Revista Chapingo. Serie ciencias forestales y del ambiente
Universidad Autónoma Chapingo
rforest@correo.chapingo.mx
ISSN (Versión impresa): 0186-3231
MÉXICO
2008
J. R. Díaz Rivera / D. Pérez Costa / Y. Rodríguez Álvarez / J. M. Febles González
DETERMINACIÓN DE ÍNDICES DE EROSIÓN DE SUELOS APLICANDO ANÁLISIS
SIG PARA LA LOCALIDAD DE SAN ANDRÉS EN LA PROVINCIA DE PINAR DEL
RÍO
Revista Chapingo. Serie ciencias forestales y del ambiente,
enero-junio, año/vol. 14,
número 001
Universidad Autónoma Chapingo
Chapingo, México
pp. 15-19
Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Universidad Autónoma del Estado de México
http://redalyc.uaemex.mx
15
Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente 14(1): 15-21, 2008.
Recibido: 11 de enero, 2007
Aceptado: 27 de abril, 2007
DETERMINACIÓN DE ÍNDICES
DE EROSIÓN DE SUELOS APLICANDO
ANÁLISIS SIG PARA LA LOCALIDAD
DE SAN ANDRÉS EN LA PROVINCIA
DE PINAR DEL RÍO
J. R. Díaz-Rivera
1
; D. Pérez-Costa
2
;
Y. Rodríguez-Álvarez
3
; J. M. Febles-González
4
1
Universidad de Pinar del Río, Cuba. Correo-e: reynaldojrd@af.upr.edu.cu
2
Universidad de Pinar del Río, Cuba. Correo-e: dperez@af.upr.edu.cu
3
Universidad de Pinar del Río, Cuba. Correo-e: chinolinux@hispavista.com
4
Universidad Agraria de La Habana, Cuba. Correo-e: jmfebles@unah.edu.cu
RESUMEN
En la parte occidental de la Sierra de los Órganos (localidad de San Andrés, provincia de Pinar del Río) predominan suelos Ferralíticos
Rojos lixiviados en condiciones de ladera. Su exposición a los procesos erosivos es evidente. Sin embargo, son insuficientes las
referencias sobre evaluación de la influencia de las condiciones naturales en estos procesos. En el presente estudio se han
determinado índices de riesgo de erosión actual e índices de riesgo de erosión potencial sobre datos publicados en 1989 (Departamento
de Suelos del Ministerio de la Agricultura, 1989) y obtenidos en el campo en 2005. Se crearon mapas de suelos con base en estos
índices utilizando herramientas SIG. Los resultados permiten comprobar una tendencia a favor de la morfogénesis y hacen predecible
un comportamiento similar en los próximos años con las actuales prácticas de uso del suelo.
PALABRAS CLAVE: suelos Ferralíticos Rojos Lixiviados, riesgo de erosión actual, riesgo de erosión potencial, mapas de suelos.
DETERMINATION OF SOIL EROSION INDEXES APPLYING GIS ANALYSIS
TO THE LOCALITY OF SAN ANDRÉS
IN THE PROVINCE OF PINAR DEL RÍO.
SUMMARY
In the occidental section of Sierra de los Órganos (locality of San Andrés, province of Pinar del Río) most of its soils are red ferralitic
leached in hillside condition. Its exposure to erosive processes can be verified. However, there are not enough references about
assessment of natural factors influence over those processes. Through the present work there have been calculated potential and
current erosion risk indexes taking published data in1989 (Departamento de Suelos del Ministerio de la Agricultura, 1989), and
gathered data by fieldwork in 2005. These indexes were used for soil maps construction by mean of GIS tools. The results show a
trend to morphogenesis and make predictable a similar behavior in the next several years whether following the current land use
customs.
KEY WORDS:
INTRODUCCIÓN
La sostenibilidad de la utilización agrícola de las tierras
se ve amenazada por su degradación, que crea grandes
dificultades para producir alimentos demandados por la
creciente población mundial, especialmente en los países
en desarrollo. La degradación se produce por la erosión,
compactación y pérdida de fertilidad. Indirectamente tiene
efectos por los riesgos crecientes de inundaciones,
deslizamientos de tierras y disminución de la diversidad.
Los suelos ferralíticos rojos lixiviados en el sector
occidental de la Sierra de los Órganos figuran entre el más
pobre desde el punto de vista agrícola y de fertilidad en Cuba,
que unido a la complejidad del relieve y el alto índice de
precipitaciones crean condiciones favorables para su rápido
deterioro. La información sobre los suelos de esta región es
escaso. Los mapas editados en 1989 contienen una
16
Determinación de índices...
descripción de los suelos con índices de erosión generales
que no tienen en cuenta la complejidad en el balance de
procesos pedogénicos y morfogénicos a nivel local.
La falta de información sobre los procesos erosivos a
nivel local impide evaluar objetivamente las tendencias en el
riesgo de erosión actual y potencial, y limita las posibilidades
de planificación y aplicación de técnicas de conservación
del suelo que sean efectivas bajo estas condiciones (Colotti,
1999). La base metodológica para responder a esta
problemática es el empleo de modelos de predicción a través
del análisis de los datos disponibles para diferentes periodos.
El presente estudio aborda la determinación, en dos
periodos, de índices de erosividad, erodabilidad, topografía
y cubierta vegetal, para calcular riesgos de erosión actual y
potencial mediante el método de determinación de riesgos
de erosión y calidad del suelo CORINE (CORINE, 1992).
Con base en la distribución espacial de los valores de los
índices se construyeron mapas mediante herramientas de
Sistema de Información Geográfica (SIG), sobre la plataforma
ArcInfo 8.3, que permitieron comparar la tendencia pedo-
morfogénica. El objetivo general consiste en hacer disponi-
bles estos resultados en forma de mapas de suelo para su
uso por decidores de diferentes ámbitos como autoridades
políticas y proyectos de investigación en ejecución.
MATERIALES Y MÉTODOS
La metodología CORINE aporta un modelo del cual se
utiliza el procedimiento para calcular cuatro índices relacio-
nados con el comportamiento de los elementos: erosividad
(a partir de la intensidad y cantidad de precipitaciones),
erodabilidad (a partir de la profundidad, textura y pedre-
gosidad de los suelos), topografía (a partir de las pendientes)
y cubierta vegetal. A partir de ellos se calculan los índices
de riesgo de erosión actual y riesgo de erosión potencial.
Erosividad
Índice de Erosividad = Clase de Variabilidad
La clase de variabilidad se determina primero
calculando el Índice de Fournier modificado (Fournier, 1960),
por la fórmula:
.
=
=
12
1
2
i
i
P
P
FI
Donde.
2
i
P
: Precipitación total en el mes i.
P
: Precipitación total media anual.
Se clasifican como clase 1 (muy baja) los valores de
FI menores que 60, como clase 2 (baja) los valores entre 60
y 90, clase 3 (moderada) entre 90 y 120, clase 4 (alta) entre
120 y 160, y clase 5 (muy alta) mayores de 160.
Erodabilidad
Índice de Erodabilidad = Clase de Textura x Clase de
Profundidad x Clase de Pedregosidad
La clase de textura clasifica como clase 1 (ligeramente
erodible) los suelos de composición arcilloso, arcilloso
arenoso, arcilloso limoso; clase 2 (moderadamente erodi-
ble) los suelos de composición
loam arcilloso arenoso, loam
arcilloso, loam arcilloso limoso, loam arenoso, arenoso
; y
clase 3 (altamente erodible) los suelos
loam, loam limoso,
limoso, loam arenoso
.
La clase de profundidad es clase 1 (ligeramente erodi-
ble) en suelos de profundidad del horizonte mayor que 750
mm, clase 2 (moderadamente erodible) en suelos de
profundidad entre 250 y 750 mm, y clase 3 (altamente erodi-
ble) en suelos de profundidad menor 250 mm.
La clase de pedregosidad es clase 1 (completamente
protegido) cuando el porcentaje de cobertura de piedras del
suelo es mayor del 10 %, y clase 2 (no
completamente
protegido) cuando es menor del 10 %.
Topografía
A cada punto del terreno descrito por un par de
coordenadas
x, y
se le calcula el índice de pendiente, que
es la pendiente en el punto expresada en porcentaje. Es
igual a 1 (de ondulado a plano) cuando el porcentaje es
menor que 5, 2 (ondulado) cuando oscila entre 5 y 15, 3
(empinado) si varía entre 15 y 30, y 4 (muy empinado) para
porcentajes mayores de 30.
Cubierta vegetal
Se establece el índice de cubierta vegetal por un
sistema sencillo (binario) de clasificación donde se asigna
1 (totalmente cubierta) si el suelo está ocupado por
bosques,
pastos permanentes y malezas
, y 2 (no totalmente cubierta)
si se usa como
tierras cultivadas o en barbecho
.
Índice de riesgo de erosión potencial
Índice de riesgo de erosión potencial = Índice
erodabilidad x Índice de erosividad
x
Índice de pendiente
De acuerdo a la fórmula calculada el índice es 1 (
bajo
)
si el resultado está entre 0 y 5, es igual a 2 (
moderado
) si el
resultado está entre 5 y 11, y a 3 (alto) para un resultado
mayor que 11.
17
Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente 14(1): 15-21, 2008.
Índice de riesgo de erosión actual
Se calcula interpolando el índice de cubierta vegetal
con el índice de riesgo de erosión potencial de la manera
siguiente:
Índice de riesgo de erosión potencial
Índice cubierta
Nulo Bajo Moderado Alto
vegetal
(0) (1) (2) (3)
1
0
1
1
2
2
0
1
2
3
Los datos primarios utilizados fueron por una parte
mapas de suelos digitales donde los rasgos geográficos
están relacionados con filas en tablas de datos que incluyen
campos sobre textura de los suelos, pendiente y cubierta
vegetal. Estos datos corresponden a estudios publicados
en 1989. Mediante calicatas realizadas en diferentes puntos
durante el año 2005 se obtuvo información actualizada sobre
la composición mecánica del suelo. Los muestreos
realizados permitieron comprobar que la cubierta vegetal,
que para nuestros propósitos depende del uso del suelo, no
ha cambiado significativamente. Por otra parte los datos de
precipitaciones para los periodos evaluados se obtuvieron
de la Estación Hidrometeorológica de Galalón (Estación
Hidrometeorológica Galalón, 2005).
A partir de la información espacial (rasgos geográficos)
y temática (tablas) de los mapas, se realizaron análisis SIG
en orden de calcular los Índices de erodabilidad, riesgo de
erosión actual y riesgo de erosión potencial. Al distribuir
espacialmente los resultados se obtuvieron los mapas de
suelos. Mediante una hoja electrónica se calcularon los
índices de erosividad.
Los diagramas de flujo siguientes muestran la
secuencia de operaciones de los análisis SIG realizados.
Obtención de mapa con
Índice de erodabilidad.
Obtención de mapa con
Índice de cubierta vegetal.
Obtención de mapa con
Índice de pendiente.
Con los mapas Raster obtenidos más el
Índice de
erosividad
calculado por el método del
Índice de Fournier
modificado
se obtiene el mapa con
Índice de riesgo de
erosión potencial.
Utilizando el
Índice de riesgo de erosión potencial
y el
Índice de cubierta vegetal
se obtiene el mapa con
Índice de
riesgo de erosión actual
.
Profundidad (Raster)
Reclasificar
Suelos (Polígonos)
Textura (Raster)
Pedregosidad (Raster)
Clase_Tex (Raster)
Clase_Prof (Raster)
Clase_Pedr (Raster)
Ind_Erodabilidad (Raster)
Rasterizar
Rasterizar
Rasterizar
Reclasificar
Reclasificar
Calcular
Profundidad (Raster)
Reclasificar
Suelos (Polígonos)
Textura (Raster)
Pedregosidad (Raster)
Clase_Tex (Raster)
Clase_Prof (Raster)
Clase_Pedr (Raster)
Ind_Erodabilidad (Raster)
Rasterizar
Rasterizar
Rasterizar
Reclasificar
Reclasificar
Calcular
Suelos (Polígonos)
Textura (Raster)
Pedregosidad (Raster)
Clase_Tex (Raster)
Clase_Prof (Raster)
Clase_Pedr (Raster)
Ind_Erodabilidad (Raster)
Rasterizar
Rasterizar
Rasterizar
Reclasificar
Reclasificar
Calcular
Textura (Raster)
Pedregosidad (Raster)
Clase_Tex (Raster)
Clase_Prof (Raster)
Clase_Pedr (Raster)
Ind_Erodabilidad (Raster)
Rasterizar
Rasterizar
Rasterizar
Reclasificar
Reclasificar
Calcular
Uso del suelo (Polígonos)
Cubierta vegetal (Raster)
Ind_Cubier_Vegetal (Raster)
Rasterizar
Reclasificar
Uso del suelo (Polígonos)
Cubierta vegetal (Raster)
Ind_Cubier_Vegetal (Raster)
Rasterizar
Reclasificar
Ind_Erodabilidad (Raster)
Ind_Pendiente (Raster)
Ind_Riesg_Er_Pot (Raster)
Calcular
Ind_Erodabilidad (Raster)
Ind_Pendiente (Raster)
Ind_Riesg_Er_Pot (Raster)
Calcular
Líneas contornos 40 metros
MDT
(
TIN
)
Pendientes
(
Raster
)
Ind Pendiente
(
Raster
)
Calcular
p
endiente
Rasterizar
R
eclasificar
Ind Ries
g
Er Pot
(
Raster
)
Ind Cubier Ve
g
etal
(
Raster
)
Ind Ries
g
Er Act
(
Raster
)
Calcular
18
Determinación de índices...
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Erosividad de los suelos. Comparando el
comportamiento de las precipitaciones en los periodos 1979-
89 y 1990-2006 (Figura 1), se observa un ligero incremento
en los valores medios anuales (150.85 y 157.62,
respectivamente). El Índice de Fournier modificado se in-
crementa en un 8.8 % (183.96 y 200.27, respectivamente).
Se puede decir entonces que entre un periodo y otro aumentó
el valor medio de precipitaciones y también su variabilidad.
A pesar de esta diferencia la clase de variabilidad y por lo
tanto el Índice de erosividad se mantienen en la misma
clasificación (Clase 2).
FIGURA 1. Precipitaciones medias mensuales en los periodos
1979-89 y 1990-2006.
En la Figura 1 se observa la aparición de un pico de
precipitaciones en los meses correspondientes a la máxima
actividad ciclónica. Esto es debido al incremento del número
de organismos tropicales y sus intensidades en los últimos
años. Además, se aprecia que en el mes de julio,
tradicionalmente lluvioso, se ha producido un descenso en
la media mensual de precipitaciones en los años recientes.
Erodabilidad de los suelos. Los mapas que datan
de 1989 contienen campos de datos que permiten evaluar
la textura, profundidad y pedregosidad de los suelos para
calcular el Índice de erodabilidad. A partir del estudio morfo-
genético realizado mediante las calicatas, se obtienen los
datos para evaluar estos mismos parámetros en el periodo
hasta 2005 y calcular el índice actualizado.
El Cuadro 1 muestra que para 1989 algo más de las
dos terceras partes de los suelos clasificaban como
moderadamente erodibles y menos de un tercio como
altamente erodibles. Para 2005 no clasifican áreas de
erodabilidad alta y aparece cerca del 50 % con erodabilidad
baja. Este comportamiento se puede explicar por la
modificación de algunas de las propiedades evaluadas con
tendencia a la pérdida de profundidad y cambios en la
composición mecánica del suelo.
Riesgo de erosión potencial de los suelos. Los
índices de riesgo de erosión potencial en los periodos evalua-
dos cambiaron fundamentalmente debido a las modificacio-
nes en la erodabilidad. La erosividad, que depende de la llu-
via, no influyó porque como se explicó, el cambio en su va-
riabilidad no fue suficiente para incrementar el Índice de ero-
sividad. El factor restante, el relieve, permanece invariable.
El Cuadro 2 permite comprobar que durante los
periodos estudiados se producen cambios con tendencia a
la generalización del índice de bajo riesgo de erosión
potencial.
CUADRO 2. Porcentajes de diferentes índices de riesgo de
erosión potencial en el área de estudio.
Riesgo de erosión potencial % del área de estudio
Índice
Categoría Año 1989
Año 2005
1
Baja
66.82
96.65
2
Moderada
30.50
2.19
3
Alta
2.68
1.16
Riesgo de erosión actual de los suelos. Los índices
de riesgo de erosión actual sufrieron modificaciones en el
área estudiada debido a los cambios en los índices de riesgo
de erosión potencial. La cubierta vegetal, que es el otro fac-
tor que influye, no sufrió cambios significativos durante los
dos periodos.
El Cuadro 3 muestra un comportamiento semejante
que con el riesgo de erosión potencial: la generalización del
índice de bajo riesgo de erosión actual.
CUADRO 3. Porcentajes de diferentes índices de riesgo de
erosión actual en el área de estudio.
Riesgo de erosión actual
% del área de estudio
Índice
Categoría Año 1989
Año 2005
1
Baja
68.93
97.62
2
Moderada
30.29
2.14
3
Alta
0.78
0.24
Al analizar el comportamiento de los tres índices se
observa que disminuyen en los periodos evaluados. Puede
CUADRO 1. Porcentajes de diferentes índices de erodabilidad
en el área de estudio.
Erodabilidad % del área de estudio
Índice
Categoría
Año 1989 Año 2005
1
Baja
0.00
47.25
2
Moderada
75.80
52.75
3
Alta
24.20
0.00
0.00
300.00
600.00
900.00
123456789101112
Meses
1990-2006
1979-1989
19
Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente 14(1): 15-21, 2008.
parecer una tenencia positiva pero es más bien todo lo
contrario. La relación entre la profundidad del suelo y su
erodabilidad lo puede ilustrar. Cuando el suelo tiene mayor
profundidad promedio sus propiedades son mejores para el
cultivo, pero también son mayores la erodabilidad, y en
consecuencia, los riesgos de erosión potencial y actual. Si
el suelo se erosiona su profundidad promedio disminuye,
cambia la composición mecánica que se expresa en la
textura y los índices son menores. De manera que en ge-
neral el riesgo de erosión es menor, porque es menor la
cantidad que se pueda erosionar. Todo esto suponiendo que
los demás factores como topografía y cubierta vegetal se
mantengan inalterables como en este caso.
Un resultado fundamental del estudio realizado es la
obtención de los mapas de suelo de la localidad de San
Andrés (parte occidental de la Sierra de los Órganos). Los
mapas abarcan los periodos hasta 1989 y hasta 2005.
CONCLUSIONES
Las diferencias en los índices de erosión determinados
para los periodos 1989 hasta 2005 indican que existe una
tendencia a la erosión de los suelos de la localidad de San
Andrés de la provincia de Pinar del Río. La variabilidad de
las lluvias es un factor que ha aumentado pero no en un
grado tan significativo que se refleje en los índices calculados.
Sin embargo, parámetros como profundidad promedio del
suelo y textura del suelo sí han cambiado de modo
significativo. Estas modificaciones se reflejan en los índices
de erodabilidad y riegos potenciales y actuales de erosión,
que permiten verificar esta tendencia. Los aspectos del re-
lieve y cubierta vegetal se han considerado invariables en
los periodos evaluados y no tienen incidencia en los
resultados obtenidos.
LITERATURA CITADA
COLOTTI, E. 1999. La erosividad cualidad de la lluvia poco conocida.
Terra XV(24): 97 disponible en http://www.revele.com.ve/
programas/indice/ria.php.id=11375&rev=terra
CORINE 1992. Soil erosion risk and important land resources - in the
southern regions of the European Community disponible
en http://reports.eea.eu.int/COR0-soil/en/soil_erosion.pdf
DEPARTAMENTO DE SUELOS DEL MINISTERIO DE LA AGRICULTURA
(1989). Mapas de suelos. Ciudad de la Habana, Ministerio
de la Agricultura (MINAGRI).
ESTACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA GALALÓN. 2005. Bases de datos
de precipitaciones. CITMA. Pinar el Río.
FOURNIER, F. 1960. Climat et érosion. Ed. Presses Universitaires de
France. París.
FIGURA 3. Mapas con índices de erosión actual para la localidad
de San Andrés (año 1989) y para el área evaluada
(2005).
Riesgo de erosión actual
1989
2005
Í
ndice
Ba ja
M o de rad a
Al t a
1989
2005
Í
ndice
B aj a
Mo d e rad a
A lt a
Erodabilidad
FIGURA 1. Mapas con índices de erodabilidad para la localidad
de San Andrés (año 1989) y para el área evaluada
(2005).
FIGURA 2. Mapas con índices de erosión potencial para la
localidad de San Andrés (año 1989) y para el área
evaluada (2005).
Riesgo de erosión actual
1989
2005
Í
ndice
Baj a
Mo d era da
Alt a
Riesgo de erosión actual
1989
2005
Í
ndice
Baj a
Mo d era da
Alt a