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VEGETACIÓN NATIVA COMO FACTOR DE CONTROL DE EROSIÓN Y REHABILITACIÓN ECOLÓGICA

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Autor: Virginia Alvarado García

Vicerrectoría de Investigación, Universidad Estatal a Distancia

San José, Costa Rica Tel.  506-8811-4492

I. Presentación

Debido a la amenaza que conlleva la pérdida de suelo, se han establecido nuevas tecnologías para mitigar los efectos de la erosión y mejorar la calidad ambiental de los ecosistemas; para lo cual se han utilizado plantas como estructuras de sostén y refuerzo en los terrenos (Laporte y Porras, 2002: 2). El establecimiento de coberturas vegetales constituye una práctica fácil y positiva a la salud del suelo, no solo por su baja inversión, sino por ser una alternativa eficiente en la conservación de éste (Zwart et al. 2005: 18).

Costa Rica no cuenta con criterios técnicos sólidos que demuestren que una especie vegetal realmente protege y refuerza el suelo de forma adecuada. La información existente en cuanto a la biología y ecología de las especies vegetales es incompleta, dispersa o inaccesible (Porras, 2000: 14); sin embargo, ya se perfilan algunos esfuerzos por documentar estas carencias Sancho y Cervantes, 1997: 114, Laporte y Porras, 2002: 14, Zwart et al. 2005: 19), y sobre todo en las ciudades (Alvarado et al. 2013: 3).

El común denominador de los ríos urbanos del país se centra en problemas de inestabilidad de taludes, erosión, compactación del suelo, deforestación e invasión de la zona de protección; por lo que surge la necesidad de abordar estas temáticas de forma integral y con alternativas más sustentables. Con esta investigación se pretende no solo estudiar qué plantas funcionan como factor de control; sino proponer y recomendar especies que representen un valor agregado al ecosistema y den soporte a la foresta urbana.

 

II. Objetivos

Determinar el potencial de especies vegetales nativas para el control de la erosión en taludes de la microcuenca urbana del río Torres; así como su función en la retención de sedimentos y su potencial ecológico en ecosistemas degradados.

Objetivos específicos

 Cuantificar la retención de sedimentos en especies herbáceas y arbustivas, mediante el uso de parcelas de erosión modificadas.

 Evaluar el porcentaje de sobrevivencia de las especies vegetales sembradas

 Recomendar especies vegetales nativas con mayor potencial de uso para los procesos de erosión y restauración ecológica.

III. Marco teórico

Las principales variables que intervienen en los procesos erosivos son la vegetación, el clima, la topografía, el tipo y uso del suelo. De ellas, la falta de cobertura vegetal es una de las causas más influyentes en los problemas de degradación de los terrenos (Suarez, 2001: 253).

La vegetación incrementa la protección del suelo, frena la escorrentía y facilita la infiltración. Los componentes radiculares contribuyen a aumentar la resistencia mecánica del suelo, y la presencia de materia orgánica, ofrece estabilidad, rugosidad y porosidad, lo que supone un aumento en la capacidad de infiltración (Bochet y García, 2004: 170).

El establecimiento de una capa protectora compuesta por especies nativas, que desarrollen una comunidad sucesora uniforme, es básico para la rehabilitación de áreas degradadas (Rondón y Vidal 2005: 67). Es fundamental el uso de plantas autóctonas ya que están bien adaptadas al medio, son atractivas (follaje y flor), desarrollan un sistema de raíces extensivo, son excelentes para la vida silvestre propia del lugar y no requieren mucho mantenimiento (Alvarado et al. 2013: 51).

Según Morgan (2005: 60), la efectividad de la vegetación para disminuir la erosión depende directamente de la altura, continuidad y densidad de las especies vegetales; sin embargo, también depende de las características del lugar y de las especies a utilizar (Alvarado et al. 2013: 50).

En suelos con predominancia de arenas, es preferible el uso de herbáceas de macolla; mientras que en suelos arcillosos, especies rizomatosas. Una vez establecida la vegetación del terreno, de debe introducir una variedad de especies leñosas con tasa diferente de crecimiento y tamaño (Rondón y Vidal 2005: 68), para formar estratos y mejorar su funcionalidad.

La sobrevivencia y el crecimiento de las especies vegetales es impredecible, ambas están relacionados con las variables fisicoquímicas del suelo, la calidad del material de plantación, las técnicas de siembra, las condiciones de deterioro del sitio y la ausencia o exceso de precipitaciones que enfrentan las plantas durante el proceso de estabilización y adaptación. El estrés es determinante, puesto que hay especies capaces de soportar condiciones adversas, pero tienen tasas de crecimiento más bajas; por el contrario, especies competitivas consiguen mayor productividad en condiciones favorables (Villar, 2011: 196).

Desde el punto de vista práctico, ético y económico, estas alternativas son más sustentables y van en armonía con el ambiente; sin embargo, se deben considerar las mejores especies que logren adaptarse, colonizar y ser exitosas para las condiciones que se tengan.

IV. Antecedentes o estado de la investigación

En Costa Rica hasta hace poco más de dos décadas, se ha trabajado en proyectos que involucren el componente ambiental dentro de las ciudades. Estos se han enfocado en el mejoramiento de la calidad del ecosistema urbano mediante proyectos de foresta urbana (Conejero y Sallent, 2011: 10). El más reciente fue la reforestación del Parque Metropolitano La Sabana con especies endémicas, para poder convertirlo poco a poco en un bosque tropical urbano (Mendoza, 2012: 1).

Otra iniciativa ha sido el establecimiento de corredores fluviales verdes interurbanos en las provincias de San José (Feoli, 2013: 54) y Heredia (Romero et al. 2011: 44), los cuales permiten un aumento en la cobertura vegetal y la biodiversidad a través de una trama verde continua (Feoli, 2013: 53). A pesar de ello, no se ha considerado la revegetación, como una estrategia de restauración ecológica y conectividad de la red natural urbana.

Un primer acercamiento se realizó en el 2011, en donde se enlistaron más de 50 especies nativas con potencial para el control de la erosión para ríos urbanos y además, se evaluó la retención de sedimentos mediante el uso de tres especies vegetales. Se demostró que las plantas nativas son más eficientes que las exóticas y además, poseen un valor ecológico agregado (Alvarado et al. 2013: 52).

V. Aspectos metodológicos

1. Área de estudio

El estudio se realizó en el Valle Central, la región más densamente poblada del país, caracterizada por un clima tropical de altura, entre Bosque muy Húmedo Montano Bajo, Bosque muy Húmedo Premontano y Bosque Húmedo Premontano (Holdridge 1967: 2). La microcuenca del río Torres nace en Rancho Redondo y desemboca en la subcuenca del río Virilla, sector de la Carpio. La altitud máxima alcanza los 2040 ms.n.m. y la mínima los 900 ms.n.m; mientras que la precipitación oscila entre los 3000 mm a 2000 mm anuales.

Se trabajó en tres zonas representativas del río: a) parte alta - Liceo de Mata de Plátano (9.955862° N -84.018402° O), b) parte media - Parque Los Conejos (9.944474° N -84.113457° O), y c) parte baja - Planta Electriona (9.969228° N -84.177598° O) (Fig. 1).

 

2. Selección de especies vegetales

Se identificaron todas las especies vegetales cercanas al río y se seleccionaron seis plantas que cumplen con diversos criterios como: especie nativa, hábito herbáceo/arbustivo, sistema radicular profundo y fasciculado, densa cobertura (follaje), tolerancia a condiciones desfavorables, rápida propagación y reproducción asexual.

Las especies fueron: Lasianthaea fruticosa (L.) K.M. Becker (margarita de monte), Hamelia patens Jacq. coralillo), Cestrum nocturnum L. (zorrillo), Dahlia imperialis Roezl ex Ortgies (catalina), Tradescantia zanonia (L.) Sw. (canutillo) y Heliconia tortuosa Griggs (platanilla).

  

 

3. Establecimiento de parcelas y siembra    

En cada zona representativa y en laderas con pendiente entre 40 y 50°, se instalaron ocho parcelas rectangulares de 4 x 2 m delimitadas con fibras de geotextil sin tejer (GT160 de 200 gr/m2) insertadas en el suelo unos 10 cm y a una altura de 30 cm sobre el suelo, a fin de evitar pérdidas de sedimentos. En la base de cada parcela se colocó una trampa de sedimentos con un geotextil tejido de alto módulo tipo Silt fence MacTex W2 40.

Para la siembra, se utilizó un sistema de plantación triangular o tresbolillo, en el cual las plantas se colocan a distancias iguales formando triángulos. En el caso de los arbustos, se enterraron estacas a una profundidad mínima de 20 cm, dejando 30 cm por encima del suelo; en el caso de las herbáceas se plantaron macollas o brotes originados en la base de las planta madre con medidas similares a las estacas de los arbustos.

Se establecieron ocho tratamientos (Cuadro 1); en cada tratamiento vegetal se sembraron 14 plantas separadas entre sí 80 cm. La siembra se realizó en el mes de mayo de 2015, en la transición de época seca a época lluviosa.

 

 

 

 

4. Análisis de suelo y precipitación

Se recolectaron muestras de suelo en cada sitio, a una profundidad de 20 cm para el análisis de textura, densidad aparente, densidad de partículas, conductividad hidráulica, porosidad, pH, acidez, materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico (CICE), macro y micronutrientes. El análisis se llevó a cabo en el Centro de Investigaciones Agronómicas de la Universidad de Costa Rica (CIA-UCR). Adicionalmente, se tomaron datos in situ de compactación del suelo (kg/cm2) mediante un penetrómetro de mano.

Los datos de precipitación diaria fueron suministrados por el Instituto Meteorológico Nacional (IMN) y el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). Las estaciones meteorológicas utilizadas fueron: CIGEFI, Aranjuez, Tobías Bolaños y Sabana Norte.

5. Recolección de sedimentos

A partir de la metodología de Castillo, M. (2012: 47) y Alvarado et al. (2013: 46), los sedimentos retenidos en las trampas fueron recolectados en horas de la mañana y pesados in situ con una balanza de 10 kg ± 25 g. Posteriormente, fueron secados en un horno a 105°C, y finalmente pesados en una balanza analítica. La tasa de erosión se cuantificó a partir de la producción de sedimentos durante seis meses (julio a diciembre del 2015).

 

 

 

6. Sobrevivencia

El porcentaje de sobrevivencia se calculó por presencia/ausencia de estacas o macollas en cada parcela. En el caso de que las plántulas no presentaran hojas, se hizo un leve raspado en el tallo para constatar que estuvieran vivas (color verde) o muertas (color café). Esto se hizo durante siete meses (junio a diciembre del 2015).

Para determinar diferencias entre la retención de sedimentos en tratamientos vegetales y el control, se corrió un análisis de varianza no paramétrica (Kruskall Wallis); asimismo, para evaluar la producción de sedimentos y el porcentaje de sobrevivencia en los tratamientos vegetales se utilizó un modelo lineal generalizado con distribución de Poisson. Ambos en el programa R commander. Además, se realizó un análisis de similitud en el programa Past 2.17c para evaluar la semejanza entre los tratamientos aplicados.

 

 

VI. Resultados

En términos generales, las propiedades físicas y químicas del suelo se encuentran dentro de los niveles óptimos, exceptuando la conductividad hidráulica, que es alta en el Electriona y baja en Conejos. La textura tuvo predominancia de arenas en los tres sitios, con presencia de poros grandes; sin embargo, la compactación fue mayor en la zona media y baja (Cuadro 2).

El intercambio catiónico es un indicador del potencial del suelo para retener e intercambiar nutrientes y está relacionado con las arcillas y la materia orgánica, las cuales tienen carga negativa; en este caso, los tres sitios presentan valores similares de partículas finas, pero no así de materia orgánica.

 

Los meses más lluviosos fueron setiembre, octubre y noviembre, donde Mata de Plátano registró la precipitación más alta de los tres sitios. Por su parte, diciembre registró menos lluvias en todos los sitios (Cuadro 3).

 

Los valores de intensidad fueron similares en los tres sitios; la parte media presentó levemente una minoría. Se registraron intensidades promedio por encima de 0.50 mm h-1 únicamente en octubre; el resto de meses osciló entre los 0.03 y 0.38 mm h-1 Los valores de intensidad máxima fueron similares en los meses más lluviosos, donde octubre presentó el día con mayor intensidad de lluvia (Cuadro 4).

  

La producción de sedimentos fue variable en los tres sitios, siendo Conejos el lugar con mayor registro de sedimentos. En la parte alta y baja se registraron tasas de erosión por debajo de los 12 kg/ha, en tanto que en la parte media, este valor fue triplicado (Cuadro 5).

El análisis de varianza evidenció que no existen diferencias significativas entre los tratamientos vegetales y el control (KW = 23, gl = 23, p > 0.05); sin embargo, sí las hay entre los tratamientos vegetales (AIC = 267.3, gl = 20, p < 0.05).

De todos los tratamientos y en los tres sitios, las parcelas sembradas con H. patens y T. zanonia, registraron menos tasa de erosión. Para la parte media, D. imperialis fue la más eficiente en comparación a las otras cinco especies.

El orden de efectividad vegetal en el sector de Mata de Plátano fue: 7 > 6 > 8 > 3 > 5 > 4 > 2. Hay dos agrupaciones, en una hay predominancia de arbustos y en la otra, herbáceas. En este sitio los arbustos tuvieron mayor éxito (Fig. 3).

 

El orden de efectividad vegetal en el sector de Conejos fue: 8 > 4 > 7 > 6 > 2 > 3 > 5. Hay tres agrupaciones claramente representadas; sin embargo, en este sitio las herbáceas tuvieron mayor éxito (Fig. 4).

 

El orden de efectividad vegetal en el sector de Electriona fue: 6 > 7 > 3 > 5 > 2 > 4 > 8. Hay dos agrupaciones, una está dominada por herbáceas y la otra por arbustos; sin embargo, en este sitio los arbustos tuvieron mayor éxito (Fig. 5).

 

En cuanto a la sobrevivencia, la parte alta y media mostraron un porcentaje mayor, respecto a la baja (Cuadro 6), lo cual indica mayor capacidad de adaptación, crecimiento aéreo y radicular.

 

 

 

 

En la parte alta, D. imperialis registró el mayor porcentaje de sobrevivencia y fue altamente significativa con respecto al resto (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05). En la parte media se registró diferencias en H. tortuosa (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05), T. zanonia (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05) y C. nocturnum (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05). En la parte baja, las diferencias se observaron en H. patens (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05), L. fruticosa (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05) y C. nocturnum (AIC = 165.13, gl = 20, p < 0.05).

VII. Bibliografía

ALVARADO, V., T. Bermúdez, M. Romero & L. Piedra. Evaluación de la revegetación para el control de la erosión laminar en taludes de la Microcuenca del Río Pirro, Costa Rica. Tesis de Licenciatura. Universidad Nacional, Costa Rica. 2013. 74p.

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VIII. Aportes de la investigación a la toma de decisiones

Para asegurar el éxito de las especies nativas en cuanto a control de erosión y restauración ecológica, es necesario conocer los atributos fisiológicos, morfológicos y botánicos de las especies que determinan su respuesta. Asimismo, es importante evaluar los factores como la intensidad de perturbación y condiciones ambientales del sitio.

El hecho de que muchas especies no hayan sido tan exitosas se debió principalmente a la heterogeneidad de las precipitaciones. A pesar de que se sembró a inicios de la época lluviosa, el clima fue atípico. Esto ocasionó que el material vegetativo entrara en un proceso de pudrición, principalmente en L. fruticosa y que se perdieran plantas en varias parcelas, lo que aumentó su tasa de erosión.

De las herbáceas, la que presentó mayor sobrevivencia y menor tasa de erosión fue T. zanonia; de los arbustos, fue H. patens. Esto puede ser de gran utilidad para recomendar y poner a prueba, una asociación multiestratificada de especies con múltiples usos. Dado que el sitio de estudio es un río urbano y se pretende convertirlo en un corredor fluvial verde, estas especies serían fundamentales desde el punto de vista estructural, ambiental y económico.

El uso de plantas herbáceas y arbustivas para la conservación del suelo y del agua, es una buena estrategia, en comparación a los árboles, debido principalmente a sus bondades en rusticidad, crecimiento en altura, producción de biomasa y usos como forraje, alimento de fauna y conectividad con otros fragmentos de vegetación cercanos.

Esta línea base de investigación relacionada al control de erosión, restauración ecológica y foresta urbana debe ser un tema de interés y de estudio, ya que existe poca información y un gran vacío. La microcuenca del Torres y demás ríos urbanos de la región central de Costa Rica, albergan gran cantidad de vegetación riparia, que podría aprovecharse para estos fines, sin mayor costo económico y con gran potencial socio ambiental.

IX. Aportes de la investigación a los temas de la región

La erosión es un problema casi irreversible en muchos lugares del planeta; es un proceso necesario pero acelerado. Se han propuesto diversas prácticas para su control y muchas han sido exitosas. El uso de plantas y sobretodo, especies nativas, es una alternativa de manejo excepcional, por los muchos beneficios que ésta aporta al ecosistema en general.

El uso de una cubierta vegetal con especies pioneras de herbáceas y arbustos nativos, como estrategia de restauración ecológica y foresta urbana, constituye una herramienta integral, pues permite mejorar las condiciones mecánicas, hidráulicas y ambientales del sitio de estudio, y actúa como barrera viva contra la erosión.

Por lo anterior, esta investigación muestra la relación de la estructura de las comunidades vegetales de la microcuenca del río Torres y sus propiedades funcionales, evidenciando la relevancia de las asociaciones entre la composición florística y la capacidad de infiltración del suelo, así como el mejoramiento paisajístico.

 

No obstante, debido al carácter descriptivo y exploratorio de estos resultados, queda abierta la necesidad de nuevos estudios orientados a validar el potencial de estas y otras especies como factor de control de la erosión y restauración ecológica en otras zonas del país, bajo condiciones climáticas y topográficas diferentes.

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Ricardo Schmalbach R

Ricardo Schmalbach tiene como vocación el cuidado del ambiente, buscando siempre soluciones creativas e innovadoras, comprometidas con una ambiente sano. Es un Biólogo Marino con 24 años de experiencia en el control de erosión en costas y riberas. Preocupado por motivar a la acción para preservar el ambiente informa en esta página sobre los estudios y preocupaciones de los asociados a IECAIberoamerica

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