Influencia de los ecosistemas andinos en la erosión y conservación de los suelos, e identificación de su rol en la regulación del recurso hídrico en grandes ciudades altoandinas

Introducción:

Cada año, durante la época de estiaje, la disponibilidad del recurso hídrico es crítica y altamente dependiente de los ecosistemas andinos ubicados en las cabeceras de cuencas. Recientes estudios científicos identificaron la importancia de los ecosistemas Andinos en la dinámica del recurso hídrico en las cabeceras de cuencas. Sin embargo, existen aspectos relevantes entre la interacción agua-suelo-planta los cuales son pobremente entendidos, ejemplo la influencia de los ecosistemas Andinos en la conservación y erosión de los suelos.

Los Páramos son ecosistemas altamente resistentes a las variaciones climáticas. Dichas propiedades deben principalmente a la profundidad de sus suelos tipo Andosol, así como la gran acumulación de materia orgánica y a la morfología de ciertas plantas herbáceas del páramo. No obstante, los páramos andinos son altamente vulnerables al cambio del uso del suelo. Tovar, et al., revelan cifras alarmantes del cambio del uso del suelo en Cajamarca. Durante 20 años (1987-2007) se han perdido el 30 % de la Jalca y el 56 % de forestales y matorrales. El escenario actual se tornará aún más crítico en el presente siglo como resultado del cambio climático y el calentamiento global, ya que dichas áreas se convierten en zonas altamente vulnerables a la erosión y degradación de los suelos.

Con el fin de proteger a los ecosistemas Páramos de Piura y Cajamarca, en el año 2011, tres proyectos de Ley fueron formulados y presentados al Congreso de la República. No obstante, debido a la carencia de un sustento técnico sobre los servicios ambientales que proveen los Páramos, dichos proyectos fueron rechazados y posteriormente archivados.

Las actividades en el presente proyecto se orientan a: i) identificar el rol de los páramos andinos en la regulación del recurso hídrico; y ii) establecer la influencia del Páramo en la conservación y erosión de los suelos andinos. Para cumplir con ambos objetivos, se implementó una densa red de monitoreo de alta precisión con registros a una alta escala temporal; complementario a ello se viene tomando lecturas de la concentración de isótopos en el suelo y el agua. 

Laboratorio experimental de ecosistemas andinos

Sitio de estudio

Cajamarca es el departamento andino más poblado del Perú con 1’513,892.00 habitantes según la proyección del INEI hacia el 2012. La imponente ciudad de Cajamarca se encuentra en la cabecera de cuenca (2750 msnm), dicha característica la hace altamente vulnerable a la disponibilidad del recurso hídrico. Cajamarca presentó una explosión demográfica desde 1995 y mantiene su tendencia hasta actualidad; el impacto de dicho fenómeno de refleja en la fuerte presión sobre los recursos hídricos. Uno de los casos notorios es el abastecimiento del agua potable en la ciudad de Cajamarca, que a la fecha se realiza por turnos horarios (2-3 horas/día) y que dista de ser equitativo puesto que algunos sectores de la ciudad se ven menos afectados.

La cuenca del río Ronquillo presenta un área de 42 km2 y se distribuye entre los 3000 hasta 3955 msnm. Toda la superficie de la cuenca está expuesta a precipitaciones promedio, mínimas y máximas anuales de 575 mm, 334 mm y 930 mm, respectivamente. (Figura 1). Las precipitaciones en la cuenca media y baja presentan una distribución unimodal, con las primeras lluvias ensetiembrey continúan hastamayo, además de ello la cuenca alta presenta eventos de lluvia horizontalde junio a setiembre que aportan un acumulado de 20 a 80 mm.

A pesar del tamaño de la cuenca, la configuración climática, fisiográfica y grandes contrastes de la cobertura vegetal, la riqueza hídrica de la cuenca Ronquillo tradicionalmente desde época incaica abasteció de recurso hídrico a toda la poblaciónde Caxamarca/Cajamarca, y actualmente, alivia la situación crítica por la falta de agua en la ciudad de Cajamarca. Además de ello, el 75.3% de población en Cajamarca es rural, y el 77% se abastecen de agua de calidad proveniente de los ecosistemas andinos - ver puntos verdes en la Figura 1 - durante la época de estiaje (Instituto Nacional de Estadística e Informática, Perú: http://www.inei.gob.pe).

Ubicación de la implementación del laboratorio natural de la cuenca del río Ronquillo.
Figura 1. Ubicación de la cuenca del río Ronquillo en el Perú. Distribución altitudinal de las estaciones meteorológicas e hidrológicas en la cuenca Ronquillo. A la fecha se cuentan con el primer año de registro de información a una alta resolución temporal y espacial.

¿Páramo, Jalca o Puna?

La delimitación del Páramo, la Jalca y la Puna es tema aún en debate. Si esta se realiza por su elevación, tiende a ser muy simplista pues podríamos encontrar ecosistemas páramos inmersos en la Jalca o Puna. La delimitación basada en la flora tiende a ser muy compleja debido a la gran biodiversidad endémica que se podrían encontrar en el Páramo. En el presente estudio se considerará a ambos, y se delimitará al Páramo en base al suelo Andosol y paramosol, ambos de origen volcánico con gran contenido de materia orgánica y arcillas, ácidos con alta saturación de bases y presentan déficit de nutrientes.

El Páramos es una colección de ecosistema de humedales alpino neotropical dentro del bioma de pastizales,y se clasifican en: (i) Páramos relativamente secos con precipitaciones entre 900 y 1200 mm/año. (ii) Páramos húmedos con precipitaciones hasta 4000 mm/año y; (iii) Páramos muy húmedos con precipitaciones entre 4000 y 6000 mm/año. Todos ellos tienen como característica en común las lluvias estacionales y lloviznas persistentes todo el año. Temperaturas promedio, en la noche entre 8 – 11 °C pero puede llegar -2 °C, durante el día puede alcanzar hasta 25 °C.

El punto en común en las revisiones bibliográficas es la alta humedad relativa (entre 65 a 100%)que predomina en el Páramo. Dicho estado facilita la presencia de lluvia horizontal, la cual deposita agua en la vegetación por contacto físico, dando lugar a un permanente escurrimiento o goteo hacia el suelo. Otra característica en común son la presencia de fuertes vientos (20 m/s) dominan el 65% del tiempo, este último en otros ecosistemas podría ser factor de sequedad, pero en los páramos es factor de conducción de nubes cargadas que precipitan.

En general el páramo es una fuente constante de agua de calidad, sus descargas extremas se generan principalmente por el exceso de saturación, ya que el flujo Hortoniano es prácticamente inexistente.El rendimiento hídrico del páramo esta alrededor del 57% y 68% en el caso de los páramos muy húmedos. Estos rendimientos son mucho mayores a los de los bosques húmedos tropicales con 35%, los bosques altoandinos o bosques de niebla con 54% y mucho mayor a los bosques secos con 19%.

La escorrentía superficial es el principal vehículo del transporte de sedimentos y de la materia orgánica en la superficie del suelo (erosión del suelo). En la cadena de montañas de los andes, los páramos cobran mayor importancia debido a la presencia de las laderas muy empinadas (característica topográfica muy común a lo largo de los Andes). Debido al alto contenido de materia orgánica, estos poseen gran capacidad de almacenamiento de agua. Además, es un claro ejemplo de como un ecosistema (plantas y animales) se adaptó a las condiciones climáticas extremas de los Andes. No obstante, sus suelos y ecología son muy sensibles a pequeños cambios en el ambiente local. En el caso de los páramos húmedos (3600 mm/año), el 63% hace parte de la escorrentía directa y el 14% se evapora.

Funcionamiento de un ecosistema andino con y sin presencia de Páramos
Figura 2. Funcionamiento de un ecosistema andino con y sin presencia de Páramos, resumen bibliográfico del ecosistema Páramo.

Implementación de una red de monitoreo meteorológico, hidrológico y erosión de los suelos

Las regiones de montaña tropical se caracterizan por su fuerte gradiente climática y la compleja topográfica; como consecuencia estudios locales de hidro-clima-sedimentológica requieren de una densa red de estaciones. Por lo antes mencionado, durante el 2016 se llevó a cabo la instrumentación meteorológica e hidrológica de la cuenca del río Ronquillo ver Figura 1.

Resultados esperados

Puesta en valor del ecosistema Páramo mediante la caracterización y cuantificación de la interacción agua-suelo-planta en dicho ecosistema ejemplo:

- Mitiga el impacto de eventos extremos inundaciones y sequias .- Se viene analizando el caudal base que se origina en el ecosistema Páramo, con el fin de identificar el efecto buffer que se origina en las cabeceras de cuenca (almacena el recurso hídrico).

- Grandes almacenes de suelo, materia orgánica y carbono en cuencas fuertemente erodadas.- Mediante el uso de trazadores isotópicos se bien cuantificando la capacidad de almacenamientos de los suelos en los ecosistemas Páramos.

Equipo de trabajo

Grado Nombres Institución Condición en el proyecto
Dr. Yamina Silva Millones IGP, Lima, Perú Investigador
Dr. Alejandro Alcántara Boza UNMSM, Lima, Perú Investigador
Dr. Carlos Cabrera Carranza UNMSM, Lima, Perú Investigador
Dr. Olivier Ribolzi IRD, GET, Toulouse, Francia Investigador
Dr. Olivier Evrard LSCE, Paris, Francia Investigador
Dr. Alex Taylor Plymuth University, Reino Unido Investigador
Dr. Will Blake Plymuth University, Reino Unido Investigador
Ing. Oscar Santiesteban KaneKo E.P.S. SEDACAJ, Cajamarca, Perú Soporte Logístico
Ing. Yessica Martínez Quispe IGP, Lima, Perú Asistente en inv.
Adm. Cesar Antonio Huincho Taipe IGP, Lima, Perú Administrador General
Bach. Fernando J. Prudencio Paredes UNMSM, Lima, Perú Tesis de ingeniero
Bach. Diana Violeta Díaz Llatas UNC, Cajamarca, Perú Tesis de ingeniero
Bach. Jhon Orrillo Vigo UNC, Cajamarca, Perú Tesis de ingeniero
Bach. Diana Violeta Díaz Llatas UNC, Cajamarca, Perú Tesis de maestría
Tec. Andrea Malimba Alcántara IGP, Lima, Perú Laboratorista
Sr. Rosas Alva Caja IGP, Cajamarca, Perú Observador
Sr. Juan López Calua IGP, Cajamarca, Perú Observador
Sr. Concepción Tanta Villanueva IGP, Cajamarca, Perú Observador
Sr. María Teresa López Minchán IGP, Cajamarca, Perú Observador
Sr. Víctor Chilón Chalan IGP, Cajamarca, Perú Observador
Sr. Rotativo E.P.S. SEDACAJ, Cajamarca, Perú Observador

 

Coordinador General:

Dr. Sergio Byron Morera Julca

Investigador Científico Principal I Unidad de Hidrología y Suelos

Subdirección de Ciencias de la Atmosfera y la Hidrosfera

Email: smorera@igp.gob.pe