Introducción

La cantidad de precipitación que llega a la superficie del suelo depende en gran medida del porcentaje de cubierta vegetal (^{Pérez et al., 2016}). Dicha cubierta intercepta parte de la precipitación y la almacena temporalmente sobre la superficie de las hojas y ramas, de donde es devuelta a la atmósfera por evaporación. La intercepción es aquella parte de la precipitación almacenada temporalmente sobre la superficie de las hojas y ramas, mientras que las pérdidas por intercepción corresponden a la evaporación del agua almacenada en las copas (^{López et al., 2017}).

Los principales componentes del proceso de redistribución de las precipitaciones incidentes en un área de raleo vegetal son:1) pérdida por intercepción, o la cantidad de agua retenida por el dosel y que es luego evaporada o absorbida por las plantas; 2) precipitación directa, también conocida como infiltración a través del follaje o lluvia bajo el dosel, que es aquella parte de la precipitación que alcanza al suelo (^{Besteiro y Rodríguez, 2012}; ^{Sun et al., 2015}).

Estas diferencias se deben a que la cantidad de agua interceptada no depende solo de la especie bajo raleo, sino también del régimen de lluvias y de la demanda de la evapotranspiración existente en cada zona concreta. La intercepción de lluvia se estima de forma indirecta como la diferencia entre la precipitación incidente (arriba del dosel) y la precipitación directa (debajo del dosel). La cantidad de agua que fluye por el dosel a través de los claros, o por goteo de las hojas y ramas conocida como precipitación directa (^{Xiao et al., 2000}; ^{Huber, 2003}), es considerada la principal fuente de abastecimiento de agua al suelo; por lo general, sus aportes constituyen entre 74 y 80 % de la precipitación incidente (^{Yáñez et al., 2014}). El nivel que existe entre el dosel y el suelo, así como los claros entre el dosel y las condiciones del viento son características que influyen en la cantidad de precipitación directa (^{Crockford y Richardson, 2000}).

La precipitación y el patrón de recarga de los acuíferos son decisivos para entender el efecto que una plantación forestal ejerce sobre el recurso hídrico y su manejo. La intercepción y la cubierta vegetal están relacionados, cuanto más densa está la cubierta vegetal, mayor volumen de lluvia es interceptado y el escurrimiento es menor (^{Prado et al., 2007}).

Todo cambio en la cubierta puede causar la diferencia en la recarga de la cuenca y afectar la hidrología local en términos de volúmenes y tiempos de escorrentía (^{Calvo et al., 2012}).

El matorral es el recurso más abundante e históricamente más utilizado en las zonas áridas y semiáridas de México. El Matorral Espinoso Tamaulipeco (MET) cubre una superficie de 200 000 km² del noreste de México y sur de Texas. Es una comunidad arbustiva formada por la dominancia de especies espinosas, caducifolias una gran parte del año. La intercepción en los ecosistemas áridos y semiáridos es de importancia debida principalmente a la irregularidad y escasez de la precipitación, lo que repercute en la variabilidad espacio-tiempo de la humedad del suelo (^{Yáñez et al., 2013}).

El objetivo del presente estudio fue determinar las cantidades de lluvia interceptada a diferentes intensidades de raleo dentro del Matorral Espinoso Tamaulipeco, por medio de mediciones de la precipitación incidente y precipitación directa, con base en la hipótesis que plantea que las diferentes intensidades de raleo difieren la cantidad de intercepción de lluvia y modifican la cantidad de agua que ingresa a este tipo de ecosistema regido por precipitaciones irregulares.

Materiales y Métodos

Área de estudio

El estudio se llevó a cabo en el Campus de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma de Nuevo León (24°47’ N; 99°32’ O) (Figura 1), a 350 msnm, que se ubica a 8 km hacia el sur del municipio Linares, aproximadamente. El tipo de clima según Köppen (1938) modificado por ^{García (1981)} corresponde a semicálido subhúmedo con lluvias principalmente en verano. La temperatura media anual del aire oscila entre los 14.7 °C en enero y los 22.3 °C en agosto, aunque en verano son comunes las temperaturas de 45 °C. La precipitación media anual es de 805 mm con distribución bimodal en abril y septiembre (^{González y Cantú, 2001}).

Figura 1 Localización del área de estudio y sitios de muestreo, Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León. 

Los suelos del lugar son de tipo Vertisol profundo con una coloración gris oscura; arcillo-limosos con altos en montmorillonita, que se expande y contrae en relación a los cambios de contenido de humedad del suelo.

La vegetación predominante es el Matorral Espinoso Tamaulipeco. Está integrado por una gran diversidad de arbustos, zacatales y árboles densos y espinosos, con patrones y dinámicas de crecimiento diferentes, así como desarrollos fenológicos y longevidad foliar (^{Alanís, 2006}).

El MET está constituido por la dominancia de especies espinosas, caducifolias una gran parte del año o áfilas (sin hojas). Al respecto, ^{Yáñez (2013)} registró en este tipo de vegetación un total de 11 familias distribuidas en 18 especies con un total de 285 individuos, con una altura promedio de 4.17 m. Asimismo, los taxa con mayor dominancia respecto a su cobertura fueron Diospyros texana Scheele y Condalia hookeri M. C. Johnst. (Brasil). Por otro lado, las especies más destacadas en términos de su abundancia, dominancia y frecuencia, correspondieron a D. texana y Havardia pallens (Benth.) Britton & Rose, con valores de Índice de Valor de Importancia (IVI) de 48.25 y 36.2 %, respectivamente; mientras que los valores más bajos en Caesalpinia mexicana A. Gray, con 2.15 %; Helietta parvifolia (A. Gray) Benth., con 2.92 %; y Parkinsonia aculeata L., con 2.99 %.

Resultados y Discusión

La precipitación incidente total derivada de los 79 eventos registrados durante el transcurso del experimento fue de 907.6 mm. La Figura 2 muestra el comportamiento de las precipitaciones durante el periodo de estudio; el intervalo de lluvias individuales fue de 0.39 a 60.15 mm, con valores menores a 5 mm en 40 % del total de los eventos analizados; entre 10 y 20 mm en 22 %, entre 5 y 10 mm en 20 %; de 20-30 mm en 9 %; entre 30 y 40 mm en 5 %, entre 40 y 50 mm en 3 %; y en menos de 1 %, los eventos >50 mm.

Figura 2 Porcentaje de eventos de lluvia de acuerdo con la cantidad registrada durante el periodo experimental. 

La relación entre precipitación incidente y precipitación directa registró un coeficiente de determinación promedio de r²>0.80, similar a los resultados de ^{Besteiro y Rodríguez (2012)}, de r²>0.80 para una plantación forestal de pino y eucalipto, y de ^{Cantú y González (2005)} de 0.78 a 0.85 para A. berlandieri Benth., A. riguidula Benth. y Diospyros texana del MET.

La cantidad de lluvia que atravesó los doseles del Matorral Espinoso Tamaulipeco (precipitación directa) fue de 83 % para la intensidad de raleo de 75 %; 70 % para la de 50 %; 65 % para 25 %; y de 58 % para la intensidad de 0 %, lo que indica que a mayor intensidad de raleo, la proporción de lluvia que llega al suelo es mayor (Figura 3). Resultados similares fueron obtenidos por ^{San-Juan (2004)} quien investigó dos parcelas comparativas de Pinus radiata D. Don., y sus resultados fueron de 65 y 74 % para precipitación directa, lo que confirma lo anterior.

Figura 3 Relación entre la precipitación incidente (mm) y precipitación directa (mm) para los diferentes porcentajes de raleo. 

Los resultados correspondientes a las pérdidas de intercepción variaron de 16 a 41 %; la parcela sin raleo presentó el mayor valor de intercepción, seguido de los de 25 y 50 %, con pérdidas por intercepción de 34 y 29 %, mientras que las más bajas correspondieron a la parcela con 75 % de raleo (Figura 4).

Figura 4 Relación entre las pérdidas por intercepción y la precipitación incidente en las diferentes intensidades de raleo. 

Los resultados de los análisis de regresión de la intercepción (Cuadro 1), fluctuaron entre r²= 0.42 para el raleo de 75 % hasta valores de r²= 0.66, en sitios en donde no se aplicó, los cuales presentaron un mayor porcentaje de pérdidas por intercepción. Esto sugiere que otros factores, tales como niebla, rocío, intensidad de lluvia, continuidad del evento de lluvia, velocidad del viento, entre otros, deben de ser tomados en cuenta para poder predecir con mayor exactitud la intercepción.

En la zona semidesértica del norte de México, ^{Carlyle (2004)} registró valores por pérdida de intercepción de 15 a 27 % en árboles aislados sin raleo (2004). En Japón, ^{Sun et al. (2015)} obtuvieron entre un 85 y 89 % de intercepción, para 100 % de cobertura. Así también, ^{Calvo et al. (2012)} concluyeron que para las pérdidas por intercepción se admite que el porcentaje de lluvia interceptada es directamente proporcional al porcentaje de cobertura. En ese sentido, Donoso (1983), citado por ^{Valenzuela (2003}) menciona que las pérdidas por intercepción alcanzan sus máximos valores en edades intermedias, cuando se produce el cierre del dosel.

^{Cantú y González (2005)} llegaron a resultados similares para Acacia berlanderi, A. rigidula y Diospyros texana, con 18 %, 15 % y 22 %, respectivamente. En ese mismo sentido, ^{Yáñez et al. (2014)} determinaron 25 % para Prosopis laevigata (Humb. & Bonpl. ex Willd.) M. C. Johnst., 33 % para Helietta parvifolia (Gray ex Hemsl.) Benth. y 34 % para Ebenopsis ebano (Berl.) Barneby & J. W. Grimes.

González et al. (2009) citado por ^{Guevara et al. (2010)} calcularon de 21 % a 27 % en la intercepción de lluvia por el dosel de Prosopis laevigata. Por su parte, ^{Mastachi et al. (2010)} consignaron una intercepción promedio de 20.6 al 22 % para P. laevigata y A. farnesiana (L.) Willd. en la región semiárida del centro de México.

Al comparar la intercepción de eventos en campo y bajo simulación, ^{Prado et al. (2007)} identificaron diferencias de 15.6 % en campo y 34.6 % en laboratorio, en los que las condiciones de velocidad de viento, evapotranspiración y la inclinación con la que cae la lluvia fueron algunos de los factores que más influyeron en el proceso de intercepción.

Los valores obtenidos para la capacidad de almacenamiento fueron de 0.15 mm para el raleo de 75 %; con 0.12 mm para el raleo de 25 %; de 0.18 mm para el raleo de 50 % que fue la mayor saturación en el dosel, y de 0.0063 mm donde no hubo raleo (Cuadro 2). El valor de saturación es similar a los datos de ^{Cantú y González (2005)}, con valores entre 0.14 y 0.24 mm.

Los resultados correspondientes al análisis de pH y conductividad eléctrica indican de manera indirecta el comportamiento de los nutrientes a través del lavado de las copas por la precipitación ocurrida en los raleos estudiados. Generalmente se observa que el pH muestra una tendencia similar entre precipitación incidente y en los raleos, con valores neutros (6.7) para la precipitación incidente.

^{Yáñez (2013)} estableció una relación del pH alrededor de 6.61 para especies del Matorral Espinoso Tamaulipeco. Al respecto, ^{Calvo y Gómez (2002)} definieron que la cantidad de deposición es alterada por los doseles del bosque, lo que modifica también el pH de la precipitación directa y el escurrimiento fustal; sus valores promedio fueron de 6.2 y 5.4 para un bosque de pino-encino, de 6.3 y 6.0 para bosque de encino y de 6.2 y 3.7 para el bosque de pino. Concluyeron que los doseles de coníferas muestran una tendencia a bajar el pH con respecto a otras especies que son importantes en el contexto hidráulico para la región noreste de México.

^{Jiménez et al. (2006)} revelan un incremento en los valores de pH y conductividad eléctrica, que se incrementa en su paso por las hojas y las ramas de los árboles de un bosque secundario y plantaciones forestales, lo que le atribuyen al aumento de bases. Los datos de ^{Cantú y González (2002)} en este contexto mostraron un patrón de aumento en la conductividad eléctrica para la precipitación directa y el escurrimiento fustal de los doseles de pino, encino y pino-encino. En el presente estudio la conductividad eléctrica promedio fue de 110.3 μS cm^-1 para la precipitación incidente, que aumentó en el siguiente orden para la precipitación directa: raleo 75 % > raleo 50 % > raleo 25 % > sin raleo.

El Cuadro 3 reúne los resultados procedentes del análisis de comparación de los valores de pH y conductividad eléctrica de la precipitación incidente y la precipitación directa entre los raleos estudiados para 15 eventos analizados. Para el pH, seis eventos presentan diferencias significativas (P<0.05) y la conductividad eléctrica 12, lo que implica mayor variabilidad entre los eventos. Esto pudiera explicarse como que la lluvia del pluviolavado que fluye a través del dosel es químicamente diferente a la lluvia de la precipitación incidente en la mayoría de los eventos ocurridos.

Conclusiones

Con base en los resultados descritos, se concluye que de acuerdo a la hipótesis planteada, a mayor intensidad de raleo hay menores pérdidas por intercepción de lluvia.

Los valores estimados de la capacidad de almacenaje del dosel influyeron en los porcentajes de las pérdidas por intercepción. El agua de lluvia al evaporarse y regresarse a la atmósfera, repercute en su rendimiento, lo que es particularmente importante en los ecosistemas semiáridos donde este elemento constituye una de las limitantes principales.