Hacia la restauración de paisajes multifuncionales en la región de Cerro de San Pedro, SLP: un enfoque socio-ecohidrológico

Abstract

RESUMEN. La erosión acelerada del suelo es una de las formas de degradación física más extendidas en el mundo y puede resultar en la formación de cárcavas. Este tipo de erosión se relaciona con factores naturales y antropogénicos interactuando en diferentes escalas que exceden umbrales a nivel del paisaje, disminuyendo su funcionalidad por la pérdida de recursos esenciales. En México, las condiciones naturales y las prácticas insostenibles de manejo del suelo convierten a las zonas áridas y semiáridas en áreas extremadamente sensibles a la degradación y a la desertificación y requieren especial atención en términos de rehabilitación y restauración. Sin embargo, las acciones de restauración ecológica o que consideren diferentes escalas y que involucren el conocimiento local son escasas en estas regiones. El objetivo de esta tesis fue proponer un modelo con enfoque socio-ecohidrológico para la restauración y/o rehabilitación ecológica de áreas afectadas por erosión en cárcavas en el área de Cerro de San Pedro, SLP. Se realizó el análisis de los principales cambios espaciotemporales del paisaje mediante revisión bibliográfica, recopilación de conocimiento local de los actores clave mediante entrevistas semi-estructuradas, mapeo participativo y transectos de campo. Los resultados mostraron que la dinámica socio-ecológica ha implicado una transformación del paisaje en 500 años como consecuencia de diferentes impulsores de cambio, desde factores geológicos, minería, deforestación, cambio en la población, uso de suelo, y propiedad de la tierra en diferentes escalas. Así mismo, los actores locales reconocen que la erosión en cárcavas ha sido un grave problema en diferentes sitios que ha afectado el paisaje, por lo que es prioritario contar con una propuesta de acciones de restauración y/o rehabilitación ecológica. Con el fin de conocer la estabilidad de agregados del suelo en las cárcavas, se analizó la estabilidad de macro y microagregados de 330 muestras de suelo tomadas en la posición superior, media e inferior de la pared de cárcavas. La estabilidad se evaluó en laboratorio usando el kit de estabilidad de campo y con simulaciones de lluvia de intensidad alta (150 mm–1 durante 5 minutos) con infiltrómetros tipo Cornell. Así mismo, se determinaron las asociaciones mediante árboles de clasificación CART, entre la estabilidad de agregados del suelo con diferentes condiciones en escala local (cárcava) medidas en campo y de paisaje (ladera) calculadas a partir de mapas topográficas, imágenes de satélite y modelos digitales de elevación. La mayor estabilidad de macro y microagregados del suelo se encontró en la posición superior de las paredes de las cárcavas (P < 0.05), mientras que la posición inferior tuvo la menor estabilidad de agregados del suelo (P < 0.05). La estabilidad de macroagregados del suelo mostró relación con atributos topográficos, cobertura del suelo y dimensiones de cárcavas. La estabilidad de microagregados del suelo se asoció con la cobertura del suelo, los atributos topográficos, las dimensiones de cárcavas y la distancia a caminos y bordos de agua. Se propuso un modelo conceptual con enfoque socio-ecohidrológico que indica la serie de pasos a seguir para elegir estrategias de restauración y/o rehabilitación ecológica en áreas con presencia de erosión en cárcavas, considerando diferentes escalas y el conocimiento local. Además, se generó un modelo espacial de la escorrentía superficial para intensidades de lluvia moderada (90 mm h-1 durante 30 min) y de intensidad alta (170 mm h-1 durante 10 minutos), basados en mediciones en campo con infiltrómetros tipo Cornell. El resultado mostró un diagrama de decisiones para la restauración ecológica en escala de paisaje y cárcavas que fue definido en función de la intensidad de lluvia y se propusieron estrategias de restauración ecológica para cada escala en el área de estudio. Los resultados de esta tesis muestran una integración de variables socio-ecohidrológicas en diferentes escalas espaciotemporales útiles para la restauración ecológica activa.

ABSTRACT. Accelerated soil erosion is one of the most widespread forms of physical degradation worldwide and can result in gullying. This type of erosion is related to natural and anthropogenic factors interacting at different scales and exceeding thresholds at the landscape level, which decreases its functionality by losing essential resources. In Mexico, natural conditions and unsustainable soil management practices make arid and semi-arid zones extremely sensitive to degradation and desertification and require special attention in terms of rehabilitation and restoration. However, these regions have scarce ecological restoration research considering different scales and involving local knowledge. The objective of this thesis was to propose a model with a socio-ecohydrological approach for the restoration and ecological rehabilitation of areas affected by gully erosion in the region of Cerro de San Pedro, SLP. The main spatiotemporal changes in the landscape were analyzed through literature review, collection of local knowledge from key actors through semi-structured interviews, participatory mapping, and field transects. The results showed that the socio-ecological dynamics have implied a landscape transformation in 500 years due to different drivers of change, such as geological factors, mining, deforestation, population change, land use, and land ownership at various scales. Also, local stakeholders recognize that gully erosion has been a severe problem that has affected the landscape. Thus, it is a priority to propose restoration and ecological rehabilitation actions. To characterize soil aggregate stability in gullies, the stability of the macro and micro aggregates of 330 soil samples taken in the gully wall's upper, middle, and lower positions was analyzed. Stability was evaluated in the laboratory using the field stability kit and high-intensity rainfall simulations (150 mm–1 for 5 minutes) with Cornell infiltrometers. Using CART classification trees, associations were also determined between soil aggregate stability and different local (gully) and landscape (hillslope) scale conditions calculated from topographic maps, satellite images, and digital elevation models. The highest soil macro- and micro aggregate stability was found at the upper position of gully walls (P < 0.05), while the lower position had the lowest soil aggregate stability (P < 0.05). Soil macroaggregate stability showed relationships with topographic attributes, ground cover, and gully dimensions. In contrast, soil micro aggregate stability was associated with ground cover, topographic attributes, gully dimensions, and distance to roads and water banks. A conceptual model with a socio-ecohydrological approach was proposed and indicates the steps to follow in choosing restoration and ecological rehabilitation strategies in areas with gully erosion, considering different scales and local knowledge. Field rainfall was used to simulate surface runoff for moderate rainfall intensities (90 mm–1 for 30 min) and high intensity (170 mm–1 for 10 min), which were also integrated into the socio-ecological model. The result was a decision diagram for ecological restoration at landscape and gully scales where ecological restoration strategies are indicated for each scale in the study area. The results of this thesis show an integration of socio-ecohydrological variables at different spatio-temporal scales useful for active ecological restoration.