XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la Ciencia del Suelo “EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra” Cusco – Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014 Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco

EL FACTOR CLIMA Y SU IMPACTO EN LA CLASIFICACION DE SUELOS DE MEXICO Sánchez Guzmán, Patricio*1; Gutierrez-Casorena, E.V1; Ortiz Solorio, C.A.1; CAJUSTE Bontemps, L.1; y Gutierrez Castorena, Ma. del C1. 1Postgrado

en Edafología. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas. [email protected].

RESUMEN El clima es considerado uno de los cinco factores de formación de suelos dado que promueve el intemperismo físico y químico de rocas y minerales y comúnmente se le estudia a través de dos de sus principales componentes como la temperatura media del suelo y la precipitación pluvial anual. En México, la información climatológica cartográfica disponible se reduce a mapas de isoyetas e isotermas que tienen representación nacional; sin embargo poco se ha estudiado el comportamiento de la humedad y la temperatura del suelo, información indispensable en el ámbito de la clasificación de suelos. El presente, tiene la finalidad de mostrar mapas relacionados con la condición de humedad y temperatura de los suelos de México, generados a través del Índice de Aridez y de regímenes de humedad y temperatura del suelo. Los resultados muestran que las zonas afectadas por el déficit de humedad corresponde al 70 % del territorio; además, los regímenes de humedad dominantes son el Ústico y el Arídico y los regímenes de temperatura dominantes son el térmico e hipertérmico. Esta información puede emplearse en la cartografía edafológica y ayudará en definitiva a delinear con precisión a aquellos grupos de suelos pertenecientes a las zonas áridas así como también a aquellos relacionados con áreas de basta precipitación pluvial.

PALABRAS CLAVE: Humedad; Temperatura del suelo; Clasificación de suelos. INTRODUCCION Uno de los cinco factores de formación de suelos es el clima, que mediante la temperatura y la precipitación pluvial promueve el intemperismo físico y químico de rocas y minerales. Adicionalmente es promotor de algunos procesos de formación de suelos particulares, dependiendo de las interrelaciones con los otros factores de formación como la geología o material parental, la vegetación y los organismos vivos, la fisiografía y el tiempo (Porta et al.,

1999). A pesar de ser importantes para entender la formación de los suelos dentro de una región determinada, en México la información cartográfica disponible se limita a mapas de isoyetas e isotermas (INEGI, 1982); sin embargo, información particular de humedad y temperatura del suelo resulta difícil de encontrar. El sistema meteorológico Nacional es la institución colectora de la información climatológica, para lo cual cuenta con 73 observatorios meteorológicos (OM), 2703 estaciones meteorológicas (EM) y 272 estaciones meteorológicas automatizadas (EMA), distribuidos por el territorio continental, pero en ninguno de los casos se recaban datos de humedad ni de temperatura del suelo, por lo que con la información climática del ambiente se estiman estos parámetros. El Índice de aridez (IA) que se genera mediante el cociente entre la precipitación pluvial (pp) y la evapotranspiración potencial, se utiliza a nivel internacional para conocer la condición de humedad de una región determinada (Maliva y Missimer, 2012); y los regímenes de humedad (RH) y temperatura (RT) pueden ser estimados a partir de la pp y de la temperatura media del ambiente (T) (Van Wambeke, 2000). Software como el ETo Calculator V 3.1 disponible en la página de la FAO y el modelo de simulación Newhall pueden emplearse para realizar estas estimaciones, respectivamente. La cartografía generada permite visualizar de una manera objetiva, primero, los límites de las zonas desérticas y semidesérticas, en donde la acumulación de sales en el suelo son los principales procesos de formación, y después, definir las zonas donde la precipitación pluvial es suficiente para promover el movimiento, la translocación y la acumulación de materiales al interior del perfil del suelo. Este sencillo aporte, obliga a una nueva revisión de la clasificación de los suelos de México, ya que se han observado ciertas inconsistencias, de grupos de suelos de áreas lluviosas representados en áreas donde la pp es baja. Los mapas de RH y RT, también aportan información y en definitiva ayudaran sobre todo a aquellos que emplean a la Taxonomía de Suelos.

OBJETIVOS 1. Generar un mapa del índice de aridez en el territorio nacional a partir de la información climatológica disponible de los 73 observatorios meteorológicos del Sistema Meteorológico Nacional. 2. Con los datos de las 2703 estaciones meteorológicas que cuentan con información disponible del Sistema Meteorológico Nacional y con el uso del modelo de simulación Newhall generar información para la cartografía de Regímenes de humedad y temperatura de los suelos.

MATERIALES Y MÉTODOS A) Colecta de información climatológica El Sistema Meteorológico Nacional es el encargado del monitoreo de las variables climáticas en la República Mexicana, para lo cual agrupa a sus sitios de observación dependiendo de las variables que se colectan en: Observatorios Meteorológicos (OM), son los mejores equipados y donde se colectan algunas variables como temperatura media, temperatura máxima, temperatura mínima, oscilación térmica, horas de insolación, humedad relativa, evaporación, precipitación total, presión barométrica, velocidad del viento, así como fenómenos especiales que incluyen días despejados, días medio nublados, días nublados, días con granizo, días con heladas, con tormentas eléctricas o con niebla, principalmente; dentro de esta categoría

México cuenta con 73 sitios de observación. En la categoría de estación meteorológica (EM) los datos comúnmente colectados son los siguientes: temperatura máxima, temperatura media, temperatura mínima, precipitación, y solo en algunas se reporta el dato de evaporación; en eta categoría existe información disponible 2703 sitios. En la categoría de estación meteorológica automatizada, se colecta información de temperatura media, precipitación pluvial, velocidad del viento, radiación solar, y humedad relativa, con una frecuencia de 10 minutos y en total suman 272 sitios de observación. Para el presente solo se utilizó la información proveniente de los OM y EM, pues las últimas reportan datos de unos cuantos años y que para los fines del estudio no se consideran representativos. B) Determinación del índice de aridez (IA) Los estudios climatológicos a menudo emplean el IA con la finalidad de conocer la condición de humedad de una región. El IA se genera como el resultado del cociente entre la precipitación pluvial total (pp) y la evapotranspiración potencial (ETp). El dato de pp se colecta directamente de los datos del SMN, y el dato de ETp es necesario calcularlo. La FAO desarrolló el software ETo Calculator V 3.1 para este propósito, sin embargo para calcular ETP requiere se alimente de datos como temperatura media, temperatura máxima, temperatura mínima, precipitación total, evaporación, horas de insolación y velocidad del viento, por lo que solo los 73 OM reúnen esta información. El método en el que se basa el funcionamiento del software es el propuesto por Pennman-Monteith de 1948. La UNESCO en 1979 propuso el agrupamiento de las regiones con base en su índice de aridez de determinado a través del método de Penman-Monteith (Cuadro 1). Cuadro 1. Clasificación de los Índices de Aridez IA.

Zona Hiper árido Árido Semi árido Sub húmedo Húmedo

IA < 0.03 0.03-0.2 0.2-0.5 0.5-0.75 > 0.75

C) Regímenes de humedad y temperatura de los suelos Para la determinación de los RH y RT se utilizó el modelo Newhall, que fue diseñado por Franklin Newhall y Armand A. Wambeke, exprofeso para este fin en el año 2000. Este modelo utiliza el método de Tornthwaite (1948) para estimar la ETp a partir de datos de temperatura media del ambiente y de precipitación pluvial, por lo que es posible aplicarlo a las 2703 EM que cuentan con información durante un periodo mayor a 20 años.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Existen diversos países que emplean al IA en sus estudios climatológicos, con diversos fines, que van desde la definición de las áreas susceptibles a la desertificación como el caso de Italia (Constantini et al., 2009), hasta para medir el efecto del cambio climático en la distribución de la precipitación pluvial como Canadá (Vivek, 2002). En nuestro caso y de acuerdo con el objetivo es conocer y definir las áreas de acuerdo con su IA, información que permita la asociación de los procesos de formación de suelos.

Dentro de este contexto, ninguno de los observatorios meteorológicos del SMN clasifica en la categoría de hiper árido, el 23% de ellos corresponden con las zonas áridas, el 48% se ubica en la categoría de zonas semiáridas, y el restante 15% corresponde con las zonas subhúmedas y húmedas (Figura 1). Las condiciones extremas están representadas por el observatorio de Santa Rosalía, en Baja California Sur, con un IA de apenas 0.037, mientras que su contraparte se ubica en Orizaba, Veracruz, con un índice de 1.592. En términos de superficie afectada, se determinó que las zonas afectadas por el déficit de humedad en México corresponde al 70 %, las superficie que corresponde a zonas áridas cubren el 36%, las zonas semi áridas abarcan el 34% y las zonas no áridas se distribuyen en el restante el 30% del territorio nacional (Figura 2).

Figura 1. Distribución y clasificación de los OM de acuerdo con su IA.

Con el uso de los sistemas de información geográficos (SIG’s), se realizó la interpolación de la información proveniente de los 73 OM del SMN. Sus resultados muestras que la parte Noroccidental es la más afectada por el déficit de agua, prácticamente los estados de Sonora, Baja California, Baja california Sur, Chihuahua y Durango representan las entidades bajo estas condiciones y que coincide con los territorios desprovistos de vegetación de la Figura1. La porción central y la nororiental del país representada por estados como Jalisco, Colima, San Luis Potosí, Tamaulipas y Nuevo León presentan una condición intermedia. Finalmente los estados del Sur como Veracruz, Puebla, Oaxaca, Chiapas y Tabasco presentan un IA de más de 1, es decir corresponden con la zona donde la pp es superior a la ETp.

Figura 2. Distribución del índice de aridez en el territorio nacional (Fuente: elaboración propia).

Con respecto a los RH y RT se utilizó el modelo Newhall para generar la información. Este modelo basa su funcionamiento en un balance hidrológico donde involucra como variables a la precipitación media mensual y a la temperatura media del ambiente (Van Wambeke, 2000), que son variables más sencillas de colectar y que se encuentran disponibles con mayor frecuencia en al ámbito internacional cuando no se cuenta con información climatológica necesaria, como la medición de la humedad del suelo en la sección control y la temperatura media del suelo medida a 50 cm de profundidad, por lo que es posible aplicarlo a las 2703 EM. De acuerdo con sus resultados, se concluyó que en México se presentan cinco regímenes de humedad distribuidos de la siguiente manera: el 53% de las estaciones meteorológicas presentan un régimen Ústico, 25% se clasificaron como Údico, 21% fueron catalogadas como Arídico y el restante 1% cumplió el requisito para considerarse como Xérico o Perúdico. Con ayuda de los SIG’s se determinó que de acuerdo con la superficie ocupada por cada uno de ellos, el RH Ústico ocupa el 45% de la superficie del territorio nacional, el RH Arídico se encuentra en el 39% dominando la parte norte del país, el RH Údico ocupa el 15% y se localiza en las partes altas de las grandes cordilleras montañosas y en el trópico húmedo, y los RH Xérico y Perúdico se distribuyen localmente, el primero en la porción Noroccidental de Baja California, donde las lluvias dominantes llegan durante el invierno, y el segundo se asocia con áreas lluviosas y con vegetación de bosques de niebla en la zona limítrofe del estado de Veracruz, con sus vecinos Puebla, Oaxaca, Chiapas y Tabasco (Figura 3). Con respecto a los regímenes de temperatura (RT), el 37% del total de las estaciones meteorológicas se clasificaron como Isohipertérmico, el 29% corresponde al Isotérmico, el 21% como hipertérmico, el 10% corresponde al térmico, el 2% al Isomésico, el 1% se consideró Mésico y solamente la estación climatológica del Nevado de Toluca se clasificó como Cryico y representa apenas un 0.04%. De acuerdo con la superficie ocupada, el Isohipertérmico es el RT dominante y se distribuye en el 37% del territorio nacional, el

hipertérmico ocupa el 26%, el Térmico se localiza en el 23%, el Isotérmico en el 12%, el Mésico en el 1% y en conjunto el Isomésico y el Cryico ocupan menos del 1% (Figura 4). Al respecto, el 66% del territorio nacional tiene una temperatura media del suelo superior a los 22°C (RT hipertérmico e Isohipertémico), mientras que el 35% de la superficie continental presenta una T media del suelo entre 15 y 22°C y en el restante 2% la T media del suelo es menor de 15 °C.

Figura 3. Distribución de los regímenes de Humedad de los suelos de México (fuente: Elaboración propia).

Figura 4. Distribución de los regímenes de temperatura de los suelos de México (Fuente: elaboración propia).

Si bien, tanto la cartografía de la aridez como la de los RT y RH resultan interesantes, es necesario involucrar en su delineación al aspecto fisiográfico, con ello, sin duda alguna se incrementará la precisión de los límites que cada unidad cartográfica representa.

CONCLUSIONES En la medida que se consideren los factores de formación de suelos en la cartografía edafológica nacional, los resultados de esta serán más precisos. Ayudará a definir y separar de manera apropiada a los grupos de suelos de acuerdo con su condición de humedad. Urge una nueva revisión de la cartografía edafológica nacional que incluya el aspecto climático, con la finalidad de evitar errores que incluyan la clasificación de grupos de suelos de zonas áridas en áreas de basta precipitación pluvial o viceversa.

BIBLIOGRAFÍA Arora, Vivek. K. 2002. The use of the aridity index to assess climate change effect on annual runoff. Journal of Hidrology 265: 164-177 p. Constantini, E. A.C., F. Urbano, G. Aramini, R. Barbetti, F. Bellino, M.Bocci, G.Bonati, A. Fais., G. L’Abate, G. Loj, S. Magini, R. Napoli, P. Pino, M. Paolanti, M. Perciabosco, y F. Tascone. 2009. Rationale and methods for compiling an atlas of desertification in Italy. Land degradation and development 20: 261-276 p. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). 2009. ETo Calculator V 3.1. Roma, Italia. (http://www.fao.org/nr/water/eto.html). Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), 1979. Mapa de la distribución mundial de las regiones áridas, Mapa escala 1:25 000 000 con nota explicativa. Notas técnicas No. 7. París Francia. Porta Casanellas, Jaime., Martha López-Acevedo Reguerín y Carlos Roquero de Laburú. 1999. Edafología para la agricultura y el medio ambiente. Ediciones Mundi Prensa. Madrid España. 849 p. R. Maliva y T. Missimer. 2012. Aridity and Drought. In. Arid Lands, Water Evaluation, and Management. Environmental Science and Engineering, 21-39 p. Van Wambeke, Armand R. 2000. The Newhall simulation model for estimating soil moisture and temperature regimes. Department of crop and soil sciences. Cornell University, Ithaca, N.Y. USA. 9 p. (http://www.itc.nl/~rossiter/research/nsm/nsm.html).