Modelación de procesos hidrológicos asociados a la forestación con eucalyptus en el Uruguay

Abstract

La demanda mundial por pulpa y papel, así como otros usos de la madera incrementaron la plantación de bosques con especies de rápido crecimiento, convirtiendo a las plantaciones de Eucalyptus desde la segunda mitad del S XX, en el principal cultivo para obtención de productos madereros. Como respuesta a esta demanda y con el incentivo de una política forestal orientada al desarrollo del sector, en Uruguay se generó un gran crecimiento de la superficie ocupada con forestación comercial lo cual ha instalado en nuestro país la controversia respecto a los efectos de este cambio de uso del suelo sobre la cantidad y calidad de los recursos hídricos, la degradación de los suelos, la reducción de la biodiversidad y afectación del paisaje, aspectos demográficos y socioculturales e incluso sobre la extranjerización de la tierra. Es así que la necesidad de profundizar la investigación vinculándola a las condiciones ambientales, climáticas y productivas locales está establecida. El primer objetivo de este trabajo es describir y cuantificar el proceso de redistribución de la precipitación, causado por la presencia de plantaciones forestales en tierras tradicionalmente ocupadas con pasturas naturales para la cría de ganado, ubicadas en la región noroeste del Uruguay, logrando la obtención de herramientas adaptadas a las condiciones locales para la simulación de la redistribución de la precipitación. El segundo objetivo es utilizar las herramientas anteriores como insumo para su incorporación en la modelación hidrológica, lo cual posibilita predecir el impacto de las plantaciones forestales sobre los recursos hídricos para diferentes escenarios de crecimiento del sector. La zona de estudio, se localiza en el departamento de Paysandú en la zona noroeste del Uruguay, donde en el año 2005 la Universidad de la República instrumentó y desde entonces monitorea dos microcuencas experimentales. Para la modelación del proceso de redistribución de precipitación se tomaron como base los modelos de Rutter y Gash, analizando su desempeño adaptados a las condiciones locales, en particular en lo relativo a la densidad de plantación y características de la especie. Ambos modelos resultaron ser altamente sensibles a los parámetros estructurales que definen el almacenamiento y el coeficiente de atravesamiento libre del dosel (S y pd). El modelo de Gash se muestra además altamente sensible a la tasa media de evaporación y moderadamente sensible a la de precipitación, lo cual da una pauta de la incidencia que el cambio climático acompañado de elevación en la temperatura media y aumento en la intensidad de las precipitaciones tendría sobre esta componente del ciclo hidrológico. La aplicación del modelo de Gash resultó en primer lugar en una modificación del módulo de estimación del escurrimiento fustal ya que el cálculo original sobreestima fuertemente los valores observados en las condiciones locales. Se obtuvo además resultados ligeramente superiores al introducir una segunda modificación en el cálculo de la resistencia aerodinámica con una formulación más general la cual se considera más apropiada en condiciones húmedas. Por otro lado la implementación de la modificación del modelo de Rutter, permitió calibrar la relación de proporcionalidad entre el parámetro de almacenamiento del dosel forestal (S) y el índice de área foliar (IAF). Con esto se logra una forma de estimación del parámetro más relevante para los modelos de redistribución de la precipitación, que se independiza de la necesidad del monitoreo de las componentes y lo sustituye por la estimación del IAF. Se implementó además una metodología para la estimación del IAF, aplicando el método de medición indirecta a través de la fotografía hemisférica del dosel. El método requiere de la adquisición de imágenes mediante un lente hemisférico adosado a una cámara fotográfica digital, que luego son procesadas mediante software de análisis de imágenes a partir de las cuales se estima la fracción de cielo visible y con ello finalmente el IAF. El segundo objetivo del trabajo fue alcanzado mediante la implementación del modelo de Zhang et al (1999) para la estimación de la evapotranspiración en las microcuencas de estudio. En esta implementación se introdujo una modificación en el modelo original de Zhang, incorporando una componente debida a la intercepción de la precipitación, lográndose un muy buen ajuste y la calibración del parámetro del modelo de Zhang para ambas coberturas estudiadas. Una segunda aplicación, más ambiciosa, consistió en la incorporación de los resultados de las componentes de la redistribución de precipitación y los parámetros estructurales del dosel forestal en la modelación hidrológica del tipo distribuido, lo cual posibilita predecir el impacto de las plantaciones forestales sobre los recursos hídricos para diferentes escenarios de crecimiento del sector. El modelo SHETRAN fue calibrado con aceptable eficiencia en las dos microcuencas bajo estudio. A partir de estos resultados fue posible realizar la simulación de la forestación con Eucalyptus de una microcuenca y evaluar los efectos de este cambio de uso del suelo en la disponibilidad de los recursos hídricos. Las perspectivas de trabajo futuro están centradas en primer lugar en la validación de todos los modelos implementados con datos observados en un mayor período de monitoreo que permita incluir un rango de condiciones más amplio, en particular en lo referente a la intensidad de los eventos de precipitación. En segundo lugar incorporar la variación temporal de los parámetros del dosel forestal, especialmente del almacenamiento y el IAF, con la edad de la plantación para lo cual es necesario el seguimiento de al menos un rodal durante su etapa de mayor crecimiento: entre el primer y el octavo año. A más largo plazo sería recomendable plantear modelaciones similares para la segunda especie exótica predominante en el Uruguay: Pinus.