Aplicación De La Ecoingeniería Vetiver Para

La Prevención De Deslizamientos En Carreteras

En La China Meridional

 

Xia Hanping, Ao Huixiu, Liu Shizhong, He Daoquan

(Instituto de Botánica de China Meridional, Academia China de Ciencias, Guangzhou, China 510650)


RESUMEN

El deslizamiento en carreteras no sólo bloquea el tránsito, sino que también pone en peligro las vidas humanas. La manera general de impedir el deslizamiento es una tecnología basada en el uso de la piedra que es no sólo cara, sino poco beneficiosa ecológicamente. La Ecoingeniería Vetiver (Vetiveria zizanioides) se aplicó en la China por primera vez para controlar derrumbes y proteger las carreteras. El vetiver, sembrado a lo largo de las curvas de nivel de los taludes de las carreteras, creció rápida y estupendamente formando unas densas barreras y resultando eficaz para la estabilización de taludes y terraplenes, con lo que se ahorró mucho dinero. Entre otras especies que se usan con la Ecoingeniería Vetiver hay árboles, arbustos, hierbas y enredaderas que también ayudan al vetiver a reducir el escurrimiento, impedir la erosión y estabilizar laderas, así como a repoblar de vegetación y embellecer las carreteras. La aplicación de la Ecoingeniería Vetiver para la protección de cortes viales y terraplenes produjo beneficios ecológicos, sociales y económicos muy buenos, lo que indica que la aplicación de la Ecoingeniería Vetiver tendrá unas amplias perspectivas.
 
 

Palabras clave: Pasto vetiver (Vetiveria zizanioides), Ecoingeniería Vetiver, Deslizamiento en Carreters
 
 

INTRODUCCIÓN

  • Guangdong, en la China meridional, está dominada por montañas y colinas, que responden por el 75% de la superficie total de la provincia. En reacción a la construcción de más caminos, el tránsito de vehículos ha aumentado substancialmente en los últimos 10 años. Viejos caminos reconstruidos y nuevas autopistas atraviesan las colinas y pasan por los valles formando una red de carreteras. Desafortunadamente, casi todos los caminos, particularmente los que se encuentran en zonas montañosas, están construidos sobre una matriz de suelo rojo expuesto a la intemperie y, por lo tanto, sus taludes de corte y relleno son muy inestables, desmoronados, feos y muy empinados (de 50 a casi 90 grados). El clima de Guangdong es de tropical a subtropical y los recientemente construidos terraplenes, cortes y taludes de las carreteras son muy erosionables y tienden a derrumbarse bajo los efectos de tormentas de alta intensidad. Esto no sólo bloquea el tránsito, sino que resulta muy caro, requiriéndose una gran cantidad de mano de obra para remover los sedimentos y el limo. De mayor importancia aun es que pone en peligro la seguridad de conductores, pasajeros y peatones. El método actual de protección de carreteras consiste principalmente en estructuras a base de piedra que son muy caras, carecen de beneficios ecológicos y forman "cicatrices de tierra". Además, las medidas que se basan en el uso de la piedra no ofrecen una protección de larga duración, puesto que quedan destruidas en unos doce años aproximadamente debido a la erosión gradual y a la exposición a la intemperie de las obras civiles, por lo que se hacen necesarias nuevas y más eficaces medidas (Zheng and Shen, 1998).

    Se ha demostrado internacionalmente que el pasto vetiver (Vetiveria zizanioides) es una especie muy eficaz para la estabilización de laderas empinadas y la reducción de inundaciones (Hengchaovanich, 1997; Truong y Hengchaovanich, 1997). El vetiver, un pasto perenne, es muy adaptable y altamente resistente a condiciones adversas. Puesto que crece rápidamente y forma un sistema radical masivo, es ideal para la conservación del suelo y el agua cuando se siembra como barrera a lo largo de las curvas de nivel (National Research Council, 1993; Truong, 1994). Desde 1990 hemos venido realizando una serie de experimentos y demostraciones utilizando el vetiver para el control de la erosión del suelo y para rehabilitar ecosistemas degradados, habiendo logrado casi siempre buenos resultados (Xia et al, 1996, 1997; Ao et al, 1993).

    La siembra de vetiver junto con especies locales de árboles, arbustos y hierbas agregando estructuras de ingeniería en casos en los que resultan necesarias, constituye el fundamento de la "Ecoingeniería Vetiver". Todos los experimentos y aplicaciones han mostrado que la Ecoingeniería Vetiver ofrece una mejor estabilización de taludes, mitiga más los fenómenos que afectan el medio ambiente y embellece más que el vetiver por sí solo. Aplicamos la Ecoingeniería Vetiver a la sección de Conghua de la Carretera Nacional (CN) N° 105, la sección de Tianluhu del Primer Anillo Periférico de Guangzhou y la sección de Huadu de la CN N° 106, en colaboración con la Oficina Administrativa de la Carretera Provincial de Guangdong, entre 1995 y 1998. El objetivo de este proyecto era diseminar esta tecnología y ampliarla sobre la base de nuestros logros anteriores, controlando al mismo tiempo los deslizamientos en las carreteras.

  • APLICACIONES AMBIENTALES

    Sección de Conghua de la CN No. 105
  • La sección de Conghua atraviesa las colinas de Nanling, una zona compuesta por granito que ha formado una capa profunda y suelta de suelo laterítico rojo. La región de Conghua es bien conocida por sus alta precipitación y tormentas frecuentes; tiene la mayor precipitación anual en Guangdong: hasta los 2.100mm. La temperatura anual media es de 21,4°C. La sección de Conghua tiene una superficie de rodamiento de 8 metros de ancho y es la sección más empinada, ventosa y angosta de la CN N° 105. Por lo tanto, cada vez que ocurre un deslizamiento el sedimento se apila sobre la superficie de la carretera, haciéndose ésta intransitable. Aunque algunos cortes y laderas están protegidos por muros de piedra de varios metros de alto, normalmente no ayudan mucho. Esta carretera constituye una arteria vial que conecta a Guangdong con el interior de la China, pero la sección de Conghua es la causa de la mayor parte del congestionamiento. Es imperativo buscar nuevas medidas para prevenir los deslizamientos, tales como la Ecoingeniería Vetiver. Se escogieron dos lugares a lo largo de esta carretera para la aplicación de la Ecoingeniería Vetiver: Liangkou y Lutian, en donde se han producido derrumbes de laderas y deslizamientos. La pendiente en Liangkou es de aproximadamente 25 grados y la de Lutian es más empinada: de 30 a 40 grados.
  • Sección de Tianluhu del Primer Anillo Periférico de Guangzhou
  • Guangzhou es la ciudad más grande de la China meridional. La temperatura media y la tasa de precipitación anuales son de 21,8ºC and 1.700 mm, respectivamente. El Primer Anillo Periférico es una carretera recién construida en las inmediaciones de la ciudad. Su sección de Tianluhu fue construida principalmente mediante el corte de colinas y el relleno de valles y es aquí donde seleccionamos dos laderas para la aplicación de la Ecoingeniería Vetiver: un talud superior por encima de la superficie de la carretera con un área de aproximadamente ¾ de hectárea y una elevación relativa de casi 70 m y un talud inferior por debajo de la superficie de la carretera, de aproximadamente ¼ de hectárea y 30 m de elevación. El talud superior consistía en un corte muy empinado, de hasta 50-60 grados e incluso de más de 60 grados en algunos sitios. Se componía de una matriz suelta y profunda de granito muy afectada por la intemperie; mostraba una severa erosión en el suelo y piedras sueltas que normalmente caían a la superficie de la carretera afectando la seguridad y la fluidez del tránsito. La parte inferior de un talud de relleno era aun peor que el talud superior. Era un talud del terraplén que se formó con materiales extraídos del talud superior y las colinas aledañas. Antes de aplicar la ecoingeniería, en la totalidad del talud se habían formado grandes fisuras y hondonadas bajo los efectos de la lluvia y la superficie de rodamiento se había fracturado y mostraba una brecha de 8 cm de ancho; todo el terraplén había comenzado a hundirse y el espaldón de la carretera estaba a punto de desplomarse. El Departamento de Carreteras de Guangdong estaba muy preocupado por las condiciones de peligro prevalecientes.
  • Propiedades del Suelo en las Laderas
  • Los suelos en los taludes de la carretera hacia arriba eran rojos de laterita, derivados del granito sin una capa superficial, sino con una subcapa con roca madre parcialmente afectada por la intemperie y sus fragmentos. Grava de más de 1 mm de diámetro constituía de un tercio a la mitad del peso total de los suelos (Tabla 1). Los suelos eran acídicos, muy infértiles y casi no contenían nutrimentos o materia orgánica. Había unas proporciones extremadamente bajas de N hidrolizable y K intercambiable y el P disponible era difícilmente detectable (Tabla 1). Estaban absolutamente desnudos y estériles antes de que se aplicara la Ecoingeniería Vetiver.

    Tabla 1: Características Básicas de los Suelos en los taludes

    Localización pH Materia orgánica Total 

    N

    N hidroliza-ble P disponi-ble K intercam-biable Gra-va a suelo
      H2O KCl (g/kg) (g/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (%)
    Liankou de la sección de Conghua  4,45 3,90 5,22 0,25 69,2 No detectable 1,98 46
    Lutian de la sección de Conghua  4,52 3,85 7,79 0,57 55,7 No detectable 3,33 54
    Talud superior de la sección de Tianluhu  5,80  

    4,01

    1,88 0,08 22,6 0,04 1,15 37
    Talud inferior de la sección de Tianluhu  4,72 3,96 3,61 0,13 23,6 0,04 2,36 39


     
     

  • MATERIALES Y MÉTODOS

  • Variamos las especies de plantas en la zona entre barreras de vetiver, de acuerdo con las distintas condiciones de cada sitio.

    En los taludes de Liangkou y Lutian se intercalaron la Zenia insignis y la Radermachera sinica entre las barreras de vetiver. En la superficie del talud de Liangkou se dejó un pequeño lote para control; no se sembró en él vetiver, sino árboles. Todos los materiales fueron sembrados en mayo de 1995.

    En la parte superior del talud superior de la sección de Tianluhu, se sembró Pinus elliotii, por su gran resistencia a la sequía. Se sembró Acacia auriculaeformis en el medio; en las partes rocosas, duras y casi verticales se establecieron las siguientes especies: A. richii, Zenia insignis, Radermachera sinica y Ficus benjamina; en las partes bajas se sembraron el Eucalyptus urophylla y el E. Camaldulensis. En la totalidad del talud superior se sembraron semillas de Milinis minutiflora, Lespedeza formosa y Sapium discolor. Se construyeron unas sencillas estructuras de obra civil sobresaliendo del talud inferior, primero; principalmente diques de tierra a lo largo de las curvas de nivel que se estabilizaron con sacos de arena. Se establecieron barreras de vetiver a lo largo de la parte situada por encima de los sacos de arena y se sembraron entre barreras A. Mangium y Syzgium cumini, así como Melaleuca leucadendra en la intersección de las dos laderas. Los materiales dispuestos en la sección de Tianluhu fueron sembrados en marzo de 1996, al mismo tiempo en que se aplicaron estiércol y un fertilizante completo de NPK al subsuelo (abonado básico). No se irrigó ni se roció en el momento de la siembra, ya que la primavera es estación lluviosa en Guangdong. Se aplicó un abono de superficie junto con fertilizantes dos veces en el mismo año. Se hizo una resiembra exhaustiva en las dos laderas en la primavera de 1997, incluyendo la introducción de enredaderas como Wedelia chinensis, Parthenocissus heterophylla y Pereskia aculeata.

    El vetiver se estableció antes que otras especies. El método para la siembra del vetiver es cavar zanjas poco profundas a lo largo de las curvas de nivel y luego sembrar haces de vetiver a menos de 15 cm. de distancia entre sí, cada haz con unas 3 o 4 cepas. Con la excepción de un pequeño lote, se aplicó estiércol a todo el talud para investigar los efectos de la fertilización en el crecimiento del vetiver.
     

  • RESULTADOS Y COMENTARIO

      1. Crecimiento del Vetiver en la Sección de Conghua y su Función en el Control de la Erosión

        Aunque la calidad del suelo en los dos sitios era muy deficiente, teniendo éstos poca fertilidad (Tabla 1), todas las especies de plantas pudieron sobrevivir y el vetiver progresó bien. En el talud de Liangkou el vetiver comenzó a formar barreras a los 65 días de haber sido sembrado (primera observación) y produjo un efecto preliminar en el control de la erosión por limo. Después de 130 días (segunda observación), se desarrollaron unas densas barreras de vetiver en el lote del vetiver, lo cual retuvo de 6 a 8 cm de sedimento. Hierbas de las inmediaciones, tales como la Ischaemum ciliare, la Miscanthus sinensis y helechos, irrumpieron en el talud formando colonias en él, lo cual transformó el talud originalmente rojo y desnudo en una alfombra de pasto verde y exuberante en 130 días. Sin embargo, ninguna hierba irrumpió en el lote de control y, además, de 2 a 3 cm de suelo de la superficie había sido arrastrado por el agua a pesar de que los mismos árboles, con la misma densidad, habían sido sembrados en ambos lotes. Es un hecho bien conocido que los bosques meramente artificiales sin hierbas o vegetación superficial tienen un reducido efecto en el control de la erosión.

        El crecimiento del vetiver en Lutian no fue tan bueno como en Liangkou (Tabla 2), porque las barreras en Liangkou habían saturado de agua el compost que se había aplicado, y no así las de Lutian; además, el talud en Liangkou era más suave y había más irradiación solar y humedad en el suelo que en Lutian. Todos estos factores pueden influir en el crecimiento y el desarrollo del vetiver (Xia y otros, 1994). Aunque las barreras en Lutian no se desarrollaron tan bien, fueron eficaces para inhibir la erosión y los deslizamientos y para embellecer la carretera.
         
         

        Tabla 2: Comparación de las Situaciones de Crecimiento del Vetiver

          1. Entre los taludes de Liangkou y de Lutian
          Primera observación   Segunda observación
        Lugar Tasa de Supervi-vencia (%) Altura media (m) Número promedio de cepas por haz   Altura media (m) Número promedio de cepas por haz Número de cepas del haz más grande
        Liangkou 96 1,2 10-20   1,8 20-30 75
        Lutian 92 0,8 7-10   1,5 10-15 26


         

        Ecoingeniería de Vetiver en la Sección de Tianluhu
        1. Efectos del Vetiver en el Control de la Erosión y la Estabilización de Laderas
          La primera investigación se realizó el 50º dia después de la siembra. La tasa de supervivencia del vetiver llegó al 98% y comenzaban a surgir nuevas cepas; las tasas de supervivencia de los árboles variaron del 85% al 95% y en su mayoría se desarrollaron bien. En la segunda investigación, 50 días después de la primera, se descubrió que ya el vetiver había formado barreras en fila. Hubo lluvias frecuentes, particularmente tormentas, en la primera mitad de 1996; aproximadamente en un 20% más que la precipitación media por muchos años. Una zanja de desagüe en el talud inferior fue destruida como resultado de las fuertes lluvias, pero en general el talud sufrió pocos daños debido a la presencia de unas barreras bien formadas. Además, la tendencia al resquebrajamiento y hundimiento de espaldones se había controlado completamente. El talud opuesto en la misma sección se usó como control y fue arrasado por la lluvia. Se formaron varias zanjas por erosión de 1-2 m de ancho, 1-1,5 m de profundidad y 10-20 m de largo, a pesar de que también estaba protegido por la Mimosa sepiaria, una especie de árbol pequeño que se usa normalmente para conservación del suelo y el agua en la China. El talud de control se fragmentó y estaba a punto de derrumbarse. Era obvio que el vetiver ofrecía una considerable protección de taludes.
          1.  

          Los resultados del talud superior fueron hasta cierto punto menos satisfactorios que los del talud inferior. Debido a su mayor declive y a que tenía un suelo más suelto, era más probable que se deteriorara ante el impacto de las tormentas. Sin embargo, en la plataforma que tenía de 4 a 5 m de ancho, en la parte inferior central del talud, donde el vetiver y otras plantas se desarrollaban densamente, se observó un control de la erosión y una estabilización del talud eficaces. La capacidad del talud de preservar la humedad aumentó de manera tangible, gracias a la aplicación de la Ecoingeniería de Vetiver. Según los resultados del análisis 6 meses después de la siembra, el contenido de agua de un suelo de 0-20 cm de profundidad en el talud protegido por el vetiver era del 14,2%, mientras que en el talud de control fue de sólo el 9,8%. El aumento de la humedad y la estabilización del talud fueron de beneficio para el establecimiento de especies de las inmediaciones. Tras el establecimiento del vetiver durante 100 días, por lo menos 10 especies vegetales locales habían irrumpido en los taludes. Estas hierbas, arbustos y árboles misceláneos han facilitado la prevención de deslizamientos y la estabilización de los taludes con el vetiver.

          Efecto de la Fertilización en el Crecimiento del Vetiver
          El vetiver puede soportar un ambiente muy estéril, aunque una aplicación adecuada de fertilizantes, especialmente en sus primeras etapas, puede promover significativamente su crecimiento mejorando el desarrollo de los tallos y la formación de las raíces que se necesitan para controlar la erosión. Las pruebas de fertilización realizadas en la sección de Tianluhu mostraron que 6 meses después de la siembra del vetiver, el número de tallos en las plantas que habían sido tratadas con fertilizantes era casi tres veces mayor que el de las plantas a las que no se les aplicaron. Además, la aplicación de fertilizantes también resultó eficaz para el crecimiento de los retoños y el desarrollo de las raíces. Comparando la parte fertilizada con la no fertilizada, la altura de las hojas aumentó en un 30-40% y la longitud de las raíces y el número de raíces de primer orden por haz también aumentaron claramente (Tabla 3). Sin embargo, el efecto de la fertilización en el número de raíces de primer orden por tallo no era notable; la diferencia entre las dos partes fue de sólo el 0,4% y por lo tanto no significativa, pero las raíces más finas y el número de pelos radiculares parecía mayor en el grupo que recibió tratamiento de fertilizantes que en el que no lo recibió.
           


        Tabla 3: Efectos de la Fertilización en las Condiciones de Crecimiento del
        Vetiver Sembrado en Taludes de la Carretera

        Tratamiento Tallos por haz Altura media de los retoños (cm) Altura media de las hojas (cm) Raíces de primer orden por haz Raíces de primer orden por cepa  Profundidad de la raíz (m)
        Con fertilizantes 18,4/4,4* 236/17,8 141/5,0 159,2/38,2 8,7/1,7 >1
        Sin fertilizantes 6,8/1,3 182/9,2 92/5,7 56,4/13,9 8,3/0,8 0,5-0,7
        LSD (0,05) 4,8 18,4 10,4 37,3 n,s, /

    * SD medio de 5 haces

      1. Mayor Diseminación y Aplicación de la Ecoingeniería del Vetiver

        En 1998 se sometió la Ecoingeniería del Vetiver a nuevas pruebas. En la primera mitad de este año, la aplicamos a la sección de Huadu de la CN Nº 106. Esta sección, que está en construcción, es un terraplén relleno con una matriz de granito. El declive es de aproximadamente 45 grados y la altura de 26 m. Se sembraron 16 barreras a lo largo de los dos taludes laterales; cada lado tenía ocho filas y cada fila tenía 1 km de longitud, para un total de 16 km de barreras. Este es el proyecto de mayor envergadura de Ecoingeniería de Vetiver que se haya ejecutado a lo largo de una carretera en la China a esta fecha y está protegiendo toda la sección. En abril de 1998 se usó el vetiver para reducir la velocidad del viento y estabilizar la arena que se desplazaba en el paso de una corriente de viento en la Isla de Donghai, Zhanjiang, ciudad costera de Guangdong. Ya se habían hecho varios intentos en el pasado para resolver el problema usando Casuarina equistifolia y otras especies, pero todos habían fracasado debido a las condiciones extremas de este ambiente con muy altas temperaturas en el verano y una arena muy móvil y seca. El vetiver se ha establecido con éxito en este lugar y ha soportado temperaturas hasta de 60ºC el verano pasado. Debido a que no se contaba con la cantidad suficiente de material para la siembra, no fue posible evaluar completamente los efectos plenos del vetiver en la estabilización de la arena que se desplazaba, pero el hecho de que sobrevivió en estas condiciones extremas en las que otras especies han fracasado nos ofrece un panorama prometedor.
         

        Costo de la Ecoingeniería de Vetiver

        Según el precio actual de mercado de Guangzhou (1998), el costo que tiene construir una estructura con base de piedra de 100 m² para la protección de la carretera en Renminbi es de aproximadamente 4.000-5.000 yuanes, o sea de US$480 a US$600, mientras que el costo de la técnica vetiver es de sólo 600-800 yuanes, lo cual equivale a US$72-$96 (Tabla 4). De tal manera, el costo que tiene estabilizar con Ecoingeniería de Vetiver es sólo de un 12% a un 20% del costo que tiene la estabilización con piedra. Aunque normalmente hay costos suplementarios por servicios de ingeniería civil, al aplicarse la Ecoingeniería de Vetiver el costo total es siempre mucho menor que el de un programa basado sólo en el uso de la piedra.


    Tabla 4: Comparación de Costos Entre el de la
    Ecoingeniería de Vetiver y el de la Ingeniería con Base en la Piedra*

    Tipo de ingeniería Materia prima Razón de mano de obra Razón de administración Otros Total
    Ingeniería con base en la piedra  3000-3500 500-600 200-300 300-500 4000-5000
    Ecoingeniería del Vetiver 350-400 50-60 100-150 50-100 600-800

    *Todos los valores son en yuanes/100 m2

    REFERENCIAS


    Ao, H.X, He, D.Q, y Xia, H.P (1993) A trial on vetiver planted in soil erosion regions of East Guangdong. Guangdong Agriculture Science, (4): 28-29

    Hengchaovanich, D. (1997) Slope stability enhancement and erosion mitigation by vetiver grass in engineering applications. The Vetiver Network-1997 Annual Report. 43-51

    National Research Council (1993) Vetiver grass: a thin green line against. Washington, D C: National Academy Press. 1-92

    Truong, P.N.V. (1994) Vetiver grass, its potential in the stabilisation and rehabilitation of degraded and Saline lands. En: V. R. Squire y A. T. Ayoub (compilador). Halophytes as resource for livestock and for rehabilitation of degraded lands, Kluwer Academics Publisher, Países Bajos. 293-296

    Truong, P.N.V. y Hengchaovanich, D (1997) Application of the Vetiver Grass system in land stabilisation, erosion and sediment control in civil construction. Proc. Southern Region Symposium. Toowoomba, November 1997 Departamento de Carreteras de Queensland.

    Xia, H.P, Ao, H.X, y He, D.Q (1994) Effects of environmental factors on vetiver grass growth. Chinese Journal of Ecology, 13, (2) 23-26

    Xia, H P, Ao, H X, He, D Q, Liu, S Z, y Chen, L J (1996) A study on vetiver grass in soil amelioration, and soil and moisture conservation. Tropical Geography, 16, (3) 265-274

    Xia, H P, Ao, H X, Liu, S Z, y He, D Q (1997) Vetiver grass--an ideal species for soil and water conservation. Ecological Science, 16, (1) 75-84

    Zheng, D, y Shen Y C (1998) Studies on process, restoration and management of the degrading slopelands--a case study of purple soil slopelands in The Three Gorges areas. Acta Geographica Sinica, 53, 116-121

    Traducción al español de la versión original en inglés: Orlando García-Valverde, Interidiom S.A., Costa Rica, 1999.