UNIVERSIDAD EARTH

MEDICIÓN DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL Y LA EROSIÓN EN PIÑA, Ananas comosus (L.) (Farinosae:Bromeliaceae), CULTIVADA USANDO ACOLCHADO PLÁSTICO, EN EL CANTÓN DE GUÁCIMO, ZONA CARIBE DE COSTA RICA.

Por

JOSÉ RAFAEL AVILA RAMOS

Trabajo de graduación presentado como requisito parcial para optar al título de INGENIERO AGRÓNOMO Con el grado de LICENCIATURA

Guácimo, Costa Rica Diciembre, 2006

Trabajo de graduación presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Agrónomo con el grado de Licenciatura

Profesor Asesor Roque Vaquero Morris, M. Sc.

Profesor Asesor Julio César Tejada Ramírez, M. Sc.

Profesor Asesor Edgar Alvarado, M. Sc.

Decano Marlon Brevé, Ph. D.

Candidato José Rafael Avila Ramos

Diciembre, 2006

DEDICATORIA A Dios, por ser la fuente de iluminación y apoyo en mi vida. A mis padres, José Manuel Avila Maldonado y Gloria Rosalina Ramos Sarceño, por ser el apoyo que siempre me ha impulsado a seguir adelante en las distintas etapas de mi vida. Que este trabajo sirva como un pequeño apremio a todos los sacrificios realizados por ellos para que pudiera realizar mis estudios universitarios en EARTH. A mi hermana Gloria María Avila, por brindarme su apoyo moral en los años de lejanía de la casa. Que este trabajo le sirva de ejemplo para poder triunfar con éxito en la vida académica y profesional.

AGRADECIMIENTOS A la familia Barret, por financiar mis estudios en EARTH. Gracias por confiar en mí. A las familias Sarceño Ramos y Avila Maldonado, por todo el apoyo brindando en mis años de estudio. A Dinia Campos Víquez, por apoyarme emocional y académicamente, superando con su ayuda todos los obstáculos que se presentaron en mis estudios. Además por brindarme la oportunidad de ser padre de una hermosa nena, María José Avila Campos. A mis profesores asesores, Roque Vaquero, Julio Tejada y Edgar Alvarado, por guiarme en la realización de este trabajo y apoyarme académicamente para salir a delante. A Ricardo Palacios y todas las personas que colaboran en la Finca Académica de la Universidad EARTH, por su vital ayuda en la instalación y mantenimiento de las parcelas de investigación.

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RESUMEN La escorrentía superficial y la erosión en el cultivo de la piña Ananas comosus (L:) MERR. (FARINOSAE:BROMELIACEAE) fue evaluada con y sin acolchado plástico en el cantón de Guácimo, Limón, Costa Rica en un lapso de 70 días. Este trabajo se realizó en el cultivo de la piña debido a la importancia que este cultivo tiene en Costa Rica y que las prácticas agrícolas que se utilizan exponen algunos de los factores que contribuyen al aumento de la erosión de los suelos por la alta utilización de maquinaria en las diversas actividades. En la investigación se evaluaron dos diferentes sistemas de manejo del cultivo, una técnica utiliza camas de siembra sin ningún tipo de cobertura y sin presencia de malezas, mientras la otra técnica incluye la utilización de acolchado plástico como estrategia para el manejo de malezas y control de la erosión. La medición de la escorrentía

se realizó en parcelas equipadas con los

dispositivos para captar, conducir y almacenar la escorrentía generada durante los eventos lluviosos. Los datos que se recolectaron en la investigación sirvieron como primer paso para validar un modelo de escorrentía adaptado a las condiciones del Atlántico de Costa Rica. Encontrándose valores de escorrentía en campo parecidas a la generada por el modelo La medición de la erosión se realizó utilizando varillas medidoras de sedimentos, en parcelas con y sin acolchado plástico, con el fin de evaluar si existen diferencias en estos dos sistemas. Se encontró que no hay diferencia estadística significativa en la cantidad total de sedimentos que los tratamientos generan (p>0.05). El tratamiento con acolchado generó mayor volumen de sedimento (5 945 kg/ha) en el canal de conducción, pero una menor cantidad (3 836 kg/ha) de sedimento en el canal recolector al compararlo con los valores correspondientes en el tratamiento sin acolchado, pero el efecto combinado para ambos tratamiento fue uniforme. Palabras Claves: escorrentía superficial, erosión, Caribe de Costa Rica, acolchado plástico. Avila, J. R. 2006. Medición de la escorrentía superficial y la erosión en piña, Ananas comosus (L.) (FARINOSAE:BROMELIACEAE), cultivada usando acolchado plástico, en el cantón de Guácimo, zona Caribe de Costa Rica. Proyecto de Graduación Lic. Ing. Agr. Guácimo, CR, Universidad EARTH. 70 p. vi

ABSTRACT Erosion and superficial runoff in pineapple Ananas comosus production (L:) MERR. (FARINOSAE: BROMELIACEA) were measured with and without plastic covering in Guácimo, from August to September. This research study focused on pineapple because of the importance and magnitude of this product in Costa Rica. Agricultural practices such as intensive machinery use are responsible for exposing a series of factors that contribute to higher erosion rates. Two different crop management systems were evaluated: one without covering the soil, and another technique using plastic bedding to control weeds and reduce erosion. Runoff water was measured in plots already equipped with a device that receives and stores the runoff after it rains. The data collected during the research served as a first approach to validate a runoff model adapted to the environmental conditions of the Atlantic Area in Costa Rica. The data gathered in the field was found to be similar to those generated by the model. The erosion measurements were obtained using sediment measuring poles in both plastic cover and non plastic cover plots. It was found that there was no statistical difference in the total sediment quantities generated by both plots (p>0.05). The combination effect of both treatments was uniform. The plastic cover system when compared with the non plastic one, was found to cause more sediment volume in the conducting canal (5 945 kg/ha), and a lesser amount in the recollecting canal (3 836 kg/ha). Key Words: runoff, erosion, Costa Rican Caribbean, plastic cover. Avila, J. R. 2006. Medición de la escorrentía superficial y la erosión en piña, Ananas comosus (L.) (FARINOSAE:BROMELIACEAE), cultivada usando acolchado plástico, en el cantón de Guácimo, zona Caribe de Costa Rica. Proyecto de Graduación Lic. Ing. Agr. Guácimo, CR, Universidad EARTH. 70 p.

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ÍNDICE Página AGRADECIMIENTOS ....................................................................................... V RESUMEN ....................................................................................................... VI ABSTRACT ..................................................................................................... VII ÍNDICE ........................................................................................................... VIII LISTA DE CUADROS ....................................................................................... X LISTA DE FIGURAS ........................................................................................ XI LISTA DE ANEXOS ........................................................................................ XII 1

INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1

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OBJETIVOS...................................................................................................... 4 2.1 GENERAL................................................................................................. 4 2.2 ESPECÍFICOS .......................................................................................... 4

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REVISIÓN DE LITERATURA ........................................................................... 5 3.1 ORÍGENES DE LA HUMEDAD EN EL CARIBE DE COSTA RICA .......... 5 3.1.1 Vientos Alisios ............................................................................. 6 3.1.2 Lluvia orográfica y convectiva ..................................................... 7 3.2 USO DE LA TIERRA EN EL CARIBE DE COSTA RICA .......................... 7 3.2.1 Crecimiento demográfico de la zona del caribe .......................... 8 3.2.2 Condiciones Climáticas del Caribe de Costa Rica ...................... 9 3.2.3 Características generales de los suelos.................................... 10 3.2.4 Uso de la Tierra en la Zona....................................................... 11 3.3 POTENCIACIÓN DE LA ESCORRENTÍA............................................... 13 3.3.1 Escorrentía................................................................................ 13 3.3.2 Precipitación.............................................................................. 14 3.3.3 Pendiente del Terreno............................................................... 14 3.3.4 Cobertura Vegetal ..................................................................... 15 3.3.5 Actividad Humana ..................................................................... 16 3.4 LA EROSIÓN EN LOS SUELOS ............................................................ 17 3.4.1 Recomendaciones para manejar la erosión .............................. 18 3.4.2 Investigación en Escorrentía y Erosión ..................................... 21 3.5 EL CULTIVO DE LA PIÑA ...................................................................... 24 3.5.1 Crecimiento productivo, económico y Social de la Piña ............ 24 3.5.2 Manejo Agronómico .................................................................. 26

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MATERIALES Y MÉTODOS .......................................................................... 28 4.1 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO................................................... 28 4.2 CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL TERRENO ...................................... 28 4.3 PARCELAS DE LA INVESTIGACIÓN..................................................... 29 4.3.1 Localización del Ensayo............................................................ 29 4.3.2 Preparación del sitio.................................................................. 29 viii

4.3.3 4.3.4 5

Experimento 1:........................................................................... 30 Experimento 2:........................................................................... 35

RESULTADOS Y DISCUSIÓN........................................................................ 38 5.1 EXPERIMENTO 1: MEDICIÓN DE ESCORRENTÍA ............................... 38 5.1.1 Datos Colectados....................................................................... 38 5.1.2 Aplicación del modelo ................................................................ 39 5.1.3 Estimaciones ............................................................................. 40 5.1.4 Discusión de elementos del modelo .......................................... 43 5.1.5 Comparación de la Escorrentía Colectada y medida ................. 43 5.2 EXPERIMENTO 2: EROSIÓN CON Y SIN ACOLCHADO PLÁSTICO.... 44 5.2.1 Datos Colectados....................................................................... 44 5.2.2 Comparación de la erosión en los dos tratamientos .................. 45 5.3 RELACIONES ENTRE LA ESCORRENTÍA Y LA EROSIÓN .................. 49

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CONCLUSIONES............................................................................................ 53

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RECOMENDACIONES ................................................................................... 54

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LITERATURA CITADA ................................................................................... 55

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ANEXOS ......................................................................................................... 61

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LISTA DE CUADROS Cuadro

Página

Cuadro 1. Temperatura, Lluvia y Humedad Relativa Promedio de 1996-2006 para la Estación Meteorológica de la EARTH (Latitud: 10°12' 45'N Longitud 83° 35' 38. Altura: 59 m.s.n.m.) ........................................................9 Cuadro 2. Prácticas de Manejo y Conservación de Suelos y aguas según la clase. ............................................................................................................20 Cuadro 3. Escorrentía Colectada en el período 15/08/2006 – 09/10/2006 ....................38 Cuadro 4. Infiltración Acumulada (Icum). Prueba del doble anillo. ................................40 Cuadro 5. Pendientes de los lotes .................................................................................40 Cuadro 6. Valores de ƒ(α.k) = em / e , estimados para los diferentes colectores de escorrentía ...............................................................................................42 Cuadro 7. Erosión estimada para los 70 días iniciales de cultivo, medida en canales colectores ........................................................................................44 Cuadro 8. Erosión total producida en los 70 días iniciales de cultivo, medida en canales colectores y conductores .................................................................45 Cuadro 9. Sedimento Promedio de los canales de colección y conducción en piña producida con y sin acolchado plástico .................................................49 Cuadro 10. Escorrentía y erosión acumuladas en la investigación................................50

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LISTA DE FIGURAS Figura

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Figura 1. Ilustración de la Célula de Hadley y los Vientos Alisios ................................... 6 Figura 2. Porcentajes de los diferentes Tipos de suelos en la Región Huetar Atlántica comparados con los Porcentajes nacionales de Costa Rica. .......... 11 Figura 3. Distintos usos de la tierra en zona Atlántica Norte de Costa Rica ................. 12 Figura 4. Clavos medidores de erosión......................................................................... 22 Figura 5. Evolución del Área de Siembra y Exportaciones del cultivo de la piña en Costa Rica................................................................................................. 24 Figura 6. Evolución de las exportaciones de la piña en Costa Rica. ............................. 25 Figura 7. Distribución de parcelas (6m x 10m) para medición de escorrentía en una plantación de piña usando sistema estándar de producción................... 31 Figura 8. Divisor de Aguas ............................................................................................ 32 Figura 9. Bolsa almacenadora de escorrentía............................................................... 33 Figura 10. Distribución de parcelas para evaluar erosión en el cultivo de piña sembrada bajo sistema de acolchado plástico y sin acolchado. .................... 35 Figura 11. Clavos o varillas para medir erosión ............................................................ 36 Figura 12. Intensidades de lluvia en el período 15/08/2006 – 09/10/2006 .................... 39 Figura 13. Cantidad total de suelo erosionado en piña producida con y sin acolchado plástico (p>0,05; t-Student)........................................................... 46 Figura 14. Cantidad de suelo erosionado en canales colectores en piña producida con y sin acolchado plástico (p