por C. R. HURSH
Jefe de la División de Influencias Forestales, Estación Forestal Experimental del Sudeste, Asheville, Carolina del Norte, E.U.A.
No hay ningún recurso forestal de cuya administración se sepa menos que del agua Por el hecho de que el hombre no puede influir mucho sobre el clima y, por ir el agua asociada con el clima, se suele creer que no es posible hacer nada para administrar los recursos naturales de agua. Este concepto es sumamente engañoso y erróneo.
Mediante el uso que el hombre dé a la tierra puede, bien sea facilitar la regulación y el almacenamiento del agua de lluvia en el suelo, o crear en éste condiciones favorables al rápido escurrimiento, por lo general asociado con perjudiciales avenidas, malgastando así el agua que de otro modo se hubiera podido aprovechar. Con la administración de los recursos ácueos se persigue el objetivo de regular y cuidar las precipitaciones pluviales que llegan al suelo.
En todas partes los cursos de agita abundante y de superior calidad se presentan en tierras cubiertas de árboles. Se debe eso a que la estructura del suelo y su porosidad son favorables a la filtración y al máximo almacenamiento de agua y desfavorables para la erosión. A pesar de eso, la influencia benéfica a de los bosques sobre la cantidad de agua ha sido repetidamente puesta en duda por los hidrólogos e ingenieros especializados en abastecimiento de aguas, que argumentan que los arboles transpiran mas agua que otras plantas, con lo cual reducen la cantidad que puede fluir por la cuenca. Es evidente que ambos conceptos son razonables. Una de las consideraciones prácticas que han de tenerse en cuenta para resolver esta paradoja es la de mantener condiciones favorables del suelo y al mismo tiempo reducir las pérdidas por transpiración.
INVESTIGACIÓN DE CUENCAS HIDROGRAFICAS
Necesidad de Reunir Datos
La hidrología es una ciencia relativamente poco desarrollada, que trata del origen y de la distribución del agua considerada como recurso natural. La aplicación de los principios de la hidrología a la administración y al aprovechamiento de las tierras es tan completamente nueva que apenas la conocen incluso muchos técnicos de silvicultura y agronomía.
Desde luego que la principal razón por la que se sabe tan poco acerca de las relaciones existentes entre el aprovechamiento de la tierra y las corrientes de agua, es la falta de datos experimentales. Hay razones poderosas que justifican ese estado de cosas. El estudio del curso de agua debe hacerse en cuencas completas, y las experimentales son difíciles y costosas de instalar y de manejar. Se necesita registrar datos durante muchos años para llegar a tener resultados aceptables. Es preciso disponer de técnicos especializados en el manejo de los instrumentos indispensables y en el análisis e interpretación de los datos. Además, todavía no se han ideado o ensayado los mejores métodos y técnicas de investigación de cuencas hidrográficas en los diferentes climas, por lo que aún es preciso hacer muchos trabajos de exploración y tanteo del problema. Lo mismo ocurre con la selección de cuencas experimentales que cumplan los indispensables requisitos geográficos, topográficos, edafológicos y pluviométricos. Por estas razones, no se han hecho todavía en el mundo más que un número limitado de estudios experimentales intensivos de cuencas hidrográficas y eso a pesar de que hace ya mucho tiempo que se ha reconocido la necesidad de disponer de datos de esta naturaleza
Estudios Realizados
Entre los importantes experimentos que han arrojado luz en materia de administración de cuencas hidrográficas, uno de los primeros fué el del valle Emmen, iniciado en 1900 por el Instituto de Investigaciones Forestales de Suiza. En 1909 el Servicio Forestal de los Estados Unidos, en cooperación con la Oficina Meteorológica, organizó en el este de Colorado los estudios del Wagon Wheel Gap. En la actualidad se están realizando estudios en Java y en Sudáfrica para averiguar cuáles son los efectos de la vegetación forestal sobre las corrientes de agua.
En los Estados Unidos, el Servicio Forestal tiene en curso estudios hidrológicos en los estados de California, Utah, Colorado, Pensilvania, Virginia Occidental, Carolina del Norte, y en otros sitios. El Servicio de Conservación de Suelos tiene en Coshocton, Ohio, una zona dedicada a investigaciones hidrológicas intensivas, habiendo realizado estudios de la misma naturaleza en otras partes para averiguar el efecto de las prácticas antierosivas sobre las tierras de cultivo. Varias escuelas de ingeniería han utilizado cuencas experimentales para determinar fórmulas de escorrentía para el calculo de desagües, atarjeas y puentes. Esos experimentos han dado como fruto mucha información general sobre los requisitos fundamentales para el estudio de los efectos de los sistemas de aprovechamiento de la tierra sobre las corrientes de agua. Entre otras cosas han indicado que hay ciertas regiones fisiográficas más favorables que otras para el estudio de los procesos hidrológicos fundamentales.
EL LABORATORIO HIDROLOGICO DE COWEETA
Requisitos y Selección
En 1931 el Servicio Forestal de los Estados Unidos instaló en la parte sudeste del país un laboratorio pala evaluar los principios hidrológicos en que hubiera de basarse la administración practica de las cuencas muy pluviosas de la parte sur de los Montes Apalaches. La selección del emplazamiento para ese laboratorio se hizo después de haber investigado cuidadosamente hasta encontrar una región que cumpliera con las rígidas especificaciones que fijaran los hidrólogos, ingenieros y forestales interesados en este tipo de investigaciones. En 1933 se iniciaron las investigaciones intensivas sobre administración de recursos hidráulicos en este Laboratorio Hidrológico de Coweeta, de una extensión de 5.600 acres, * emplazado en la parte occidental de Carolina del Norte.
* Tabla de conversión :
1 pulgada = 2.54 cm.;
1 pie = 0.3048 m.;
1 milla cuadrada = 2,59 km2
1 acre = 0,4047 hectáreas.
A una altitud comprendida entre 2.200 y 5.200 pies, la topografía del Laboratorio de Coweeta se adapta particularmente bien al estudio experimental de pequeñas cuencas que cumplan todas las condiciones de unidad hidrológico a independiente. Las pendientes son muy inclinadas y hay divisorias naturales muy bien definidas que separan las muchas pequeñas cuencas de entre 25 y 200 acres de extensión.
El subsuelo de toda la zona se compone de formaciones arqueozoicas de granito, y principalmente de esquistos y gneis, muy meteorizados. No hay indicios de que ninguna parte del agua que se filtra escape a la medida. Los suelos son relativamente profundos y porosos. La precipitación es de unas 72 pulgadas (153 cm.) anuales, y se recoge con bastante uniformidad durante todos los meses del año. Gracias a ello y al elevado número de borrascas que hay anualmente, es posible obtener resultados experimentales en un número de años relativamente pequeño, en comparación con regiones en que la precipitación pluvial es menor.
Toda la región experimental ha sufrido escasa influencia del hombre. La vegetación dominante es un denso bosque de diferentes especies de madera dura y algunos pinos aislados en antiguos campos cultivados y a veces en las lomas. A lo largo de los ríos hay algunos pinabetes sueltos. Aunque en aproximadamente el 60 por ciento de la superficie se habían hecho cortes antes de su adquisición por el gobierno federal, hace ya un cuarto de siglo o más, esa misma parte está ahora cubierta de un bosque de segundo crecimiento, mientras que el resto se encuentra poblado del antiguo bosque. Antes de que la matara el tizón, la especie dominante era el castaño (Castanea dentata). En la actualidad en el 80 por ciento del Bosque Experimental hay macizos de roble-hickory. El 15 por ciento está cubierto de especies de madera dura como el álamo amarillo (Liriodendron tulipifera) y roble rojo del norte (Quercus borealis). A lo largo de los ríos se encuentra también junto a esos tipos el pinabete (Tsuga caroliniana). El 5 por ciento está cubierto de especies norteñas de madera dura como arce (Acer saccharum), abedual amarillo (Betula lutea) y haya (Fagus grandifolia). Entre este o por ciento se cuenta también a los niveles inferiores el pino duro (Pinus rigida).
El bosque es de tres pisos. El superior se compone de arboles grandes ; el intermedio de árboles pequeños y grandes arbustos, y abajo, recubriendo el suelo, arbustos y hierbas. La densa capa baja de laurel (Kalmia latifolia) y de rododendros (Rhododendron maxima), que se encuentra en algunas vertientes, es tal vez consecuencia de los incendios habidos en el siglo pasado.
Alcance y Objetivos
El plan de investigación a largo plazo del Laboratorio de Coweeta persigue los cuatro siguientes objetivos.
1. Determinar las relaciones fundamentales del bosque y el agua.2. Determinar coeficientes de escorrentía, infiltración y almacenamiento de agua para los diferentes sistemas de aprovechamiento de la tierra como pasto, explotación maderera y «cultivo de montaña».
3. Determinar los principios de la administración silvícola que permitan aprovechar al máximo agua de la mejor calidad posible.
4. Determinar métodos prácticos para estabilizar el suelo en las explotaciones madereras, al bordo de los caminos y a lo largo de los ríos y de las orillas de los depósitos de aguas.
Técnicas y Métodos
En la actualidad se esta estudiando la hidrografía de 28 cuencas ; 16 de ellas están, o van a ser, sometidas a tratamiento experimental y las 12 restantese han reservado como unidades testigo o de referencia, o están en espera de futuros experimentos
Se emplean muchos tipos diferentes de aparatos de aforo para las cuencas de cada tamaño, con objeto de que sea posible medir con precisión el escurrimiento entre límites muy amplios, es decir, entre una corriente muy escasa y los derrames máximos de las borrascas. Todas las estaciones de aforo están proyectadas de forma que satisfagan los requisitos particulares del experimento. En las vertientes pequeñas, de menos de 100 acres, se usan presas de aforo de cima muy aguda, con canalones y con láminas inclinadas 45 grados corriente abajo. Para corrientes más abundantes se usan paletas rectangulares o tipo Cipolletti de varios tamaños. Para los casos en que la corriente varía entre límites más amplios se emplean presas de sección ojival y canalones profundos, que tienen la ventaja adicional de dejar paso a los sedimientos y cantos rodados sin ocluir el canal.
El agua subterránea se estudia por medio de 26 pozos de observación, en los cuales hay instrumentos que registran automáticamente el movimiento de las aguas freáticas.
La precipitación se mide en 75 pluviómetros después de cada tormenta de suficiente importancia. Están situados según la configuración y elevación del terreno de forma que no haya dos contiguos que recojan cantidades de agua que difieran entre sí en más de un 5 por ciento. Hay también diez aparatos para registrar la intensidad de la lluvia. La total de las precipitaciones en cada cuenca se calcula por el método del área media de Theissen, que exige situar con precisión en un mapa cada pluviómetro. Las perpendiculares en el punto medio a las rectas que unen cada dos estaciones contiguas forman un polígono que circunscribe la superficie cuya precipitación está mejor representada por la del único pluviómetro que hay en su interior
Calibración de las Cuencas
El programa global de investigación del Laboratorio Hidrológico de Coweeta exigía en primer lugar medidas hidrológicas continuas en todas las cuencas más importantes y en sus tributarios durante un período de cinco a diez años en que estuvieran cubiertas de bosque natural. Ese es el período de calibración y normalización, en el cual se determinan las características hidrográficas de cada cuenca. Después se van introduciendo cambios en la cubierta vegetal con arreglo a procedimientos experimentales, cuidadosamente regulados, mientras continúan las medidas de escurrimiento y pluviosidad en la misma forma que antes. Se mantienen registros ininterrumpidos del comportamiento hidrológico de la cuenca experimental antes y después de introducir cambios en la cubierta vegetal. De este modo es posible estudiar estadísticamente el efecto de dichos cambios, tanto en función de las características de las gráficas hidrométricas de las borrascas como en función del rendimiento mensual y de la calidad del agua. Las variaciones climatológicas anuales se toman en cuenta en comparación con una o más cuencas «testigo» que para referencia se mantienen permanentemente en condiciones naturales.
Por término medio se han venido obteniendo unas 50 gráficas hidrométricas de borrascas de importancia propias para su análisis detallado. Al cabo de pocos años de empezarse a registrar datos se vió que la variación estacional de la cantidad de agua cedida por la cuenca se ajustó en seguida a un patrón bastante uniforme.
Al ir avanzando los estudios de Coweeta se vió que gracias a que las condiciones del suelo y de la lluvia y la configuración topográfica eran excepcionalmente favorables para las investigaciones hidrográficas, iba a ser posible encontrar la solución de ciertos problemas fundamentales de las cuencas hidrográficas forestales, incluso antes de que transcurriera por completo el periodo de calibración de las cuencas.
CARACTERÍSTICAS NORMALES DE LAS CORRIENTES DE AGUA EN CONDICIONES DE BOSQUE NATURAL
Durante el período de calibración se vió que en las borrascas bruscas intensas las corrientes crecen rápidamente, casi tan de prisa como las de las cuencas de suelo relativamente impermeable y desprovisto de cubierta forestal. A este fenómeno se le ha dado en el pasado la interpretación de que la lluvia no se infiltra en suficiente cantidad en el suelo del bosque y que el agua de la borrasca escurre superficialmente - a pesar de todas las afirmaciones en contrario - por el suelo de las zonas cubiertas de espesos bosques de especies de madera dura. No obstante, las observaciones realizadas sobre el terreno cuando en las cuencas de Coweeta se estaba registrando una tormenta, no indicaron ninguna acumulación de agua, por lo que no podía haber escurrimientos superficiales.
Al investigar más a fondo se vió que el rápido aumento del caudal de agua de las corrientes en tierras forestales se debe casi por completo a la lluvia que se precipita directamente sobre el cauce, y no a la falta de infiltración en el suelo del bosque. Al determinarse con precisión cuánto contribuye el agua sobre el cauce a la escorrentía total de la cuenca, empezó a ser posible separar esta componente de la gráfica hidrométrica de cada borrasca, para así poder analizar e interpretar más a fondo la circulación del agua en relación con las condiciones de la cuenca.
Interpretación de las Gráficas Hidrométricas Forestales
De manera análoga se analizaron las gráficas hidrométricas de los bosques en períodos prolongados de lluvia. En estos casos las gráficas registran aumentos en el caudal de la corriente que no se pueden explicar sólo por la precipitación sobre el cauce. Tampoco pueden atribuirse a un escurrimiento superficial debido a la falta de infiltración en el suelo. Los pozos de observación establecidos en las cuencas hidrográficas de Coweeta revelaron que en estos casos la lluvia penetra en el suelo y que luego circula lateralmente por las porosas capas superiores, llegando a los cauces a tiempo de dejar sentir su efecto en las gráficas hidrométricas de la tormenta. De este modo se demostró que las gráficas hidrométricas del escurrimiento en las tormentas tienen una componente debida a la precipitación directa sobre los cauces y otra causada por el flujo subsuperficial, cuya naturaleza no había sido hasta entonces bien explicada. Es algo intermedio entro el escurrimiento superficial y la infiltración al subsuelo, y se le ha dado el nombre de flujo subsuperficial. Reviste importancia en el escurrimiento por tierras cubiertas de bosques y sólo ocurre cuando la parte superficial del suelo es muy porosa y tiene muchos conductos grandes producidos por las raíces al pudrirse, por lombrices, roedores o insectos. Parte de ese flujo sigue también probablemente antiguos cauces a lo largo de barrancas cubiertas. Por consiguiente, la capa superficial de suelo poroso de los bosques almacena considerables cantidades de lluvia regulando su flujo de manera análoga a como lo hacen las presas construidas para combatir la erosión en los cursos de agua, es decir, no reteniendo más agua que el exceso a que no podría dar salida el cauce. Se calcula que en Coweeta ese efecto de retención es del orden de 77.000 m3 por km2.
Balance Acueo Anual
Otro de los estudios que se han hecho respecto a las corrientes naturales de agua reguladas por los bosques naturales es el referente a la economía ácuea anual de las cuencas pequeñas. Se vió que en el clima húmedo de Coweeta el destino que recibe la precipitación de un año puede ser medido en función del escurrimiento, la humedad del suelo, el agua que almacena la cuenca en su subsuelo, la evaporación y la transpiración. El balance de la entrada y salida de agua puede expresarse mediante la siguiente ecuación desarrollada: La precipitación es igual al escurrimiento, más 0 menos el agua libremente almacenada en la cuenca, menos la evaporación, menos la transpiración y más o menos la humedad retenida en el campo 1.
Los balances hasta ahora se han venido haciendo sobre la base de cifras mensuales, pero se reconoce que con ciertos fines las cuentas deben llevarse separadamente para cada borrasca, y ese será el objetivo final del estudio.
Ordinariamente el año hidrológico se basa en un período de doce meses a contar del primero de octubre o de noviembre. Los estudios realizados en el pasado han demostrado que es difícil hacer un balance del agua de ese modo. La teoría indicaba que el periodo de tiempo más favorable con el objeto de hacer un balance de ese tipo debe iniciarse en la primavera, pero no había pruebas experimentales por falta de registros precisos y continuos de datos tomados en cuencas-pequeñas y apropiadas. Un análisis de los registros de Coweeta mostró que el periodo de aproximadamente 12 meses comprendido entre dos fechas de primavera en que la humedad almacenada en el campo sea máxima, es el intervalo más favorable para el balance ácueo anual. En esa época el suelo se encuentra repleto, pudiéndose así eliminar de la ecuación primaria: entrada de agua = salida ± reserva, el factor de la humedad del campo, que es difícil de medir en la totalidad de una cuenca.
Se hicieron también medidas para determinar la cantidad de lluvia que no llega al suelo por quedar interceptada por las copas de los árboles. Después de introducir una corrección para tomar en cuenta la cantidad de lluvia que llega al suelo del bosque escurriéndose a lo largo de los troncos de los árboles, se vió que aquella cifra era del orden del 12 al 18 por ciento del total de la precipitación anual.
Estos estudios, realizados en cuencas cubiertas de bosque natural, durante el periodo de calibración, proporcionaron una sólida base para evaluar los efectos de los tratamientos que subsiguientemente se dieron a las cuencas de Coweeta.
EFECTOS DEL CORTE DE LA VEGETACIÓN FORESTAL SOBRE EL FLUJO DE AGUA
La vegetación de un bosque crea un suelo poroso que admite y almacena grandes cantidades de agua ; al mismo tiempo, los árboles consumen abundante agua al crecer. Esos dos hechos han sido causa de innumerables controversias en cuanto al papel que juegan los bosques en la regulación de los cursos de agua. Algunos entendidos han abogado por el aclareo de los bosques para, al eliminar la transpiración, aumentar la cantidad de agua circulante ; otros han mantenido que la tala de un bosque conduciría al desastre inmediato. El agua correría impetuosa por la superficie del suelo, quedando muy poca en el subsuelo para mantener la corriente durante el tiempo seco. Ambos extremos contienen algo de verdad, y la misión del forestal que administra una cuenca es quedarse en el punto medio más efectivo. En regiones en que es importante que corra un máximo de agua se debe reducir el número de árboles lo suficiente como para que la transpiración sea escasa, pero dejando los bastantes para que se mantenga el suelo forestal permanentemente en condiciones favorables. En cambio, cuando lo que se necesita es que el suelo retenga la mayor cantidad posible de agua de las lluvias, que de otro modo producirían avenidas, será preferible fomentar el crecimiento de una vegetación densa que consuma mucha humedad del suelo.
[ 1 Esta última se debo a una capa de agua que por capilaridad queda alrededor de cada partícula del suelo, retenida en contra de la fuerza de la gravedad. Por consiguiente, no contribuyo nada a la corriente de los cauces, pero en parte puede ser aprovechada por las plantas. ]
Por causa del número tan limitado de cuencas normalizadas de que puede disponerse, el orden de prelación de los tratamientos experimentales que se están dando en el Laboratorio de Coweeta ha sido establecido guiándose por la importancia regional de cada problema concreto. Los ordenadores e investigadores más destacados de la región convinieron en la necesidad de estudiar los siguientes problemas:
1. Efectos del corte de la vegetación forestal sobre las corrientes de agua.a. Eliminación completa de todos los árboles y arbustos mayores, seguida del corte anual de los brotes de toda clase de plantas leñosas.b. Eliminación completa de todos los árboles y arbustos, seguida por la repoblación natural.
c. Efectos del corte de sólo la vegetación próxima a las orillas de los cursos de agua.
d. Efectos de la corta de nada más que la densa capa baja de rododendros y laureles.
Efectos de la Tala y de la Corta Subsiguiente de los Renuevos Anuales
Este experimento tenía como fin el de proporcionar una orientación sobre cuál sería el efecto máximo de la tala de toda la vegetación forestal sobre el caudal de agua que Huyera por los cauces. Una vez transcurrido el período de calibración se cortaron todos los árboles y arbustos de una cuenca de 33 acres. La tala se hizo con un mínimo de perturbación para el suelo, dejando tendidos los troncos y el ramaje con objeto de no alterar la superficie. A causa de la elevada cantidad de material vegetal que había sobre el suelo, la evaporación procedente del suelo y de las ramas de los árboles siguió siendo aproximadamente igual que antes de la tala. El verano siguiente a la tala se cortaron todos los renuevos, y así se siguió haciendo todos los años. El efecto que esto tuvo sobre la curtiente de agua fué espectacular. Aunque no aumentaron los máximos correspondientes a las borrascas, ni la turbieza del agua de los arroyos, la cantidad de agua de primera calidad aumentó en un 65 por ciento anual durante el primer año después de la tala, lo cual equivale a tener los 33 acres cubiertos por 17 pulgadas de agua, es decir, a unos 15 millones de galones. Ese aumento realizado en una milla cuadrada de la cuenca bastaría para abastecer de agua durante un año a una ciudad de 8.000 habitantes. Durante los últimos meses del verano, en los que más se aprecia el agua, el aumento de agua utilizable que 'daría por las cauces ascendió a un 100 por ciento.
Se continuará el experimento cortando sistemáticamente todos los renuevos anuales hasta que se conozcan más a fondo los cambios que producen en el suelo, ahora cubierto de especies herbáceas, zarzales y enredaderas. Al principio los troncos y el ramaje cortados hicieron aumentar mucho la cantidad de materia orgánica del suelo, pero al cabo de diez años su efecto va desapareciendo con rapidez. Por ahora, el problema es si será posible mantener un suelo con el actual manto vegetal, que tenga las mismas características de infiltración y almacenamiento de agua de lluvia que tenía el primitivo suelo forestal.
Efectos de la Tala y del Crecimiento Natural Subsiguiente
En otra cuenca de 40 acres se hizo una tala análoga, pero en este caso se permitió al bosque desarrollarse de nuevo naturalmente. El primer año después de la tala, el aumento del caudal de agua que corría por los cursos fué igual al del experimento anterior, pero en lo sucesivo cada año fué aumentando la transpiración y decreciendo en consecuencia la cantidad de agua. Al cabo de nueve años el bosque tiene ya unos 30 pies de altura, a pesar de lo cual la e entidad anual de apara es todavía superior en un 2.5 por ciento a la de antes de la tala.
Efectos del Corte de la Vegetación Ribereña
En otra cuenca no se cortaron más que los árboles y los arbustos próximos al cauce de los ríos y a las capas freáticas más cercanas. La tala se limitó a la vegetación leñosa que había a menos de 15 pies verticales del lecho del río. Se hizo en el transcurso de pocos días, a mediados del verano, en una época en que la corriente mostraba fluctuaciones diurnas muy bien definidas El corte elimino por completo estas fluctuaciones, cosa que indicó que eran debidas a la transpiración. La corta afectó aproximadamente al 12 por ciento de la superficie total de la cuenca. El aumento máximo del caudal de agua fué del orden del 20 por ciento y el aumento anual inferior al 10 por ciento.
Efectos de la Corta del Monte Bajo Ericácea
En los macizos montañosos de maderas duras suele haber una densa capa baja de Kalmia latifolia y de Rhododendron maximum. Esta vegetación es de 3 a 6 metros de altura, con tallos que a veces alcanzan un diámetro de 23 centímetros a la altura del pecho. El follaje es perenne y de superficie cerosa, a pesar de lo cual, se cree que esas plantas transpiran cantidades considerables de agua durante todas las estaciones de] año. Por este motivo, entre los estudios de orientación para averiguar la cantidad de agua que consumen los diferentes tipos de vegetación se realizó un experimento que consistió en cortar hasta el suelo toda la capa baja de Kalmia latifolia y de Rhododendron maxima en una cuenca de 70 acres. Los resultados indican que varia la cantidad de agua producida pero todavía no se ha podido determinar la magnitud de la variación.
VARIACIÓN DEL CAUDAL COMO CONSEGUENCIA DE LA UTILIZACIÓN DE LA TIERRA
Si bien lo mejor desde el punto de vista de la administración de las cuencas hidrográficas en la lucha contra la erosión y la prevención de las inundaciones es conservar intacta la cubierta forestal de una cuenca, no es posible dejar en ese estado todas las tierras. Como es natural, en las regiones semihúmedas y húmedas hay que despojar algunas tierras de bosque para cultivarlas o para dedicarlas a pastos. Se plantea entonces el problema de qué uso hacer de la tierra para que al mismo tiempo se mantenga una estructura del suelo que favorezca la infiltración y el almacenamiento de agua. Desde el punto de vista de la administración de las cuencas se ha de procurar mantener una estructura del suelo lo más parecida posible a la que existía bajo el primitivo bosque. Esto no es nada sencillo. En su mayoría el mayoría el aclareo de tierras llanas no ha creado problemas muy graves. En cambio la tala y ulterior cultivo de las vertientes, que por lo general se ha hecho por tanteos, ha planteado muchos problemas y suscitado opiniones muy diferentes sobre la mejor manera de cultivar sin peligro esas tierras. También ha habido pareceres muy contradictorios en cuanto a los daños que ocasionan el pastoreo en los bosques, las operaciones madereras y la construcción de carreteras. En Coweeta se han investigado experimentalmente los efectos de esas prácticas sobre la cantidad y la calidad del agua resultante.
Efectos del Cultivo en Vertientes muy Inclinadas
A pesar de que se han desmontado y cultivado muchos millones de acres de tierras inclinadas cubiertas de bosque, son muy escasos los datos experimentales precisos de que se puede disponer sobre cómo ese tipo de aprovechamiento de la tierra afecta a los cursos de agua. Con objeto de averiguar los efectos de un tipo muy frecuente de cultivo de montaña, se empezó por calibrar durante siete años una cuenca de 23 acres en el Laboratorio de Coweeta mientras estaba aún cubierta de bosque. Después, en 1940, se taló el bosque y desde entonces esas tierras están siendo cultivadas por los mismos métodos que se practican en las localidades próximas al Laboratorio. Una tercera parte de la cuenca fué cultivada de maíz y el resto se dejó como terreno de pasto. La mitad de éste era tan inclinado que el ganado apenas lo aprovechaba, por lo que rápidamente volvió a poblarse de árboles y arbustos. Durante los dos primeros años de cultivo prácticamente no varió la cantidad de agua que durante las borrascas escurría de la cuenca, y el suelo experimentaba prácticamente las mismas pérdidas que antes de la tala. Estos resultados fueron sorprendentes para muchas personas que habían sostenido que la eliminación del bosque en tierras tan inclinadas daría lugar a deslizamiento de tierras y a erosión en quanto vinieran las primeras lluvias fuertes. La razón de que no ocurriera así fué sencillamente que la estructura esponjosa del suelo característica del bosque primitivo no varió durante los dos primeros años a pesar de haberse eliminado los árboles. Sin embargo, a partir del tercer año, al ir desapareciendo la materia orgánica, los componentes del suelo empezaron a separarse en granos individuales. La superficie empezó a apretarse, con lo que se fué reduciendo la infiltración y la capacidad del suelo para retener agua, por lo que la de las borrascas se acumulaba en la superficie y corría por las vertientes abajo. A partir del tercer año la erosión se fué acelerando progresivamente.
Cuando la cuenca se encontraba cubierta de bosque, el río llevaba una cantidad insignificante de sedimentos. Durante el período comprendido entre el 4 de mayo y el 8 de septiembre de 1943, cuatro años después de la tala, se recogían en el estanque de sedimentación por término medio unas 768 libras diarias de sedimento. En 1949, durante una borrasca, en 65 minutos bajaron de esa granja de montaña 69.000 kilogramos de tierra y piedras.
Al cultivarse esa cuenca se decuplicaron los máximos de agua de avenida de las borrascas de tipo medio. Antes de la tala esos máximos eran algo inferiores a 0,33 m3 por segundo por km2, incluso para tormentas fuertes. Para lluvias excepcionalmente intensas el máximo era de 1,1 m3/seg/km2. Al cabo de ocho años de cultivo de esas tierras se presentan con frecuencia máximos de 2,2-3,3 m3/seg/km2, habiéndose registrado en el caso de una tormenta fuerte un máximo de 20,2 m3/seg/km2. En el día de hoy la mayor parte del escurrimiento que se produce en las borrascas procede de la parte más pisoteada de los pastos, ya que aunque sólo mide el 20 por ciento de la superficie de la cuenca produce el 60 por ciento del escurrimiento de las borrascas. Es evidente que el pisoteo del ganado redujo la infiltración del agua de lluvia más que el cultivo del maíz. El agua que escurre superficialmente por esta parte llega a los cauces antes que la procedente de la tierra cultivada, produciéndose de ese modo un máximo doble en la gráfica hidrométrica de cada borrasca. Es evidente que la tala y el cultivo de vertientes inclinadas tal como se hizo en esta cuenca resulta decididamente desfavorable para la calidad del agua y para su regulación.
Estos resultados son en general aplicables a los métodos agrícolas de tipo medio e inferiores que se practican en otras zonas de suelo y de topografía análoga. Un método mejor seria el de alternar el cultivo del maíz con el de trébol y granos pequeños, usando con regularidad mayores cantidades de fertilizantes. En los pastos, la colocación de cercas y el pastoreo alternado de un número menor de cabezas de ganado por acre sería causa de menores daños. No obstante, como con frecuencia hacen notar los visitantes, los métodos de cultivo más intensivo son difíciles de aplicar y posiblemente nada remuneradores en tierras tan inclinadas, por lo que más cuenta trae a los propietarios dejar que esa clase de tierras continúe cubierta de bosque.
Efectos del Pastoreo en los Bosques
En otros tiempos el ganado que se apacentaba en los bosques era la fuente principal de ingresos en las montañas próximas al Laboratorio Hidrológico de Coweeta. Se provocaban grandes incendios para reducir la densidad de la cubierta forestal y favorecer el desarrollo de hierbas y brotes. La promulgación de leyes que obligan a poner cercas, la eliminación de los incendios y la disminución de la rentabilidad económica han reducido la importancia del pastoreo en monte abierto en los bosques de maderas duras de dichas montañas. De todos modos todavía se practica con mucha frecuencia el pastoreo en pequeñas propiedades forestales. En realidad, los programas agrícolas estimulan a producir mayores cantidades de ganado, y aunque la tendencia dominante es a cultivar buenos pastos en buenos suelos, en no menos del 20 por ciento de las tierras de este país se practica todavía el pastoreo en bosques.
Con objeto de determinar los efectos que produce el pastoreo en los bosques sobre las corrientes de agua, durante los meses de verano de nueve años consecutivos se mantuvieron 8 cabezas de ganado vacuno, por término medio, en una cuenca de 145 acres. Para este estudio fué necesario hacer que deliberadamente se pastoreara y se pisotease en exceso el suelo de una manera comparable a como se acostumbraba en otros bosques de la localidad.
El ganado tendía a concentrarse en las hondonalas en que los pastos eran más sabrosos. Se establecieron comparaciones entre los cambios de vegetación en 17 potreros cercados y en otros 17 no cercados. Al cabo de siete años, todas las leguminosas habían desaparecido por completo de los potreros en que se había estado pastoreando. En las partes más frecuentadas, la reproducción de las especies arbóreas más deseables quedó eliminada, por lo que hace a todas las plantas que roza el ganado, entre 8 cm. a 4 metros y medio. En cambio, aumentó en un 100 por ciento el número de arbustos leñosos no comestibles para el ganado. Al terminar las dos primeras temporadas, el ganado no podía mantenerse con el pasto que quedaba y hubiera muerto de hambre de no ser por los forrajes suplementarios que se le daban.
Aunque durante los ocho primeros años del experimento no varió perceptiblemente ni la candidad de agua ni la turbieza de los arroyos, desde el primer momento se observó el mal efecto y la destrucción de los pisoteos sobre el suelo del bosque en todas las partes en que el ganado tendía a concentrarse. Hasta después de transcurridos ocho años de pastoreo estival no se observaron cambios importantes en el escurrimiento. La razón es que los desperdicios del bosque se reunen en las barrancas y depresiones al arrastrarlos el viento desde las zonas pisoteadas y erosionadas. Estos desperdicios filtraban los sedimentos dejando clara el agua antes de que llegara al arroyo principal. Al ir aumentando las dimensiones de las zonas pisoteadas y erosionadas creció gradualmente la cantidad de agua acumulada en la superficie del suelo durante las borrascas. Cuando esta acumulación aumentó lo suficiente, adquirió bastante fuerza para arrastrar los desperdicios del bosque a lo largo de las líneas de máxima pendiente, labrando canalones ininterrumpidos de desagüe hasta el arroyo principal. Al terminar la octava temporada de pastoreo se observó por primera vez un canal ininterrumpido desde los puntos de acumulación de agua hasta el cauce permanente del arroyo. Inmediatamente aumentó mucho la cantidad de sedimento arrastrado y la magnitud de los máximos en el gráfico hidrométrico del arroyo.
Este experimento, aunque basado en un atuso deliberado del suelo del bosque, sirvió para demostrar como se va apretando gradualmente el suelo y la trascendencia que esto tiene para la regulación de las aguas. En las primeras fases tiene poca importancia el daño que el ganado hace pisoteando el suelo de la cuenca. Los efectos no se hacen evidentes hasta que al irse acumulando los daños adquieren suficiente magnitud para perjudicar gravemente la cuenca. Seria necesario hacer estudios para determinar el número de cabezas de ganado que pueden pastar cada temporada en esa cuenca sin perjudicar seriamente las características hidrológicas. Aunque los estudios que se realizan en Coweeta son demasiado limitados para poder sacar conclusiones terminantes, los resultados indican que en el mejor de los casos la vegetación herbácea que hay en los densos bosques de especies de madera dura es insuficiente para que el pastoreo sea muy provechoso. Además, es evidente que el ganado perjudica el crecimiento de las plantas jóvenes de las especies arbóreas deseables, empeorando la composición del bosque. Cuando está de por medio la importancia de los recursos hidrológicos, parece indudable que debe eliminarse por completo el pastoreo de los bosques de especies de maderas duras.
Efectos de las Operaciones Madereras
En los Estados Unidos existe en la actualidad la tendencia a reducir el daño al suelo en las explotaciones madereras de montaña haciendo que los camiones lleguen hasta el lugar donde quedan las trozas. Como consecuencia, se usan «bulldozers» para abrir caminos sin el cuidadoso planeamiento con que se construyen la generalidad de las carreteras. Estos caminos no tienen trazado ni construcción que permita el desagüe adecuado y por ese motivo la erosión es muy activa y llega a los ríos considerable cantidad de sedimento.
En el Laboratorio Hidrológico de Coweeta se dedicó una cuenca de 212 acres a la explotación maderera, hecha por un contratista local que se valía de los medios ordinarios con que más familiarizado estaba. Al principio hacia que las trozas fueran arrastradas por las barrancas por caballos, al igual que solía hacer en otros sitios. Más adelante abrió un camino de 2,3 millas por un trazado que él mismo eligió.
Pronto se observaron los efectos en el deterioro de la calidad del agua. Durante las operaciones madereras, el arroyo llevaba por término medio 95 partes de sedimento por millón, mientras que en una cuenca de comparación no explotada esa cifra era de 4 partes por millón. El flujo procedente de la zona maderera llegó a 6.000 partes por millón durante las borrascas más intensas, mientras que en la cuenca de comparación no pasaba de 120 partes por millón.
Antes de que se iniciaran las operaciones madereras, el sedimento que arrastraban los arroyos era en gran parte materia orgánica, que se depositaba rápidamente y no perjudicaba a la población piscícola. En cambio, la arcilla y el légamo que arrastra el arroyo después de iniciada la explotación maderera tienen muy poca tendencia a depositarse, no siendo posible eliminar las partículas más que mediante costosas operaciones de filtrado. Este tipo de sedimento es también muy perjudicial para la población piscícola, ya que tiende a estropear las huevas y alterar las condiciones de alimentación en el fondo del arroyo.
No sólo sufrió mucho la calidad del agua procedente de los 212 acres de la explotación maderera, sino que se perjudicó también toda el agua que circulaba por una cuenca de 1880 acres de que aquella primera era tributaria. Con anterioridad, el río que corría por la cuenca mayor era de agua clara; durante y después de las operaciones madereras hubiera sido necesario filtrar el liquido para poder hacer uso de él para el abastecimiento de ciudades o de industrias. Durante una borrasca el río principal tenía una turbieza de 25 partes por millón antes de llegar a la desembocadura del afluente que venia de la cuenca maderera, el cual traía una turbieza de 1200 partes por millón. Aguas abajo, después de haber recogido el desagüe de los 1880 acres, el río principal llevaba una turbieza de 395 partes por millón.
Suponiendo que el agua procedente de los 1880 acres tuviera que ser preparada para uso doméstico y que hubiera una planta de filtración, los 2.208 dólares que produjo la venta de la madera cortada en los 212 acres, no hubieran sido suficientes para hacer frente a los gastos de purificación más que durante 490 días, es decir, durante el 20 por ciento del tiempo en que se estuvieron practicando las operaciones madereras.
Estos resultados confirman las observaciones hechas en otras partes del país, en el sentido de que la explotación maderera es una de las causas principales de la erosión y de la sedimentación arrastrada por los arroyos que atraviesan los bosques montañosos. Las personas que más a fondo conocen el problema creen ahora que planeando bien las actividades madereras, construyendo los caminos por mejor trazado y con mejores condiciones de desagüe, y conservándolos además en buen estado, se ahorrará más tiempo y material y además se limitará o eliminará el costo del filtración del agua. Las observaciones hechas hasta la fecha indican que el empleo de métodos eficaces de explotación maderera, incluyendo la construcción de buenos caminos, permitirá hacer frente a los requisitos más esenciales de la protección de las cuencas que están siendo explotadas para la extracción de la madera.
DISCUSION
Los estudios experimentales de las cuencas proporcionan datos básicos que permitirán comprender mejor la función de los bosques en la regulación de las aguas y en la conservación de los recursos ácueos. Es necesario conocer esas funciones con objeto de que los silvicultores y agrónomos puedan desempeñar con la mayor eficacia sus responsabilidades de salvaguardia de los recursos ácueos. Los estudios hechos hasta ahora en el Laboratorio Hidrológico de Coweeta no han sino indicado algunas de las posibilidades que se abren en este importante campo de investigación.
La aplicación práctica de la investigación hidrográfica es importante en muchas partes del mundo en que el agua tiene un valor considerablemente superior al que puedan tener la madera y otros productos forestales recogidos en las cuencas. En estos casos los bosques deben ser administrados de manera que permitan obtener el máximo rendimiento de agua de la mejor calidad en las estaciones del año en que suele haber escasez del liquido. En el caso de las cuencas cuya agua ha de ser utilizada para fines municipales o industriales existe la posibilidad de combinar el cultivo de árboles de alta calidad en rotaciones largas, con la producción de elevada cantidad de agua de buena calidad; Los sistemas de explotación maderera pueden también ser compatibles con un constante flujo estival procedente de las cabeceras de las cuencas que suministran agua para la producción de energía hidroeléctrica.
En todo el mundo los recursos ácueos son todavía la parte inexplorada de la explotación forestal. No se sabe prácticamente nada sobre el efecto de los árboles sobre el rendimiento del agua en los países tropicales. Es muy posible que la tala de bosques costeros en latitudes ecuatoriales haya alterado considerablemente la pluviometría y la hidrología del interior. En latitudes mayores hay todavía muchos problemas a los que no se ha dado solución. Por ejemplo, se ha sugerido cambiar los bosques de madera dura por bosques de coníferas, en los sitios en que eso es ecológicamente posible, con objeto de aumentar el rendimiento de agua. Los fitotécnicos no están todos de acuerdo con que eso sea razonable. Tanto ese problema como otros muchos con él relacionados han de ser estudiados en cuencas completas.
En general no se ha puesto en duda la posibilidad de usar bosques protegidos como la mejor cubierta vegetal para combatir la erosión. Incluso en algunos casos aislados esta conclusión puede ser errónea, ya que existen suelos en pendientes muy inclinadas en los que, según se dice, es más frecuente hallar deslizamientos de tierras cuando están cubiertos de árboles grandes que cuando están poblados de vegetación herbácea. Por consiguiente, no se puedo generalizar, ya que de ese modo tal vez se dificulte la solución de problemas locales. Lo indudable es que se necesita saber mucho más sobre las determinadas regiones de las diferentes partes del mundo.
El hecho más significativo que se sabe hasta la fecha es que el abuso inconsiderado y el daño de los suelos forestales ponen en marcha procesos degenerativos que ano siendo imperceptibles al principio van luego alterando aceleradamente la estructura del suelo y terminan por dañar los recursos ácueos. El ejemplo clásico es la transformación de tierras laborables en desiertos. El aprovechamiento de la tierra de manera que se mantenga al mismo tiempo un equilibrio razonable entre los procesos de deterioro y rehabilitación, es un problema local que se presenta en las diversas parte del mundo. El primer requisito indispensable es comprender esos procesos físicos.
