Salinidad de Suelos en Distritos de Riego Sensores Remotos y Cambio Climatico

AMH XXII CONGRESO NACIONAL DE HIDRULICA

ACAPULCO, GUERRERO, MXICO, NOVIEMBRE 2012 AMH

Resumen

Se llev a cabo un estudio mediante la aplicacin de imgenes de satlite y el sensor electromagntico EM-38, para identificar y cartografiar el rea afectada por sales en el distrito de riego 038 Ro Mayo, Sonora. Se utilizaron imgenes de satlite Landsat TM, mismas que se calibraron con mediciones de campo, de acuerdo con la Metodologa de la Planta Indicadora. Mediante este procedimiento se obtuvo un primer mapa de salinidad que cubri parcialmente el rea del distrito de riego. El rea complementaria del distrito, se cartografi a travs de mediciones de la salinidad in-situ con un sensor electromagntico EM-38, lo cual permiti desarrollar un segundo mapa parcial de salinidad. Ambos mapas se integraron lo que condujo a la obtencin de un mapa de salinidad del rea total del distrito de riego. Cinco aos despus se detect y cartografi la salinidad del rea total de este distrito utilizando nicamente el sensor electromagntico EM 38. Se llev a cabo una comparacin de ambos mapas, para llegar a la conclusin de que en el estudio ms reciente la superficie afectada fue menor que la detectada en el primer trabajo. Se hizo un anlisis de las posibles causas que condujeron a la disminucin de reas ensalitradas, tales como un menor uso de agua de riego ya que el estudio ms reciente se realiz en un ao con sequa, la reduccin de reas afectadas por manto fretico superficial, un incremento de las eficiencias globales de uso del agua de riego, y la recuperacin de suelos ensalitrados a travs de drenaje parcelario subsuperficial.

Palabras clave: mapa, imagen de satlite, sensor electromagntico, monitoreo, variacin de la salinidad.

Introduccin

En Mxico las reas de produccin agrcola que presentan mayores problemas de salinidad y drenaje se localizan principalmente en los distritos de riego (DR) del norte del pas. Debido a que los DR son las reas agrcolas ms productivas, la salinidad es considerada un problema serio ya que aproximadamente el 21% del rea est afectada por exceso de sales en diferente grado. En el DR 038 Ro Mayo se tiene afectada por salinidad un 20% de su superficie y por manto fretico superficial aproximadamente un 53% de su rea (De la Pea, 1993).

Debido a la dinmica de la salinizacin y su distribucin en los terrenos, se requiere de mtodos que proporcionen resultados a corto plazo y que ayuden a dar seguimiento a la efectividad de las medidas aplicadas para la rehabilitacin de los suelos (Wiegand et al. 1994). Tradicionalmente para realizar estudios de salinidad analizada se obtienen muestras de suelo localizadas mediante una cuadrcula de uno o dos km de longitud en toda el rea del distrito; esta labor representa mucho tiempo y costo, lo cual limita su actualizacin.

En las predicciones del cambio climtico se han considerado los escenarios de emisiones de CO2 tales como A1B, A2 y B1 (en el caso de los trabajos del Centro de Ciencias de la Atmsfera de la UNAM) y A1B y SRES-A2 (en los trabajos del IMTA) y se han utilizado varios modelos climticos globales desarrollados en diferentes pases del mundo. Con respecto a Mxico, los pronsticos de temperatura para diferentes escenarios indican que la temperatura media podra incrementarse 4 C en promedio al final del presente siglo, respecto del promedio del periodo 1961-1990, y en algunas regiones del norte y noroeste, ms de 5 C. Estos incrementos de temperatura ocasionaran una mayor escasez de recursos hdricos en casi todo el pas, adems de disminuciones de produccin por hectrea en numerosos cultivos (Nikolski et al., 2011; Martnez y Patio, 2012).

Los objetivos de este trabajo fueron: 1) monitorear la salinidad del suelo del distrito de riego 038 Ro Mayo, utilizando imgenes de satlite y un sensor electromagntico EM-38. 2) Comparar los mapas de salinidad obtenidos en 1996 y 2001. 3) Analizar las causas que originan la variacin espacial y temporal de la salinidad del suelo en el distrito de riego 038 Ro Mayo.

Wiegand et al. (1992, 1994 y 1996) utilizaron parcelas de observacin de 15, 36 y 59 hectreas cultivadas con algodonero (Gossipium hirsutum) y caa de azcar en California y Texas, en las que obtuvieron datos de salinidad y parmetros fisiolgicos en sitios de muestreo, para calibrar imgenes de satlite Spot-1 HRV, imgenes videogrficas y fotografa area infrarroja. Las parcelas se clasificaron espectralmente y se desarrollaron modelos estadsticos a partir de los datos de campo y la informacin espectral, lo que condujo a la estimacin de la salinidad de todos los pxeles de las parcelas estudiadas y a la obtencin de mapas de clasificacin por salinidad. La informacin espectral de las imgenes del satlite Spot-1 se obtuvo de las bandas en las regiones del verde (500-590 nm), rojo (610-680 nm) e infrarrojo cercano (790-890 nm).

Pulido et al. (1997b, 2003) en estudios realizados para identificar la salinidad del suelo en los DR 076 Valle del Carrizo y 041 Ro Yaqui, adaptaron la metodologa descrita por Wiegand et al. (1992), denominada de la Planta Indicadora (Wiegand et al., 2005). Con este propsito utilizaron como indicadores de la salinidad la condicin espectral de trigo y algodonero sembrados extensivamente. En parcelas afectadas por salinidad sembradas con estos cultivos, se tomaron muestras de suelo y se determin su concentracin salina. Estos datos se analizaron conjuntamente con datos espectrales extrados de imgenes de satlite Landsat TM a travs de los cuales se generaron modelos estadsticos para obtener clasificaciones supervisadas de las reas establecidas

SALINIDAD DE SUELOS EN DISTRITOS DE RIEGO, SENSORES REMOTOS Y CAMBIO CLIMTICO

Pulido Madrigal, L.1 y J. Gonzlez Meraz1 1Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua. Paseo Cuauhnhuac 8,532, Progreso, 62,550 Jiutepec, Morelos.

[email protected]; [email protected]



sobre las imgenes, lo cual condujo a la generacin de mapas de salinidad. La superficie estudiada en el Valle del Carrizo fue de 19,387 ha, de las cuales 6,927 ha (35%) se clasificaron como suelo salino. En el DR 041 se cartografiaron 140,545 ha, de las cuales 80,745 ha (57.6%) presentaban problemas de salinidad, es decir, una CE > 4 dSm-1.

La CE del suelo puede medirse remotamente utilizando la metodologa de induccin electromagntica. Los sensores de induccin electromagntica son muy adecuados para determinar la salinidad del suelo, puesto que responden a suelos ms conductivos (ms salinos), y adems no requieren de un contacto directo con el suelo. Estos instrumentos inducen pequeas corrientes elctricas en el suelo en forma de remolino con crculos, las cuales miden la magnitud del campo magntico generado por dichas corrientes. La magnitud de la corriente es directamente proporcional a la CE del suelo en las inmediaciones de esos crculos de corriente. Cada crculo de corriente genera un campo electromagntico secundario que es proporcional al valor del flujo de corriente dentro del mismo. Una fraccin del campo secundario electromagntico inducido de cada crculo es interceptado por la bobina receptora, y la suma de estas seales es amplificada y transformada en voltaje el cual est linealmente relacionado con la CE aparente (CEa) de la profundidad ponderada del suelo (Rhoades, 1992).

La profundidad de exploracin de estos aparatos est determinada por el espaciamiento entre las bobinas receptora y transmisora. Debido a que estos instrumentos promedian automticamente la lectura de salinidad en un rea lateral que es aproximadamente igual a la profundidad de exploracin, proporcionan un valor muy exacto de la conductividad volumtrica del suelo y son capaces de captar muy pequeas variaciones de ella (Mc Neill, 1980).

Mc Neill (1980) seala que los sensores de induccin electromagntica son muy adecuados para determinar la salinidad del suelo, puesto que responden a suelos ms conductivos (ms salinos), y adems no requieren de un contacto directo con el suelo. Estos instrumentos inducen pequeas corrientes elctricas en el suelo en forma de remolino, las cuales miden la magnitud del campo magntico generado por dichas corrientes. Esta magnitud es directamente proporcional a la CE del suelo en las inmediaciones de esos crculos de corriente. La profundidad de exploracin de estos aparatos est determinada por el espaciamiento entre las bobinas receptora y transmisora.

El sensor de salinidad comercial (Geonics EM-38) contiene un sistema de circuitos apropiado para minimizar la respuesta del instrumento a la susceptibilidad magntica del suelo y para maximizar su respuesta a la conductividad CEa. El equipo dispone de un espacio de un metro entre bobinas, trabaja a una frecuencia de 13.2 kHz, es alimentado por una batera de 9 voltios y lee directamente la CEa. La configuracin de las bobinas, la frecuencia y el espacio entre las bobinas se seleccionaron para realizar mediciones de la CEa hasta profundidades efectivas de exploracin de aproximadamente un metro cuando se utiliza el sensor en una posicin horizontal, y de dos m cuando se coloca en una posicin vertical, aunque existen otros modelos que llegan a explorar a profundidades de varias decenas de m (Van Der Lelij, 1983; Rhoades, 1992).

En los DR la salinidad de los suelos irrigados es de naturaleza artificial relacionada principalmente con la elevacin del nivel fretico a profundidades menores de aproximadamente 1.5 m, causado por las prdidas profundas de filtracin en canales de riego y en su aplicacin en las parcelas, as como a deficiencias en la remocin de las aguas freticas en terrenos agrcolas, aunado a la ubicacin geogrfica cercana a la costa, a pesar de que existen sistemas de drenaje colector o de apoyo. Las aguas freticas contienen sales disueltas txicas para los cultivos agrcolas y cuando estn cerca de la superficie del suelo, participan en el proceso de evapotranspiracin, dejando y acumulando sales en el suelo (Nikolskii et al., 2011).

Para acelerar la remocin de las aguas freticas, mantenerlas a una profundidad no menor de 1.5-1.7 m y combatir la salinidad de los suelos irrigados, se ha estado utilizando el drenaje parcelario subterrneo entubado y se le ha dado poca atencin a reducir las aportaciones al nivel fretico, as como tener una adecuada conservacin en los sistemas de drenaje general. Segn algunas estimaciones, actualmente en nuestro pas actualmente existen alrededor de 80,000 ha de riego que cuentan con drenaje parcelario subterrneo entubado, lo que corresponde solamente a un 3% del rea de los distritos de riego, mientras que por lo menos el 12% de esta rea necesita medidas de combate contra el ensalitramiento, a travs de instalacin de drenaje parcelario (Nikolskii et al., 2011).

Segn las predicciones existentes para el ao 2050 se espera una reduccin de disponibilidad de agua para riego en 30% aproximadamente, debido a la reduccin de la precipitacin y al crecimiento de la evapotranspiracin en las cuencas hidrogrficas. El anlisis de los datos de monitoreo en la cuenca del Mar de Aral del Asia Central seala que una reduccin de la disponibilidad de agua en un 22% en el transcurso de 30 aos y la falta de la construccin del drenaje parcelario, origin que el rea afectada por salinidad creciera dos veces: de 25 a 50% del rea bajo riego. Estos datos se pueden considerar como un indicador de lo que puede suceder en muchas regiones bajo riego de Mxico en el Siglo XXI, con relacin a los problemas de salinidad y drenaje (Nikolskii et al., 2011).

Metodologa

El presente estudio se realiz durante los aos 1996 y 2001 en el DR 038 Ro Mayo, Son. El distrito se localiza entre los paralelos 2621 y 28 31 N y meridianos 108 26 y 110 05, con una altura media de 40 msnm. El distrito de riego queda comprendido en los municipios de Navojoa, Etchojoa y Huatabampo, Son. (figura 1); tiene una superficie de riego de 96,951 ha, la cual es regada por gravedad con agua de la presa Adolfo Ruiz Cortines, y con agua extrada de pozos de bombeo. Su clima es estepario semirido, la precipitacin media anual es de 388 mm, la temperatura media anual es de 21.4 C, y la evaporacin media anual es de 2,222 mm (Reyes, 1994).



Figura 1. Ubicacin del distrito de riego 038 Ro Mayo, Sonora

Muestreo de suelo y planta, medicin de coordenadas

geogrficas y adquisicin de la imagen

La identificacin de la salinidad con imgenes de satlite, requiere del uso de uno o ms cultivos extensivos, que son utilizados como indicadores para detectar la salinidad. Los cultivos que mayor superficie ocuparon en el distrito de riego en los ciclos otoo-invierno 1995-1996 y primavera-verano1996 son el trigo (Triticum aestivum), algodonero (Gossipium hirsutum) y sorgo (Sorghum bicolor).

En terrenos cultivados con trigo, y afectados en diferente grado por la salinidad, se seleccionaron 14 parcelas de aproximadamente 10 ha cada una para realizar la calibracin de la imagen de satlite. La seleccin de las parcelas se realiz cuando las plantas se encontraban en etapa de floracin y formacin de grano. En las parcelas se colocaron estacas a 60 m de separacin para tener 23 sitios de muestreo, en promedio por parcela, de donde se tomaron muestras de suelo a 0-30 cm y de 30-60 cm de profundidad en cada sitio, para luego determinar en el laboratorio la conductividad elctrica del extracto de saturacin del suelo (CE, dSm-1).

Se determinaron la latitud y longitud de cada sitio de muestreo con receptores del sistema global de posicionamiento (GPS) marca Garmin SRVY II, con la finalidad de localizar las parcelas de muestreo en las imgenes de satlite. Se adquirieron dos imgenes del satlite Landsat 5 TM. La fecha de toma de las imgenes fue lo ms cercana al perodo de mximo desarrollo vegetativo de los cultivos indicadores, que coincide con sus etapas de floracin; para cartografiar la superficie de trigo se utiliz una imagen del 23 de febrero de 1996 y para cartografiar las reas de algodonero y sorgo, una imagen del 14 de junio de 1996.

Obtencin del mapa de salinidad a travs del anlisis de

imgenes de satlite

Se elabor un mosaico de cultivo de cada uno de los 16 mdulos que forman el distrito de riego. El mosaico se digitaliz sobre las imgenes de satlite con la finalidad de delimitar y cuantificar las reas de los cultivos indicadores, que posteriormente fueron sometidas a una clasificacin supervisada.

Las escenas se georeferenciaron y de las ocho bandas que tiene una imagen fueron utilizadas las bandas TM2 (reflectancia en el verde, 500-590 nm), TM3 (reflectancia en el rojo (610-680 nm) y TM4 (reflectancia en el infrarrojo cercano, 790-890 nm). En cada una de ellas fueron localizadas las parcelas de observacin referidas, con el propsito de ubicar los sitios de muestreo y extraer los valores espectrales correspondientes. Estos valores se utilizaron posteriormente para elaborar modelos de regresin lineal mltiple, mismos que sirvieron para clasificar por salinidad la superficie de trigo, algodonero y sorgo.

Esta clasificacin permiti estimar la superficie afectada por salinidad; desde reas sin problemas (CE < 4 dSm-1) hasta reas con altos niveles de afectacin (CE > 12 dSm-1). Como resultado se obtuvieron tres mapas de salinidad (uno por cada cultivo), que al ser integrados permitieron disponer de un mapa de salinidad que cubri parcialmente el rea geogrfica del distrito de riego.

Medicin extensiva de la salinidad con un sensor

electromagntico EM-38

En el estudio de 1996 se utiliz un sensor electromagntico EM-38 de Geonics Limited para estimar la conductividad elctrica del rea del distrito de riego que no fue cartografiada a travs de los cultivos indicadores (figura 2). En el estudio realizado en 2001 se cartografi la totalidad del distrito de riego con el mismo sensor electromagntico. El sensor fue calibrado en forma previa a su aplicacin extensiva, lo cual posibilit la obtencin de modelos estadsticos (uno en cada estudio), que sirvieron posteriormente para estimar la CE de los sitios de medicin que se establecieron en los mdulos de riego. Para calibrarlo, se realizaron mediciones con el sensor en 70 sitios en 1996 y 71 sitios en 2001, y se tomaron muestras de suelo a 0-30 y 30-60 cm de profundidad para determinar la CE en el extracto de saturacin del suelo; las mediciones se hicieron en forma simultnea al muestreo del suelo. En cada sitio se tomaron las lecturas con el sensor en posiciones vertical y horizontal a una misma altura sobre la superficie del suelo, para determinar la conductividad elctrica del estrato 0-60 cm de profundidad.

Figura 2. Sensor electromagntico EM-38 de Geonics Limited

Los modelos resultantes de la calibracin se utilizaron para estimar la CE de un total de 206 sitios (412 lecturas) en 1996 y 533 sitios (1,066 lecturas) en 2001. Los sitios se



distribuyeron en el rea del distrito de riego, en parcelas que no fueron incluidas en el mapa que se produjo por medio de las imgenes de satlite (1996). En los sitios de medicin se determinaron las coordenadas geogrficas longitud y latitud.

En 1996 con las lecturas del sensor transformadas a valores de conductividad elctrica, y con las correspondientes coordenadas geogrficas se elabor un mapa de isolneas de conductividad elctrica, que posteriormente fueron transformadas a reas de igual valor de salinidad, dando como resultado el segundo mapa parcial de clases de salinidad. Este mapa se integr al mapa de salinidad parcial obtenido con las imgenes de satlite, y se gener un mapa de toda el rea del distrito. Las lecturas efectuadas en 2001 con el sensor permitieron elaborar el mapa del rea total del distrito de riego.

Anlisis de informacin histrica sobre salinidad y drenaje

Se consult el archivo del DR 038 de la Comisin Nacional del Agua (CONAGUA) y se obtuvo datos de estudios de salinidad y freatimetra realizados entre 1971 y 1985; asimismo se tomaron datos de hidrometra del periodo referido, sobre los volmenes de riego, superficies de siembra, rendimiento de cultivos, y eficiencias de conduccin y de aplicacin parcelaria.

Resultados

Obtencin de los modelos estadsticos para estimar la

salinidad con imgenes de satlite

La relacin entre la CE y los valores espectrales se sealan en el cuadro 1. El coeficiente de correlacin obtenido para las parcelas de trigo, r = 0.72, fue similar en magnitud al obtenido para el mismo cultivo en el Valle del Yaqui (Pulido, et-al., 2003), y menor al obtenido en el Valle del Carrizo (Pulido et-al., 1997). En cuanto al algodonero, la correlacin entre la imagen y la CE result ms alta (r = 0.8) en comparacin con el valor obtenido para el mismo cultivo en el Valle del Yaqui (r = 0.65) Pulido et al. (2003). No existen referencias sobre la utilizacin del sorgo como cultivo indicador de la salinidad; sin embargo, se observ que el valor del coeficiente de correlacin del modelo desarrollado fue similar al obtenido para el trigo (tabla 1).

Tabla 1. Ecuaciones de regresin para estimar la salinidad del

suelo a partir de imgenes de satlite

1CEw = conductividad elctrica ponderada en el estrato 0-60 cm, dS m-1; TM2 = reflectancia en el verde; TM3 = reflectancia en el rojo; TM4 = reflectancia en el infrarrojo cercano; Fc = F calculada; Ft = F tabulada; r = coeficiente de correlacin; n = nmero de observaciones.

Los valores espectrales medios de las bandas TM2, TM3 y TM4 generados a partir de las clasificaciones no supervisadas, permitieron calcular una serie de valores de CE a travs de las ecuaciones de la tabla 1. Los valores de CE calculados se tomaron como referencia para generar una clasificacin

supervisada, en la cual se definieron cinco clases de salinidad. La superficie estudiada resultante fue de 71,446 ha, de las cuales 47,422 ha (66.4%) resultaron con la CE > 4 dSm-1.

Obtencin de los mapas de salinidad

La calibracin del sensor electromagntico EM-38 permiti la obtencin de los modelos estadsticos (1) (1996) y (2) (2001) para estimar la conductividad elctrica en el estrato 0-60 cm:

Log CEa=0.009EMH+0.002EMV; r=0.955; n=70 (1)

Log CEa = 0.003EMH + 0.005EMV ; r= 0.932; n= 71 (2)

En 1996 las 206 lecturas y sus correspondientes coordenadas geogrficas permitieron la generacin de un mapa parcial de cinco clases de salinidad. Este mapa se manej como una capa, misma que a travs del programa Arc-Info se sobrepuso al mapa parcial de salinidad elaborado a partir de las imgenes de satlite. La sobreposicin produjo un mapa de salinidad del rea total del distrito de riego (figura 3). La superficie ensalitrada, CE > 4 dSm-1, fue de 62,181 ha; sta superficie represent el 51.5% de la superficie total cartografiada.

Figura 3. Mapa de salinidad del distrito de riego 038 obtenido en

1996

Las 1,066 lecturas que en total se realizaron con el sensor en 2001 fueron transformadas a valores de conductividad elctrica sustituyendo sus valores en el modelo (2). Los valores de conductividad elctrica estimados para cada sitio, as como sus coordenadas geogrficas, permitieron la generacin de un mapa parcial georeferenciado de cinco clases de salinidad.

Los resultados mostraron que la superficie cartografiada fue de 122,754 ha, considerando el estrato de 0-60 cm de profundidad, de las cuales 97,449 ha (79.4%) se clasificaron como no salinas (CE < 4 dSm-1) y 25,305 ha (20.6%) se clasificaron como suelo salino, CE > 4 dSm-1. La superficie afectada se distribuy entre los mdulos de riego 1, 2, 5, 6, 8 y 15 ubicados en las partes central y baja del distrito (figura 4). La clase de salinidad de 4-8 dSm-1 fue la que ocup mayor superficie, misma que cubri el 10.5% del rea cartografiada, equivalente a 12,899 ha. Este rango de salinidad afecta el rendimiento de cultivos como maz (Zea mays), papa (Solanum tuberosum), frijol (Phaseolus vulgaris), cempazchitl (Tagetes erecta), hortalizas y rboles frutales. El

Fc Ft

TrigoCEw= 7.015 + 0.5184(TM2) 0.0765(TM3)

0.1635 (TM4)18.299* 2.79 0.74 51

AlgodoneroCEw= 5.205 0.3969(TM2) + 0.4844(TM3)

0.0109(TM4)17.295* 2.934 0.8 33

SorgoCEw=11.3309+ 0.5965(TM2) 0.2684(TM3)

0.1424(TM4)17.944* 2.79 0.73 52

Cultivo Ecuacin de regresin1 F0.05 r n



10.1% de la superficie total afectada, equivalente a 12,406 ha, se clasific con una CE > 8 dSm-1; ste valor de CE es restrictivo para la siembra de la mayora de cultivos que se practican en el distrito de riego. Dentro del patrn de cultivos del Valle del Mayo, el trigo, algodonero, crtamo (Carthamus tinctorius), sorgo y zacate bermuda (Cynodon dactylon) son los que toleran entre 8-10 dSm-1 de conductividad elctrica, sin que su rendimiento potencial se reduzca menos del 10% (Ayers y Westcot, 1987).

Figura 4. Mapa de salinidad del DR 038 obtenido en 2001

Al comparar los mapas obtenidos en 1996 y 2001, se puede observar que en 2001 la superficie cartografiada con salinidad result menor (20.6% vs 51.5%). Sin embargo, debe sealarse que en 2001 nicamente se detect la salinidad con el sensor EM-38, a diferencia del estudio de 1996 en el que se utilizaron en forma conjunta las imgenes de satlite y el sensor electromagntico. Con las imgenes fue posible cartografiar con mayor detalle el rea parcial del distrito, ya que el tamao de un pxel es de 900 m2; sin embargo, debe destacarse que en el mapa que se obtuvo con la integracin de las imgenes y el sensor EM-38, se distinguen grandes reas con afectaciones salinas, producto de la baja densidad de mediciones con el sensor EM-38 en las zonas no cartografiadas con las imgenes. En el mapa producido en 1996 con el sensor EM-38 se sobrestimaron las reas afectadas debido a la baja densidad de mediciones. Estas reas resultaron de menor tamao en 2001, en donde se utilizaron ms sitios de medicin con el sensor. En 1996 con el sensor se realizaron mediciones en 206 sitos, equivalentes a una medicin por cada 586 ha, mientras que en 2001 se midi la salinidad en 533 sitios, una medicin por cada 248 ha.

De la Pea (1982) seala que para obtener mapas de salinidad de reas de 100,000 ha se recomienda tomar una muestra por cada 100 ha; si se considera dicha recomendacin la cantidad de mediciones que debieron realizarse con el sensor es de 1,200, que es una cantidad grande considerando aspectos prcticos, ya que significa mayores costos financieros y ms tiempo para obtener un mapa de salinidad. Se considera que la cantidad de mediciones realizadas con el sensor en 2001 es adecuado, desde el punto de vista de calcular dicha cantidad

tomando en cuenta la varianza entre una muestra de la poblacin.

Para obtener el mapa de salinidad con imgenes de satlite y el sensor EM 38, en 1996 se requirieron alrededor de 9 meses; el costo para cartografiar las aproximadamente 121,000 ha, fue de $520,000 ($4.3/ha). El mapa de salinidad obtenido en 2001 se realiz en un periodo de 5 meses; el costo por hectrea para cartografiar las 122,754 ha fue de 1.7 pesos.

De los estudios realizados en 1996 y 2001 se pueden destacar cuatro aspectos. El primer aspecto es que no es posible desarrollar mapas de salinidad de toda el rea del distrito de riego utilizando nicamente imgenes de satlite, debido a la diversidad de cultivos que se producen y a la existencia de reas sin cultivo, por lo que es conveniente utilizar en forma combinada ambas herramientas. El segundo aspecto es que se requiere una mayor densidad de muestreo al utilizar solamente el sensor EM 38, en 1996 y 2001 no fue posible tomar ms lecturas por falta de recursos financieros. En tercer lugar destaca el aspecto de que es ms rpido y menos costoso cartografiar la salinidad nicamente con el sensor electromagntico y un receptor GPS con respecto al uso conjunto de ambos mtodos. Para obtener un mapa de mayor calidad se tendran que tomar ms lecturas que las realizadas en los estudios de 1996 y 2001. El ltimo aspecto a destacar es que es evidente que en 2001 la superficie afectada por sales result menor que en 1996 y ello se puede deber a diferentes causas, las cuales se discuten a continuacin.

Disminucin de la salinidad durante 1996 y 2001

Los problemas de salinidad en el DR se manifiestan en las zonas central y sur del DR, como lo muestran los mapas de salinidad obtenidos en 1996 y 2001 (figuras 3 y 4); asimismo, las reas con mayores afectaciones por manto fretico superficial se ubican aproximadamente en las mismas reas afectadas por salinidad. Durante el periodo 1996-2001 en el DR se aplicaron menores volmenes de riego y se sembr menor superficie, en comparacin con el promedio histrico (Pulido et al., 2001). Esta situacin se analiz con datos de la superficie afectada por manto fretico superficial en el periodo referido, a fin de establecer una relacin entre las superficies afectadas por salinidad y con manto fretico superficial.

Al comenzar el desarrollo de todo proyecto de irrigacin, casi siempre el agua es abundante y hay una tendencia a usarla en exceso, lo cual acelera la elevacin de la capa fretica. Cuando la capa fretica se eleva hasta 1.5 1.8 m de la superficie del suelo, el agua subterrnea se mueve hacia arriba, llegando a la zona radical del cultivo y a la superficie del suelo; en tales condiciones, el agua del suelo y la de riego contribuyen a la salinizacin del suelo (Richards, 1974; De la Pea, 1979). Es importante reconocer que el riego ineficiente es la principal causa de la salinidad y de formacin de mantos freticos superficiales en la mayora de proyectos de riego del mundo (Rhoades, 1990).

En el DR 038 se han realizado correlaciones en un periodo de aproximadamente 30 aos mediante grficas rea tiempo, de la superficie afectada por manto fretico superficial y de los volmenes de riego utilizados, procedentes de la presa Adolfo Ruiz Cortines y de pozos de bombeo, y se ha observado que en la medida que los volmenes de riego aplicados son mayores, hay un aumento de la superficie afectada por manto fretico superficial; del mismo modo, cuando los volmenes



de riego disminuyen, hay un decremento de la superficie con problemas de manto fretico (Pulido et al., 2001).

Una correlacin de los datos registrados anualmente entre 1971 y 2001 del volumen extrado para riego, con la superficie promedio mensual afectada por manto fretico



disponibilidad de agua de riego; que a su vez estuvo influenciada por las condiciones climatolgicas ocurridas en la cuenca hidrogrfica del ro Mayo, donde se localiza la presa Adolfo Ruiz Cortines la cual abasteci de agua de riego al DR 038, los aos1996 y 2001 (figura 9).

Figura 8. Superficie con problemas de salinidad y manto fretico

superficial en el periodo 1971-1985

Figura 9. Precipitacin y temperatura registradas en el DR 038 en

el periodo 1971-2001

En los 10 aos utilizados para realizar este anlisis (1970-1976, 1980, 1985, 1996 y 2001) la temperatura media anual fue de 17.9 C y la precipitacin media anual fue de 390 mm, en la estacin climatolgica del Campo Agrcola Experimental del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrcolas y Pecuarias (INIFAP), ubicada aproximadamente en el centro geogrfico del DR 038. Comparativamente, en 1996 la temperatura fue de 18.5 C y la precipitacin pluvial de 660 mm; en 2001 estas variables tuvieron valores de 20.7 C y 13.4 mm, respectivamente; por lo que se observa en la temperatura una tendencia a incrementarse y en la precipitacin pluvial una tendencia a disminuir.

Se desarroll un modelo de regresin lineal mltiple con datos de 10 aos (1971-1976, 1980, 1985, 1996 y 2001) de CE como variable dependiente y como variables independientes: freatimetra, volumen de riego, temperatura media anual y precipitacin pluvial acumulada media anual. El modelo (1) obtenido tuvo una r2= 0.82 que explica la relacin entre la salinidad del suelo, y las condiciones climticas, la superficie de riego y las superficies afectadas por manto fretico.

CE= 51738.415-0.469(M.F.)-0.838(VOL.)-1001.495(TEMP.) +12.436(PP), r2=0.82 (3)

Donde CE, conductividad elctrica, dS/m, M.F. profundidad al manto fretico, m, VOL., volumen de riego total anual

aplicado, TEMP., temperatura media anual, C, PP, precipitacin pluvial acumulada media anual.

Por lo anteriormente discutido, se puede concluir que las afectaciones por salinidad en el DR 038 los aos 1996 y 2001 estuvieron influenciadas principalmente por las diferentes condiciones climatolgicas que afectaron la disponibilidad de agua de riego y que se reflejaron en las superficies con manto fretico superficial. Si las predicciones del Panel Intergubernamental de Cambio Climtico (IPCC, por sus siglas en ingls) se cumplen, el incremento en la temperatura y la disminucin de la precipitacin pluvial afectarn la salinidad de los suelos y ello se reflejar en reducciones significativas en los volmenes de cosechas. Adems, si las eficiencias en el manejo de agua de riego en las parcelas y de conduccin a travs de la red de canales son bajas (actualmente stas son de 0.6 y 0.7, respectivamente, (Nikolskii et al., 2011), se incrementar la superficie con manto fretico superficial y por lo tanto los problemas de salinidad.

Los problemas de sequa ocurridos entre 1997 y 2001, obligaron a que se hiciera un uso ms adecuado del agua de riego a nivel parcelario, por lo que se desperdici menos agua y hubo menores prdidas por percolacin; sin duda, ello repercuti en menores problemas tanto de manto fretico superficial como de salinidad. Esto se refleja en las eficiencias de aplicacin parcelaria; por ejemplo entre 1980 y 1991 en el DR las eficiencias promedio fueron de 59.9%, mientras que en el periodo 1997-2000 fueron de 75.2%. Para reforzar lo anterior, entre 1983 y 1996 la eficiencia promedio del uso del agua para producir cosechas fue de 0.58 kgm-3 y en el periodo de 1996 a 2001 fue de 0.77 kgm-3 (Pulido, et al., 2001).

La rehabilitacin de suelos mediante drenaje subsuperficial, asociado a prcticas agronmicas, posiblemente disminuy en una cierta proporcin las reas afectadas por salinidad y manto fretico superficial; considerando que en el DR 038 en el periodo de 1997-2000 se instal drenaje parcelario subsuperficial entubado, reportndose hasta el ao 2000 una superficie total de aproximadamente 5,000 ha (Infante y Huaranga, 1999). Por lo anterior, es de esperarse que estos sistemas hayan tenido un impacto positivo en la disminucin de reas ensalitradas, durante el periodo 1997-2001.

Conclusiones

En el ao 2001 se cartografiaron con el sensor electromagntico EM-38 y el sistema global de posicionamiento 122,754 ha considerando la profundidad 0-60 cm, de las cuales 25,305 ha (20.6%) se clasificaron como salinas (CE > 4 dSm-1). Esta superficie result menor que la obtenida en 1996, de 62,181 ha (51.5%) mediante la aplicacin de la Metodologa de la Planta Indicadora. Las diferencias en la magnitud de las reas afectadas estuvieron relacionadas con los mtodos utilizados para identificar la salinidad en ambos estudios, y con la disminucin de afectaciones por manto fretico superficial, en el periodo 1997-2001.

Para monitorear la salinidad y evaluar el impacto de las medidas preventivas y correctivas que se apliquen para prevenir y corregir los problemas de salinidad, se recomienda cartografiar la salinidad del distrito de riego cada tres aos, de

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

1968 1973 1978 1983 1988

Su

pe

rfic

ie (

ha)

Aos analizados

Afectaciones por salinidad y manto fretico superficial

(



preferencia con el sensor electromagntico EM-38, ya que su aplicacin es ms prctica y menos costosa, y los mapas que se obtienen son de buena calidad.

Las afectaciones por salinidad en el DR 038 los aos 1996 y 2001 estuvieron influenciadas principalmente por las diferentes condiciones de precipitacin pluvial y temperatura que afectaron la disponibilidad de agua de riego, y que se reflejaron en las superficies registradas con manto fretico superficial. Si las predicciones del Panel Intergubernamental de Cambio Climtico (IPCC, por sus siglas en ingls) se cumplen, el incremento en la temperatura y la disminucin de la precipitacin pluvial afectarn la salinidad de los suelos y ello se reflejar en reducciones significativas en los volmenes de cosechas.

La informacin generada en el presente estudio puede ser de gran utilidad para planificar la rehabilitacin de suelos ensalitrados, para ajustar el patrn de cultivos considerando la siembra de especies ms tolerantes a las sales, y para adecuar el programa de uso del suelo considerando la tolerancia de los cultivos a la salinidad.

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Salinidad de Suelos en Distritos de Riego Sensores Remotos y Cambio Climatico

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