccionados con una distribución al azar, en parte alta
y baja de la cuenca y en partes cercanas al drenaje
natural de
la cuenca.
Un sitio típico
seleccionado se
puede observar en la fotografía 2 del Anexo 1.
En
la
2
Tabla
concerniente
a
se
los
presenta
sitios
toda
de
la
informació n
muestreo
y
sus
características más importantes: tipo de cobertura, edad,
pendiente, densidad aparente y textura de los suelos.
29
El diseño estadístico se adecuó
divididas en
a un "diseño de parcelas
el tiempo" en el cual
los fac tores s on l o s
siguientes:
- Factor A, corresponde a tres coberturas vegetales
- Factor
B, corresponde a tres niveles de profundidad de
muestreo.
-Factor
e,
o
sub-unidades
por
representadas
cuatro
períodos de lluvias durante el año.
El
número
cobertura
de repeticiones
y
fué
de
5 sitios
por
cada
por microcuenca.
Quincenalmente
en
cada
sitio
para
y
cada
nivel
de
profundidad se tomó una muestra con barreno "holandés" la
cual
se
para el
llevó inmediatamente
laboratorio.
y
herméticamente sellada
Alli se determinó
por el
método
sravimétrico de la estufa la humedad del suelo ( % ).
Adicionalmente se determinó para muestras sin disturbar
volumen
conocido,
aparente de
tomadas en
cada nivel
Esta se utilizó para
humedad volumétrica.
cada
sitio, la
de profundidad(
y
densidad
ver Tabla 2
).
convertir la humedad sravimétrica a
30
Tabla 2. Sitios de
muestreo
de la
caracteristicas generales (Pen
densidad aparente en g/cm 3
profundidad:
Sitio Cobertura Edad
vegetal
;
= pendiente;
Pen
21-40,
B
de
41-60
cm.
).
Textura
D. A.
A
y
=
D.A.
= niveles
A, B Y C
0-20,
(años) (%)
humedad del suelo
C
A
E
FA AF
FA AF
FA FA
FA AF
FA A
FA AF
FA AF
AF AF
AF AF
A
AF
AF AF
AF
A
FA ' FA
AF AF
AF FA
C
MICROCUENCA LA BETA:
1
2
5
8
9
3
4
6
7
15
10
11
12
14
16
ciprés
ciprés
ciprés
ciprés
ciprés
P.pátula
O.pinos
P.pátula
P.pátula
P.pátula
rastrojo
rastrojo
rastrojo
rastrojo
rastrojo
48
48
48
37
37
21
21
21
21
22
22
20
21
23
22
23
20
22
22
22
22
24
20
24
0.59
0.58
0.64
0.59
0.64
0.47
0.47
0.38
0.38
0.36
0.47
0.47
0.51
0.47
0.51
0.52
0.59
0.60
0.52
0.60
0.47
0.47
0.40
0.40
0.39
0.51
0.51
0.71
0.51
0.71
0.58
0.52
0.54
0 . 58
0.54
0.42
0.42
0.45
0.45
0.42
0.53
0.53
0.77
0.53
0.77
FA
AF
FA
AF
FAr
AF
FA
AF
FA
AF
AF
AF
FA
AF
FA
0.51
0.71
0.71
0.71
0.51
0.31
0.31
0.48
0.48
0.48
0.30
0.30
0.30
0.41
0.41
0.59
0.89
0.89
0.89
0.59
0.43
0.43
0.45
0.45
0.45
0.43
0.43
0.43
0.51
0.51
0.60
0.87
0.87
0.87
0.60
0.45
0.45
0.49
0.49
0.49
0.42
0.42
0.42
0.50
0.50
AF FA
AF
FAr Ar FAAr
FAr AF
FA
FAr FA AF
FA
AF FA
FA
AF AF
FAr FA FA
AF
A
FA
AF
FA AF
FA
AF AF
FA
FA A
AF
AF A
FA
A
AF
FAr AF FA
AF
FA FA
MICROCUENCA LA CUBERO:
19
23
24
25
31
17
18
22
27
28
20
21
26
29
30
ciprés
ciprés
ciprés
ciprés
ciprés
P.pátula
P.pátula
P.pátula
P.pátula
P.pátula
rastrojo
rastrojo
rastrojo
rastrojo
rastrojo
48
48
48
48
48
24
24
24
24
24
24
26
28
28
20
18
23
26
26
22
28
28
30
27
22
UNIVr-R~1 ) ¡
8J LI0TECA
A
I() N ~
EN RAL
31
Además, utilizando los niveles de profundidad de muestre o
(A,B,C ) se determinó la lámina de agua en milímetros que
contiene cada muestra.
2.2.3
Se
Determinación de la lámina drenable
denomina lámina
drenable la
\
porción de agua
que el
suelo, una vez Ilesa a su capacidad de saturación , suelta
para
~
percolación y que posteriormente v a a ser parte del
flujo base.
El
conocimiento
utilizando
humedad
la
de
de
esta
curva
característica
cada suelo,
para
potencial de saturación y
de
humedad volumétrica
porción de
agua
de
la cual
es
posible retención
se
de determina el así relacionarlo con los datos que
se
determinan cada
quince días. El
anterior
procedimiento
comportamiento
perfil
del
permitió
de los
valores
suelo hasta
la
acumulados a
zona
de máxima
evalUar
el
través del intensida d radicular de la lámina drenable. -'
Para ello fué necesario determinar t e xturas por el mé t odo propuesto por Forsythe ,1980, para lo s sitios d e muestre o .J
32 con el fin de
2).
agruparlos por c lase textural
Luego se procedió a
cada sitio que
en el
(Ve r Ta bla
tomar muestras disturbada s de
tuviera textura uniforme para
laboratorio
los potenciales
método de la olla a presión.
características
de
como complemento
a la
matriciales
Se construyeron
suelo
cada
matriciales de 0.1, 0.5,1.5
y 3.0 bares.
por
el
las curvas
para
potencia l es
Adicionalmente
determinación de la
saturación de cada suelo
determi nar
c apac idad de
se determinó en el
l aboratorio
la Humedad Equivalente en porcentaje. Ver Anexo 5.
Fué
posible
comparar
gravimétrica,
todos
2340,
con
saturación a través del
poder
establecer la
los
el
valores
de
porcentaje
de
humedad
máxima
año en forma descriptiva, y
tendencia
en
la alimentación
así
del
flujo base por las coberturas de ciprés, pino y rastrojo.
"2.3 BALANCE HIDRICO DE CADA HICROCUENCA
2.3.1 Hodelo del balance hidr1co
Para las microcuencas
balance hidrico
la Cubero y
la Beta ee
quincenal durante e l lapso
evaluó el
de tiempo de
un año, considerando tres coberturas vegetales en cada
33
micro cuenca
simultaneamente:
cobertura
de
ciprés,
cobertura de pinos y cobertura de rastrojo.
Para este caeo el balance hídrico en una cuenca y para un
período
dado
está
dado
por
ecuación
la
básica
y
simplificada que a continuación se explica:
P
=
Q + ET + ~S
+
D
( 1)
donde:
= precipitación
Q = caudal o escorrentía
P
= evapotranspiración
ET
~s
y
drenaje o
tD
directa
actual
son loe cambios en la humedad del suelo y
percolación
profunda para
almacenamiento
de
agua en el suelo respectivamente.
La expresión (1) se puede
utilizar para determinar la ET
en función de los otros términos:
/\
ET
=
P - Q
s
D
+
E
(2 )
donde:
/\
ET
E
= es
= es
un valor esperado
el error aleatorio en su determinación
34
Partiendo de
el
1. 2.1
los conceptos
modelo
de
desarro llados en
la
ecuaci ón
el numeral
se
2)
pue de
simplificar así:
ET
=
Q
P
65
±
(3) _
,I
donde:
= evapotranspiración
ET
P
actual;
= precipitación
Q = caudal directo
65 =
variación del almacenamiento de humedad del suelo
Este modelo
es aplicable
a cuencas impermeables
en las
cuales se asume que las pérdidas por percolación profunda
son mínimas.
Para
la
presente
investigación
asumpciones en virtud
cuencas
asentadas
en
de que
aceptaron
el estudio
materiales
metamórficas ( anfibolitas ),
se
e stas )
se realizó
subyacentes
en
de roc as
que forman el sustrato más,
profundo ( Del Valle y Cadavid, 1970 ).
Teniendo
en
cuenta
balance hídrico
la
variación de
las
consideraciones
se determinó
anteriores el
mensualmente, incluyénd o s e
la humedad del
suelo, para
la cual se
-f .
dispuso de
observaciones quincenales
durante un
año y
para 60 cms de profundidad del suelo.
Los
procesos que
intervienen en
ilustran en el diagrama siguiente:
el balance
hídrico s e
'J )
35
EVAPOTRANSPIRACION
Precipitación
Superficie suelo
1 111
Escorrent ia
-
superficial Caudal t o ta l
....
r
I
Ir­
11\
Infiltración
Interflujo
\2
I
t>
- /
~
~
.....
Almacenamiento
I
Ir-
de h umedad del
suelo
- -
-
~
-
--
Percolación
Flujo Base
)
Almacenamiento
de
agua
Pérdidas p o r pe rcol a ci6n
pr o f unda
"
/
36
2.3.2
La
Precipitación
precipitación
Para
microcuenca.
midió
se
cada
en
diariamente
ello se instalaron seis pluviómetros
de superficie que abarcan el área de las dos cuencas, los
cuales fueron colocados en la zona alta, media y
baj a d e
las microcuencas en sitios seleccionados previamente.
En el mape
de la Figura 1 se puede observar la ubicación
de cada pluviómetro.
Es
importante resaltar
Departamento
Medellín
de
que
para esta
Hidrometría
diseñó
y
standar, como el
de
Empresas
construyó un
que se observa
investigación el
model o
Públicas
de
de pluviómetro
en la fotografía
3 del
Anexo 1.
La instalación
campo abierto
de los pluviómetros
como se
muestra
se hizo en
en la
sitios a
fotografía 4
del
Anexo 1.
Adicionalmente se
registro
contó con
un pluviógrafo de
diario. Ver fotogra f i a
pluviógrafo está
instalado en la
5 del
Anexo 1
banda de
. Dic ho
estación meteoroló g i ca
del vivero que se observa en la fotografía 6 del Anexo lo
Los
pluviogramas diarios
las intensidades en mm/hr.
se utilizaron
para determinar
37
Los datos diarios de pricipitación de c ada pluvióme tro se
ponderaron
con
el
área
de
la
cuenca
siguiendo
la
observar
la
metodología de los polígonos de Thiessen.
En
el
mapa
de
conformación de
influencia en
la
Figura
1
6e
puede
los polígonos de Thiessen y sus áreas de
cada
microcuenca,
por
medio
de
líneas
punteadas.
2.3.3
CBudal total.
Para la
medición del
salida
del
quebrada
caudal total
flujo natural
la Cubero
banda con registro
de
se instalaron en
cada
y quebrada
diario de los
microcuenca, o
la Beta,
la
sea
limnígrafos de
niveles del agua.
La
ubicación de cada limnígrafo se puede observar en el mapa
de la Figura 1.
Los limnogramas se utilizaron para calcular los
caudales
diarios totales y para observación de hidrógrafas.
Adicionalme nte a
y construyó
la instalación del limnígrafo se
un vertedero
para aforo tipo
diB e~ó
trapezoidal o
"Cipolleti" en la quebrada la Beta y la Cubero.
En la
fotografía 7
estructura
del
definit i va
Anexo 1
de
cada
se puede
estación
observar
la
hidrológica
compuesta por un vertedero t rapezoidal con platina