Evaluación de sistemas de captación de agua en restauración forestal de suelos degradados
Gloria María Cifuentes Molano
Ingeniera Agrónoma, Especialista en Ecología, Magister en Administración y Planificación Educativa
Docente Ocasional. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente (ECAPMA). JCM. Bogotá. Colombia.
Resumen
El objetivo del estudio consistió en caracterizar las variables explicativas en la captación de humedad, evaluadas a través de unidades sistematizadas o microcuencas de tipo negarim y semicircular. Igualmente se tomaron en cuenta las variables temperatura, precipitación y cambios en el crecimiento, como la altura de la planta, el diámetro del tallo y el fuste en la especie sembrada Laurus nobilis L. Mediante análisis ANOVA se comparó la humedad contenida en la zona de recepción, en donde se plantó el árbol; este análisis es una extensión de la prueba T para dos muestras independientes en el caso de diseños con más de dos muestras, en donde la variable independiente es el tipo de tratamiento utilizado (Microcuenca negarim y semicircular). Se estimó la viabilidad de la especie Laurel (Laurus nobilis L) de la familia de las lauráceas, arbusto con el cual se reforestó el área objeto de estudio. Se evalúo el nivel de escorrentía en cada uno de los sistemas de captación y los efectos hidrológicos para el almacenamiento de humedad, utilizando para el tratamiento los datos meteorológicos de la zona de estudio y aplicando el Modelo Hridrológico Modipé. El contenido de humedad de las parcelas varió, así, el 66% de las microcuencas semicirculares tuvieron una humedad en el suelo mayor a 29%; en tanto que en las microcuencas negarim solo el 23% de las unidades presentaron un porcentaje de humedad entre el 23% y el 29%. Los resultados de este trabajo contribuyen a orientar procesos y prácticas de recolección de aguas lluvias para revegetalización de suelos áridos y erosionados en zonas de baja precipitación.
Palabras clave: Laurus nobilus L., microcuenca negarim, microcuenca semicircular, área de Impluvio, área de recepción
Introducción
El estudio se llevó a cabo en el municipio de Cucaita, departamento de Boyacá, Colombia, una de las zonas semiáridas, con baja disponibilidad de lluvias a lo largo del año, por lo tanto sus fuentes de agua son insuficientes para proveer de riego a cultivos y sistemas agroforestales (EOT Cucaita, 2007).
El presente trabajo de investigación midió la eficiencia de dos sistemas de captación de aguas: Microcuencas negarim y microecuencas semicircular, para este fin se utilizó el modelo hidrológico Modipé segunda versión, modelo ideado por Martínez de Azagra (2007). Modipé es un modelo hidrológico sobre recolección de agua, basado en el método del número de curva, este sistema puede determinar la disponibilidad hídrica o infiltración en la ladera degradada antes y después de haber sido intervenida o repoblada con especies forestales, frutales, pastos y otros cultivos en las zonas áridas o semiáridas.
El modelo Modipé es una herramienta que facilita los cálculos de diseño de microcuencas, ya que se fundamenta en la ecuación de continuidad y en el modelo del Número de la curva, señalado por Mongil (2011). El modelo Modipé ha sido utilizado para calcular algunas obras de captación de agua como es el caso de las microcuencas negarim en campos de Israel; para plantación de frutales y plantas forestales en Burinka Faso, en el caso de ahoyados o Zaï, en zanjas de infiltración, aterrazados y en otras obras para aprovechamiento de agua en el suelo.
Se hizo un análisis del comportamiento de la precipitación durante los últimos 32 años, (1981-2012) con el fin de establecer valores promedio, valores máximos y valores mínimos de temperatura, humedad y precipitación, ocurridos durante éste periodo de tiempo, permitiendo diseñar y acondicionar los sistemas de captación de humedad para repoblación forestal, para responder a la pregunta: ¿Cuál es el comportamiento de las lluvias en la zona de estudio y qué impacto presentan en el desarrollo de sistemas de captación de agua para procesos de revegetación de suelos degradados?
De otra parte, y de acuerdo con Van-Veenhuizen (2003) solo el 10% de la agricultura en América Latina y el Caribe cuenta con sistemas de riego, por lo tanto es necesario buscar cuál de los dos sistemas de captación de agua: microcuenca negarim o microcuenca semicircular puede tener mejor comportamiento en función del porcentaje de agua que pueda almacenar y del crecimiento de la planta, así surge la siguiente hipótesis: Las microcuencas semicirculares presentan mayor eficiencia en comparación con las de tipo negarim, en la captación de humedad en el suelo y por lo tanto en el desarrollo de las plantas.
Las experiencias referidas por Rahemi et al. (2005) indican que en suelos muy arenosos para obtener cosechas óptimas en olivares entre 50 a 80 kg por árbol, se requieren de 600 a 900 mm por año, en suelos francos de 500 a 800 mm y en suelos arcillosos de 400 a 700 mm, preferiblemente con el uso de microcuencas de captación de agua tipo semicircular.
Cosechas de agua
Las cosechas de agua se definen como la recogida de agua o colección de escorrentía para uso productivo. Existen diferentes formas de recolección como la que se realiza a partir del agua lluvia que cae de los techos para uso doméstico y cosecha de agua a través de inundación, para uso agrícola en el cultivo de árboles, arbustos, forrajes y pastos.
Ejemplo de cosechas de agua son las microcuencas que representan sistemas de captación, que tienen una longitud de captación de 1 a 30 m, con una relación de captación de superficie cultivada de 1:1 o 3:1. Algunas de ellas pueden ser: las microcuencas negarim, los contornos Ridges (para diversidad de cultivos) y los diques semicirculares (para forrajes), entre otros sistemas.
La conservación de suelos y cosecha de agua por medio de terrazas, bordos y surcos, en donde se almacena agua de escorrentía mediante estructuras físicas y captación de aguas lluvias requieren alta capacidad de escurrimiento de agua, se almacena el recurso para ser utilizado en otro lugar, señala Hudson (1997). En todo sistema de cosecha de agua se considera el área de captura del agua, que corresponde al área en donde se almacena y el uso del recurso hídrico. Anaya & Martínez (2007) describen la microcaptación de agua como los sistemas de microcuencas que se utilizan en cultivos de frutales, arbustos, árboles nativos y pastizales de manera que suplan las necesidades de agua para las plantas y mencionan las microcuencas negarim, los surcos en contorno para árboles y arbustos y los bordes semicirculares para pastos y forrajes, de acuerdo con Morales (2009).
Mongil (2009) define las microcuencas negarim como sistemas de captación de agua desarrolladas en Níger, cuya forma cuadrada o romboidal se construye de manera manual siguiendo las curvas de nivel y delimitadas por caballones (25 cm a 30 cm). Este tipo de microcuencas se adaptan a zonas áridas y semiáridas en donde la lluvia es poco frecuente y recogen el agua de escorrentía superficial desde el sitio o área de impluvio hacia el área de recepción. Están conformadas por un área de recepción que es menor que el área de impluvio, y depende de la precipitación del lugar. En el modelo se considera igualmente la profundidad efectiva de la raíz y el área que ocupa la planta en el área de recepción. La microcuencas tipo negarim se pueden construir especialmente en condiciones de ladera, en donde son escasas las lluvias y se presenta erosión del suelo por escurrimiento. A si mismo existen estudios importantes sobre la aplicación de este tipo de microcuenca como técnicas tradicionales de recolección de agua y escorrentía o water harvesting especialmente de aguas lluvia.
Las microcuencas de tipo semicircular, son adecuadas para zonas áridas y semiáridas. Mongil (2004) sugiere disminuir el tamaño de la microcuenca con el fin de aumentar la densidad de siembra de los árboles. Las microcuencas semicirculares o medias lunas (half-moons) como las refiere Mongil (2009), ubican sus extremos sobre las curvas de nivel, y han generado buenos resultados en los sitios en donde se han construido para almacenamiento de humedad con árboles frutales. Se recomiendan alturas de caballón de 25 cm a 50 cm y áreas entre 30 y 137 m². Su construcción puede facilitarse ahora, con el uso de aperos que permiten mecanizar las microcuencas de captación de escorrentía
Las microcuencas semicirculares y triangulares para el establecimiento de árboles en terrenos de 0,5 a 5% y en áreas con 300 mm anuales de precipitación, son estructuras de 1 a 7 m de perímetro (Oweis, 2006). Las microcuencas negarim, para siembra de árboles, se recomiendan en pendientes de 1 a 5% y en áreas cuya precipitación oscile entre 100 a 250 mm anuales, afirman Printz et al. (2002), ejemplos de éste tipo de microcuencas se hallan en Israel y en India. Las técnicas de recolección de agua se aprovechan mejor en zonas áridas y semiáridas y de acuerdo con Mongil et al. (2007).
Materiales y métodos
Descripción del área de estudio
El estudio se realizó en el municipio de Cucaita ubicado en el departamento de Boyacá, Colombia, a 2.650 msnm; señala el EOT Cucaita (2007) que el municipio tiene un área de 43,58 Km², en donde el área urbana se ubica a los 05º 32’ 45” de latitud norte y 73º 27’ 26” de longitud oeste.
El uso del suelo en el municipio de Cucaita corresponde a un área del 19,77% de arbustos nativos, el 8,96% a bosques sembrados; en aproximadamente un 10% de suelo se planta papa, maíz, cebolla cabezona, cebada, avena, y trigo. Existen algunas praderas mejoradas y pastos como kikuyo (Pennisetum clandestinum) que sostiene sistemas bovinos. En la Figura 1 se observan los suelos desprovistos de vegetación.
Figura 1. Suelos deforestados del Municipio de Cucaita.
Fuente EOT Cucaita (2007)
Para cumplir con los objetivos de éste trabajo se analizaron datos de 32 años (1981-2012) de la estación meteorológica Villa del Carmen, para lo cual fue necesario conocer las precipitaciones en el año medio, el cual corresponde a 1995, con precipitaciones mensuales que oscilaron entre 1,3 mm y 142,8 mm; el año más seco fue 2001, con precipitaciones entre 3,2 mm y 93,3 mm; en tanto que el año húmedo fue 2011, en donde se registraron fuertes lluvias en todo el país, la precipitación mensual se ubicó entre 31 mm y 335,4 mm. La temperatura mensual más baja se presentó en el mes de agosto, mientras que la más alta se registró en el mes de mayo. La temperatura media anual durante el periodo osciló entre 13,5 y 14,4ºC, siendo la más baja en el año 2000 y la más alta en 1996 y 2010. La temperatura máxima mensual fue de 14,9 ºC y la mínima anual de 13,3ºC, una máxima absoluta de 15,9 ºC y una mínima absoluta de 12,7ºC.
En la Tabla 1 se registran los datos de temperatura media anual, media de las máximas del mes más cálido que para el caso corresponde al mes de abril y la temperatura media de las mínimas del mes más frío que correspondió al mes de julio.
Tabla 1.Comportamiento datos de temperatura (1981 – 2011)
Se registran unos máximos de humedad relativa en los meses de julio y diciembre con 91%, y unos mínimos de 71% en los meses de enero y diciembre. En promedio la humedad oscila entre 81 y 83 %.
Análisis de condiciones agroclimáticas
En la Figura 2 se observa el comportamiento de las lluvias para el periodo mencionado.
Figura 2. Precipitaciones 1981 – 2012.
Fuente IDEAM, 2013.
El comportamiento de la precipitación para el año 1992 tuvo su pico más alto en el mes de noviembre y más bajo en el mes de junio. Para el año 2010 la mayor cantidad de precipitación ocurrió en el mes de noviembre y mayo con menores precipitaciones en enero; mientras que para 2011 el mes de menores precipitaciones fue agosto y en el mes que cayeron alrededor de 200 mm fue el mes de abril. Los valores anuales promedios de precipitación se ubican en 904,3 para el año 2006 y los mínimos anuales 335,4. (Figura 3).
Figura 3. Precipitación Máxima, media y mínima durante 1981-2011. Fuente IDEAM., 2013
Los valores máximos de precipitación se obtuvieron en el mes de abril con una precipitación de 335,4 mm seguida de los meses de noviembre con un promedio máximo de 190,4 mm y de mayo con 172,2 mm. Los valores de precipitación media presentaron valores similares entre marzo y mayo y octubre y noviembre. Entre valores que oscilan entre 34,1 mm y 95 mm. Los mínimos se obtuvieron en los meses de diciembre y enero de la serie 1991-2011 y oscilaron entre valores comprendidos entre 0 y 23,2 mm. Los años con menor precipitación registran entre 410,7 mm y 571,4 mm en los años 2001, 1997 y 1993. La precipitación entre 2011 y 2012 se observa en la Figura 4.
Figura 4. Comportamiento de la precipitación. 2011-2012. Fuente IDEAM, 2013
La Figura 4 presenta características relevantes para la precipitación pues se observa que en los meses de octubre y abril se presentan diferencias significativas en comparación con los meses de enero, febrero, mayo, junio, julio y agosto.
Temperatura
En cuanto a la variable temperatura se presenta un promedio de 14,4 ºC en 2010, similar a los valores registrados en 2000 y 2008. El Máximo promedio registrado para este mismo año es de 15,9 y un valor mínimo de 14 ºC, en los meses de noviembre, agosto y diciembre y máxima en febrero y marzo. (véase Figura 5).
El comportamiento de las variables climática temperatura máxima y mínima durante el período 2011 – 2012 se evidencia en las Figura 6 y 7.
Figura 5. Temperatura máxima. Años 1991 a 2011. Fuente IDEAM, 2013
Figura 6. Comportamiento medio mensual temperatura máxima. Fuente IDEAM, 201
Figura 7. Temperatura máxima y mínima. Años 2011-2012. Fuente IDEAM, 2013
Para los datos de 2011 y 2012, la temperatura máxima se ubica en rangos comprendidos entre los 16 y 20 °C y las mínimas entre los 5 y 10°C con diferencias significativas en el mes de marzo de 2012. Para los demás meses no existen diferencias significativas.
Humedad relativa.
La humedad relativa promedio es de 81%, con un promedio máximo de 91% y una mínima de 71%. Los máximos de humedad se registran en noviembre y diciembre y las mínimas enero, febrero y marzo. Lo que indica que existe relación directa entre temperatura y humedad. Se registra un valor anual de evaporación de 1441,13 mm en 2012, y en 2011 hasta el mes de junio se registran 1009,43 mm como lo muestra la Figura 8.
Figura 8. Humedad máxima mensual veinte años 1991 - 2010. Fuente IDEAM. 2013
Índices fitoclimáticos
En la Tabla 2 se presentan diferentes índices fitoclimáticos, los rangos y observaciones para caracterizar la zona de estudio; uno de los índices fitoclimáticos es el de Lang, este determina la zona de vida, para el caso que nos ocupa el índice es de 49,3, el cual corresponde a una zona húmeda y se ubica en valores comprendidos entre 40-60; sin embargo, para el caso de Colombia la zona se considera como semidesértica, coincidiendo con el índice de Datíng-Revenga que equivale a 2,03.
Tabla 2. Índices fitoclimáticos.
El índice fitoclímático de Meyer tiene un valor 25,5, según éste índice la zona de caracteriza como árida. Tal resultado concuerda con el tipo de suelos que en su mayoría son degradados, desprovistos de materia orgánica y con formaciones de cárcavas y surcos.
Para FAO (2013), el agua cumple una función primordial en la preservación la seguridad alimentaria, según sus reportes más del 80% de las tierras en el mundo dependen de la lluvia para proveer la humedad de los suelos y producir alimento. En general la zona se caracteriza por ser desértica a semidesértica, altamente erosionada.
Clasificación climática
Para determinar la clasificación climática como lo indica Allué (1990), se tienen en cuenta los registros climáticos de la estación de Villa del Carmen (Tabla 3).
Tabla 3. Clasificación climática. Descripción estación meteorológica
Teniendo en cuenta la clasificación climática de Allué (García et al, 2009), una temperatura media anual de 12,5 ºC y una temperatura mínima del mes más frío de 4,4ºC, registra heladas seguras debido al número entero de meses en los que la media de las mínimas es negativa TMMF ≤ 0 que fue de 4.
Climograma del área de estudio
El climograma muestra los datos medios mensuales de temperatura y precipitación, o diagrama ombrotérmico de la estación meteorológica Villa del Carmen. Para el caso, los meses más secos son febrero, mayo, junio y diciembre. En la Figura 9 se representa el comportamiento de la temperatura media frente a la precipitación media de cada uno de los meses teniendo en cuenta todos los años analizados. En los ejes verticales se representa la precipitación (mm) y la temperatura media (°C) de cada uno de los meses del año. Las precipitaciones se representan mediante barras y la temperatura mediante una curva. Se obtiene mediante el climograma el tipo de clima predominante, lo mismo que la amplitud térmica entre la temperatura mínima y la temperatura máxima que es de 2° C, los meses más calurosos son noviembre y diciembre. Como el climograma muestra menos de 250 mm de precipitaciones, la zona se clasifica como clima árido y seco. (ver Figura 9).
Figura 9. Climograma de Cucaita.
Índice de aridez e índice de humedad
Otro índice definido en base a los periodos del año con exceso o déficit de agua, así como los valores de exceso y déficit es el Índice de aridez (DI) y el Índice de Humedad (HI).
Ecuación 1
Ecuación 2
El índice de aridez es de 1,139 con un Índice de humedad de 59% que corresponde a suelos áridos, con precipitaciones por debajo de los 160 mm o muy bajas. De hecho el suelo de la zona se encuentra deteriorado y con escasa vegetación.
Vegetación
Las zonas de vida en la zona corresponden en el sitio de trabajo a Bosque montano bajo (bs-MB), con terrenos ondulados, abruptos, con clima frío seco con algunos árboles y arbustos como sáuces (Salix humboltii); pino (Pinus pátula), eucaliptus (Eucaliptus globulus), algunos urapanes (Fraxinus sp), acacia (Acacia farnesiana), drago o sangregao (Croton funkianus) y algunos pajonales. Igualmente, aún se observan en la parte alta del municipio relictos de arbustos como el encenillo (Weinmannia tomentosa), tuno (Myconia sp), mortiño (Hesperomeles sp), cucharo (Myrsine sp), uva camarona (Macleania sp), uva de anís (Cavendishia sp.), pegamosco (Beffaria sp) y espino (Berberis sp), estos arbustos requieren procesos de conservación y restauración.
Se encuentran otras especies como el Hypericum sp, Arcytophyllum sp o romero, Baccharis sp, Stevia sp o jarilla, que corresponden a las familias Bromeliaceas, Ericáceas, Melastomatáceas y Rubiáceas. En la vereda Lluviosos el municipio ha considerado un sistema local de áreas protegidas, de acuerdo EOT Cucaita (2007).
Características de suelo de las parcelas experimentales
El suelo de las parcelas experimentales se caracteriza por ser franco arenoso con 55% de arena, 30% de limo y 15% de arcilla, la conductividadléctrica (CE) es de 0,32 mmhos, los valores de Ca con 3,27 y Mg con 1,21meq / 100g de suelo son insuficientes en el suelo, lo mismo ocurre con el Na con 0,03meq / 100g de suelo se considera como muy bajo, el K equivalente a 0,33meq / 100gr de suelo, se considera medio y la CIC equivalente a 7,44meq / 100g de suelo equivale a un valor medio en el suelo. Los suelos de las parcelas son erosionados, con baja fertilidad, de color amarillento, con buen porcentaje de arena, tienen buena percolación de agua hacia su interior por ser en su mayoría arenosos.
Descripción de la especie utilizada en la repoblación vegetal
La especie utilizada en las parcelas experimentales fue laurel, Laurus nobilis (véase Figura 10) cuya clasificación botánica se observa a continuación:
Familia: Luraceae
Género: Laurus
Especie: nobilis
Figura 10. Especie plantada: Laurus nobilis en la microcuenca semicircular
Sus hojas son perennes brillantes y duras, miden de 5 cm a 12 cm de largo y 3,5 cm de ancho en promedio, son árboles deciduos que permanecen siempre con hojas, las cuales son simples alternas, lanceoladas, oblongas, lampiñas y coriáceas, de tonos brillantes. Las flores son unisexuales, las flores femeninas tienen 4 pétalos y de 4 a 6 flores verde amarillentas, y las masculinas de 8 a 14 estambres. Las flores se disponen en umbela y tienen el pedúnculo corto. El fruto es una drupa de forma ovalada de tono verde y luego en su madurez se torna de color negro. Se pueden encontrar árboles con flores masculinas y otros con solo flores femeninas es decir son por lo general plantas monoicas; sus hojas son muy apreciadas para este uso, señalan Morales et al. (2003).
Metodología para el uso del modelo Modipé
El trabajo de investigación se realizó con apoyo del modelo Modipé, que se considera útil en la determinación del balance hídrico, importante en la sistematización de una unidad especialmente en condiciones de terreno de ladera y permitió tomar decisiones adecuadas respecto a la sistematización de microcuencas. Con el modelo Modipé se han establecido los números de curva, y se calculó la capacidad del microembalse o CAPA.
Trabajo de campo
Se diseñaron 2 parcelas experimentales cada una con 21 unidades sistematizadas: 21 microcuencas tipo negarim y 21 microcuencas tipo semicirculares. Además se dispusieron catorce testigos. La temperatura máxima en el mes de siembra fue de 19ºC y la mínima de 5ºC con una precipitación de 210 mm; en el mes de agosto fue de 19 ºC y la mínima de 4ºC, en tanto que en octubre la temperatura máxima fue de 20 ºC y la mínima de 5 con una precipitación de 294,9 mm; en diciembre de 2011 la precipitación fue de 128,5 mm, la temperatura máxima y mínimo tuvo un comportamiento similar al de los meses anteriores.
En las figura 11 se observa el diseño de las parcelas tipo semicircular y en las figuras 12 el diseño de las parcelas tipo negarim
Figura 11. Diseño de microcuencas semicirculares
Figura 12. Distribución microcuencas negarim
Sistema de captación de agua. Microcuencas negarim
Las microcuencas negarim se construyeron manualmente formando un cuadrado con un vértice en el punto de menor cota, siguiendo las curvas de nivel en el terreno, de forma horizontal. Luego se marcó desde el punto inicial donde se origina la curva de nivel, se hace la primera lectura, se le suman 3 cm (3 por mil) y se desplaza 5 m cortando la pendiente (ver figura 13).
Figura 13. Construcción de microcuenca Negarim y colocación de los clavos de erosión.
Sistema de captación de agua Microcuencas Semicirculares
Para el diseño de las microcuencas semicirculares (véase figura 14) se consideraron áreas de recepción de 1,5 m² y de impluvio de 7,5 m², para un total de área de 9 m². Se sigue el mismo procedimiento de trazado de las curvas de nivel, de manera que la base de la semicircunferencia se ubique sobre la curva de nivel (Allen, 2006).
Figura 14. Construcción microcuenca semicircular y ubicación de los clavos para medir la erosión.
En la Figura 15 se muestran las microcuencas semicirculares, los muretes y la plantación de la especie Laurus nobilis L. También se muestra la manera como se les adaptaron los clavos para medir la pérdida de suelo, para lo cual se marcaron puntos de referencia y así en intervalos de un mes y por 15 meses se procedió a medir la erosión del terreno en las microcuencas, para los dos sistemas.
Figura 15. Plantación de Laurus nobilis L., en laicrocuencas semicirculares.
Pérdida de suelo
Para este estudio se midió la perdida de suelo a través de dos instrumentos, el primero es el clavo de erosión, el cual fue colocado en diferentes puntos de cada una de las microcuencas de manera que cada mes se midió la diferencia entre la anterior marca y la actual, estableciendo la cantidad en centímetros de suelo perdido. El segundo es la cantidad de suelo perdido que recibió el colector, la unidad de medida en este caso es gramos, en resumen os cálculos estuvieron referidos a:
Análisis de información
Para evaluar los sistemas de captación, mediante la cuantificación de características como: captación de agua, contenido de agua en el suelo y erosión, se hace uso de herramientas estadísticas como:
Estadísticas descriptivas
De acuerdo con Di Rienzo et al. (2008) la información registrada en un proceso de observación es tratada inicialmente con el objetivo de describir y resumir sus características más sobresalientes, este proceso es conocido como estadística descriptiva, el cual generalmente se basa en el uso de tablas, gráficos y mediadas resumen. A continuación se presentan las herramientas utilizadas en este trabajo.
Diagrama de caja, representa los datos describiendo características como, media, cuartiles, dispersión y presencia de datos atípicos.
Histograma de frecuencias, representa el comportamiento de una variable mediante el uso de barras, en donde cada barra es proporcional a la frecuencia de los valores tomado por cada categoría de la variable.
Gráfico de líneas, presenta la frecuencia de los valores tomados por una o más variables, mediante una serie de puntos conectados por una línea.
Tablas de contingencia, es una tabla donde los individuos observados se clasifican en función de dos variables cualitativas como se observa en la Tabla 4.
Tabla 4. Representación de una tabla de contingencia genérica
Coeficiente de correlación lineal, mide el grado de intensidad de una posible relación entre las variables, mediante la el uso de la Ecuación 1
Ecuación 1
En el numerador para cada para cada par (xi,yi) se le resta al par conformado por la medias 
y en el denominador esta la raíz del producto de las varianzas. Esta arroja como resultado un número real que oscila entre -1 y 1, valores cercanos a ±1 indican una relación fuerte en donde el signo señala una relación directa o inversamente proporcional, valores del indicador alrededor de cero se interpreta como correlación lineal débil entre las variables
Contraste de hipótesis
El contraste de hipótesis permite realizar pruebas que valoran la significancia de las hipótesis planteadas.
Pruebas de independencia X 2, esta prueba verifica la hipótesis de dependencia de dos o más variables. Mediante el uso del estadístico de prueba . Partiendo de la hipótesis nula de independencia entre las variables a través del estadístico 
.
Ecuación 2
En donde nij corresponde al valor de la tabla 25 en la fila i y en la columna , j y E ij corresponde a la esperanza calculada como
Ecuación 3
Con total para la fila y total para la columna . Los grados de libertad de esta prueba son calculados como el producto del número de filas menos uno por el número de columnas menos uno ( I -1 x (j-1).
Análisis ANOVA, verifica la hipótesis de igualdad de medias poblacionales (H0:μ1=...=μm) para m grupo, versus la hipótesis alternativa de que no todas las medias poblacionales son iguales (Ha:μi≠ μj,con i≠j ). Mediante el uso del estadístico de prueba F, que refleja el grado de parecido o semejanza entre las medias que se están comparando. El numerador del estadístico F es una estimación de la varianza poblacional basada en la variabilidad existente entre las medias de cada grupo y el denominador es una estimación de la varianza poblacional basada en la variabilidad existente dentro de cada grupo. El estadístico de prueba corresponde a:
Ecuación 4
Si las medias poblacionales son iguales, las medias muestrales serán parecidas, existiendo entre ellas solo diferencias atribuibles al azar. En ese caso, la estimación (basada en las diferencias entre las muestras) reflejará el mismo grado de variación que la estimación de (basado en las diferencias entre las puntuaciones individuales) y el coeficiente tomará un valor próximo a 1. En el caso contrario, es decir si la medias muestrales son distintas, la estimación de será mayos que por lo que tomara un valor mayor que 1, de tal manera que cuanto mayor sea la diferencia entre las medias, mayor será el valor que tomara . El estadístico del ANOVA se basa en el cumplimiento de dos supuestos homocedasticidad y normalidad.
La homocedasticidad o igualdad de varianzas significa que las poblaciones poseen la misma varianza. La normalidad significa que la variable dependiente (humedad en zona de recepción) tiene distribución normal en las poblaciones (en este caso tres tratamientos ), sin embargo para tamaños de grupos grandes el estadístico se comporta razonablemente bien siendo indiferente la distribución de la que provienen los datos.
Modelo logístico, como lo señala Agresti (2002) el modelo logístico es una particularización de los modelos lineales generalizados, quienes están conformados de manera general por un componente aleatorio (variable dependiente Y), un componente sistemático (variables explicativas o efectos fijos X1 ..., Xp) y una función enlace, en el caso del modelo logístico la función enlace corresponde a 
en donde la probabilidad de que la planta sobreviva se representa como P (Y= 1) = π . La función logística para estimar la probabilidad de supervivencia se presenta en la siguiente ecuación:
Ecuación 5
En donde los βs son los parámetros a estimar del modelo.
Resultados
Efectos hidrológicos en los sistemas implementados
El análisis comparativo sobre la eficiencia de las Microcuencas negarim y Microcuenca semicircular, lleva a evaluar los dos sistemas de captación de agua, considerando tres parcelas. Inicialmente se realiza un análisis descriptivo del comportamiento de la humedad contenida en el área de recepción de la planta para cada uno de los tres tratamientos (véase la figura 16). La humedad fue medida tanto en la zona de impluvio como en el área de recepción de cada microcuenca con un medidor analógico de humedad y pH. La escala de medición de la Humedad es de 0 - 10, en donde 10 corresponde al suelo completamente saturado (100%), el medidor funciona introduciendo sensores a 18 cm de la superficie del suelo aproximadamente.
Humedad
Figura 16. Diagrama de cajas para la humedad contenida dentro del área de recepción.
Cada caja contiene el 50% de los datos, la información restante está en los bigotes, la media de los datos es representada por un cuadrado en el interior de la caja, así la media de la humedad en el caso de las microcuencas semicirculares es mayor que la media de la humedad en las microcuencas negarim, que a su vez es mayor que la media de la humedad en el tratamiento testigo. El promedio de humedad contenida en el área de recepción para las microcuencas semicirculares es 3,4 que equivale a una humedad del 34% , la humedad para este tratamiento tomo valores entre 1,7 y 4,1 ( 17 a 41%), para el caso de las microcuencas negarim, el promedio de humedad es 2,1 (21%) la humedad para este tratamiento tomó valores entre 1,3 y 2,6 (3 a 26%); finalmente para el caso de los testigos el promedio de humedad es 1,5 (15%; la humedad tomo valores entre 1,0 y 2 (10 y 20%). Los resultados de la ANOVA son presentados en la Tabla 4.
Tabla 4. ANOVA para los tres tratamientos
El cálculo de los coeficientes de correlación lineal se presenta en la Tabla 5 en donde se observa que las condiciones ambientales no influyen significativamente en el grado de humedad contenido en el suelo, la variable ambiental con mayor correlación con la humedad es temperatura mínima.
Tabla 5. Coeficiente de correlación entre humedad y variables ambientales
Experimentos llevados a cabo por Ojasvi et al. (1999), muestran que en investigaciones realizadas, con las técnica de micro-captación de cosecha de agua para una plantación de jujube (Zizyphus Mauritania) en un sistema agroforestal bajo condiciones áridas, el tratamiento de control de la humedad del suelo estaba cerca del punto de marchitamiento al final del período seco y que en las microcuencas revestidas con piedra y mármol el déficit de humedad era sólo del 40% del agua disponible en el suelo, lo cual indica que las microcuencas pueden funcionar mejor con revestimiento para mejorar el almacenamiento de agua y evitar su pérdida por percolación en el suelo.
Pérdida de suelo
La Figura 17 corresponde a un gráfico de líneas, en él se presenta la erosión promedio a lo largo de 15 meses, este grafico permite observar que no hay diferencias significativas entre los tratamientos en los primeros diez meses, sin embargo a partir del mes once, la perdida de suelo para las plantas testigo se incrementa, alcanzando un importante diferencia con las microcuencas semicirculares y negarim posiblemente por bajo mantenimiento en las microcuencas y arrastre de suelo por resequedad, viento y efecto antrópico por el uso irracional del suelo. El mal uso de los suelos afecta los mecanismos de transformación de la lluvia en escorrentía aumentando las tasas de erosión, señalan Cerdá et al. (1995).
Figura 17. Erosión medida con los clavos en los 15 meses
Durante los primeros diez meses el promedio de perdida de suelo es de 1,56 cm; para los últimos cinco meses el promedio aumento a 2,17 cm alcanzando un máximo de perdida de suelo de 3,75 cm para los testigos en el últimos mes observado, la diferencia de perdida de suelo entre los testigos y los dos sistemas de captación para los últimos cinco meses, osciló entre 0,82 cm y 1,43 cm, de acuerdo con la FAO (2013), el riesgo de erosión laminar es muy severa. Este resultado probablemente está relacionado con el incremento de temperatura en los últimos meses del año, lo que significa que los umbrales de escorrentía aumentan en suelos secos, y existe mayor pérdida de sustrato edáfico.
Viabilidad de la especie plantada Laurus nobilis L.
La tasa de mortalidad para las microcuencas semicirculares, negarim y testigos es 20%, 48% y 57%, respectivamente. Para las microcuencas semicirculares las muertes de plantas sembradas se dieron luego del octavo mes, para las microcuencas negarim la mayoría de las muertes se dieron durante el tercer y el sexto mes, finalmente para los testigos las muertes no muestran un tiempo predominante durante los meses observados. Para caracterizar una posible relación entre la supervivencia de las plantas y el tipo de microcuenca, se construye una tabla de contingencia con estas dos características, a partir de la Tabla 6 se calcula la prueba Ji cuadrado (x2).
Tabla 6. Tabla de contingencia entre la supervivencia de la planta y el tipo de microcuenca
El incremento promedio del diámetro del tallo de las plantas para las microcuencas negarim fue de 0,13, 0,24 y 0,27 mm, para precipitaciones totales menores de 50 mm, entre 50 y 100 mm y mayores de 100 mm, respectivamente; para las microcuencas semicirculares el incremento fue 0,19, 0,24 y 0,27 mm (Tabla 7); en este sentido, en un estudio realizados por Tavakoli (2004) en el nordeste de Irán se encontró que el diámetro del tallo de especies de 1, 2 y 3 años aumentó aproximadamente de 70 a 280%. De otra parte la longitud del tallo en árboles con regadío fue de 10 a 30 cm mientras que en árboles plantados en microcuencas protegidas fue de 10 a 73 cm, señalan Tavakoli (2004). La planta tiene entonces su máximo desarrollo en condiciones de humedad dado que el agua es disolvente de nutrientes y solutos que transporta través de las raíces, por el xilema y hace parte importante de la célula vegetal para el desarrollo de sus paredes y del protoplasto. El suministro de nutrientes influye en el crecimiento de las plantas y la formación de moléculas y células.
Tabla 7. Correlación entre Precipitación total y humedad el suelo e incremento del diámetro en Laurus nobilis L en las microcuencas y el testigo.
La microcuenca semicircular muestra mayor eficiencia frente a la microcuenca negarim y al testigo, para la especie Laurus nobilis L debido a que la forma de media luna permite almacenar mayor cantidad de agua; la humedad se concentra alrededor de la raíz y la planta la aprovecha de mejor manera en sus procesos metabólicos. Los cambios en las propiedades del suelo se reflejan en el porcentaje de materia orgánica que aumenta en 0,46%. Los valores de Ca con 3,27 y Mg con 1,21meq / 100g de suelo representan valores muy bajos en el suelo, pero superan el valor obtenido en el primer análisis de suelo realizado antes del experimento.
Con un nivel de significancia menor al 5% se rechaza la hipótesis de igualdad de medias de los tratamientos. Concluyendo que la humedad contenida en la unidad sistematizada depende del tipo de tratamiento utilizado. La humedad contenida en el área de recepción en las microcuencas semicirculares es superior al contenido de humedad en las microcuencas negarim. Esto se da probablemente porque la forma semicircular permite captar una mayor escorrentía de la ladera degradada y también mayor capacidad de almacenamiento y retención de humedad, efecto positivo para la especie cultivada, lo cual queda demostrado con el porcentaje de sobrevivencia y mayor desarrollo de la especie Laurus nobilis L.
Adicionalmente se obtiene un intervalo de confianza para la diferencia entre la media de humedad en la microcuenca semicircular y la microcuenca negarim (), el intervalo es igual a , con un 95% de confianza, dado que el intervalo no tiende a cero, se reafirma la hipótesis de que el contenido de humedad en el primer caso es superior al contenido de humedad en el segundo caso. Mehemed et al. (2011) revela que el conocimiento de la distribución de la lluvia durante el mes es importante para establecer la cantidad potencial de agua que se puede almacenar en la microcuenca. Igualmente las técnicas de microcaptación de agua aplicadas por Wegener et al. (2013) representadas en estructuras semicirculares, microcuencas Vallerani y lomos de contorno, en el sur de Siria en un área de 100 ha., plantadas con especies arbustivas forrajeras como Atriplex halimus, Atriplex leucoclada y Salsola vermiculata, demuestran que pueden mejorar las características fisicoquímicas del suelo en zonas desérticas, para el caso de la presente experimentación, la fertilidad del suelo se incrementó, lo mismo que la humedad disponible para la planta, al igual que el porcentaje de materia orgánica, similares resultados se dieron en el presente ensayo.
Literatura citada