Bogotá - Ciencias Agrarias - Doctorado en Ciencias Agrarias · 2026

Incertidumbre en la determinación y espacialización del régimen de humedad del suelo : caso aplicado a la altillanura plana - Departamento del Meta

El régimen de humedad del suelo constituye un atributo fundamental para la clasificación taxonómica y para la comprensión de los procesos edafoclimáticos que regulan la disponibilidad de agua para las plantas. Sin embargo, su determinación en regiones tropicales presenta un grado considerable de incertidumbre, asociado principalmente con la limitada disponibilidad de información climática y edáfica, la variabilidad temporal de las condiciones ambientales y la simplificación de los procesos físicos representados en los modelos. En este contexto, el objetivo del estudio fue evaluar la incertidumbre asociada con la determinación y espacialización del régimen de humedad del suelo en la Altillanura plana de los departamentos del Meta y Vichada, Colombia, mediante la incorporación de análisis de sensibilidad climática y edáfica. Durante un periodo de doce meses, se monitoreó el contenido de humedad del suelo en ocho sitios distribuidos a lo largo de un transecto regional, desde el sector oriental del departamento del Meta hasta el occidente del Vichada. En cada sitio se instalaron tres sensores Campbell Scientific CS616, ubicados a diferentes profundidades del perfil conforme a la textura tomada en campo. A partir de los registros diarios de humedad se determinó el régimen de humedad observado en cada localización, de acuerdo con los criterios establecidos por la taxonomía de suelos de los Estados Unidos. Los regímenes observados se compararon con los estimados mediante el modelo determinístico edafoclimático de Newhall, desarrollado para apoyar la clasificación de los regímenes de humedad del suelo. El modelo utiliza como variables de entrada la precipitación, la temperatura del aire y la capacidad de agua disponible en la sección de control de humedad del suelo. La información climática se obtuvo de los productos CHIRPS, para precipitación, y ERA5-Land, para temperatura del aire. La capacidad de agua disponible se calculó a partir de las propiedades físicas medidas en los perfiles de los sitios instrumentados. La correspondencia entre los regímenes de humedad observados y modelados se evaluó mediante una tabla de contingencia y el coeficiente Kappa de Cohen. Adicionalmente, se realizaron análisis de sensibilidad para determinar el efecto de la temporalidad climática y de la capacidad de almacenamiento de agua del suelo sobre la clasificación obtenida con el modelo. Para evaluar la sensibilidad frente a la temporalidad climática, se fijó una capacidad de agua disponible de 40 mm y se ejecutó el modelo utilizando diferentes periodos climáticos: octubre de 2023 a septiembre de 2024, enero a diciembre de 2023, 2024 y la normal climática 1991-2020. Por su parte, para evaluar la sensibilidad frente a la capacidad de agua disponible, se mantuvieron constantes los datos correspondientes a la normal climática 1991-2020 y se modificó la lámina de almacenamiento edáfico, considerando valores de 40, 100, 150 y 200 mm. Asimismo, se realizaron simulaciones empleando la capacidad de agua disponible calculada específicamente para cada sitio. Los resultados de cada escenario se compararon con el régimen de humedad observado. Con base en los resultados obtenidos en los sitios instrumentados, se simuló la distribución espacial del régimen de humedad del suelo mediante la aplicación por pixel del modelo de Newhall, con una resolución espacial de 1 km², para los departamentos del Meta y Vichada. Para ello, se utilizaron capas ráster de precipitación y temperatura derivadas de las mismas fuentes climáticas empleadas en el análisis puntual. La distribución espacial de la capacidad de agua disponible se estimó a partir de información proveniente de 157 perfiles incluidos en estudios pedológicos existentes. Con estos datos se generó una superficie ráster mediante el método de interpolación de distancia inversa ponderada. Finalmente, para analizar los cambios espaciales en la clasificación del régimen de humedad, se compararon los mapas obtenidos para los diferentes periodos climáticos y para los escenarios con capacidades de agua disponible constantes de 40, 100, 150 y 200 mm. Este procedimiento permitió identificar áreas con clasificación estable y zonas sensibles a las variaciones climáticas y edáficas, consideradas como sectores de mayor incertidumbre espacial. Para simular la distribución de los regímenes de humedad del suelo bajo condiciones futuras de cambio climático, se aplicó el modelo de Newhall utilizando el escenario SSP5-8.5, considerado uno de los escenarios de mayores emisiones y forzamiento radiativo. Como variables climáticas de entrada se emplearon las series anuales de precipitación y temperatura media del aire correspondientes al periodo 2021-2100, obtenidas de la Cuarta Comunicación Nacional de Cambio Climático de Colombia, elaborada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). La capacidad de agua disponible del suelo se incorporó mediante la superficie ráster generada previamente a partir de la información de los perfiles de suelo. Con estos insumos, el modelo se ejecutó a escala espacial para estimar la distribución futura de los regímenes de humedad del suelo y analizar sus posibles cambios durante el siglo XXI. Los resultados evidenciaron que el desempeño del modelo depende en gran medida de la parametrización edáfica. Bajo condiciones de diferentes láminas de capacidad de agua disponible cercanas a las observadas en campo (≈ 40 mm), el modelo alcanzó una exactitud global del 75 % y un coeficiente Kappa de κ =0,50, indicando una concordancia moderada entre clasificaciones observadas y simuladas. Sin embargo, al incrementar la capacidad de agua disponible, el desempeño disminuyó progresivamente, con exactitudes de 63 %, 50 % y 25 %, y valores de Kappa de 0.25, 0.00 y -0.50 para escenarios de 100, 150 y 200 mm, respectivamente, evidenciando una sobreestimación sistemática de condiciones de mayor almacenamiento de agua en el suelo. A escala espacial, la clasificación del régimen de humedad del suelo presentó variaciones de hasta 32.89 % del área en función de la capacidad de agua disponbile, confirmando la alta sensibilidad del modelo a este parámetro. En particular, el régimen údico aumentó de aproximadamente 52.46 % a más del 80 % del área bajo mayores valores de capacidad de agua disponible, mientras que el régimen ústico disminuyó de 45.94 % a menos del 20 %. Estos resultados evidenciaron que la capacidad de almacenamiento hídrico del suelo constituyó el principal factor de control en la simulación del régimen de humedad con el modelo de Newhall. Bajo el escenario de cambio climático SSP5-RCP8.5, los resultados indican una tendencia hacia la intensificación del déficit hídrico y cambios en la distribución espacial del régimen de humedad, asociados principalmente al incremento de la temperatura del aire y a modificaciones en el balance hídrico del suelo, conforme al modelo de Newhall. Estos cambios sugieren una posible transición hacia condiciones más restrictivas para la disponibilidad de agua en el suelo en determinadas zonas de la Orinoquia colombiana. En síntesis, los resultados demostraron que la capcaidad de agua disponible fue la principal fuente de incertidumbre en la determinación del régimen de humedad del suelo, superando la influencia de los datos climáticos. Asimismo, evidencian limitaciones del modelo de Newhall para representar la complejidad edafoclimática de sistemas tropicales cuando se emplean parámetros generalizados. Este estudio aporta un marco metodológico robusto para la evaluación del humedad edáfica bajo condiciones de alta incertidumbre y resalta la necesidad de incorporar parametrizaciones edáficas específicas y escenarios climáticos para la modelación en suelos tropicales. (Texto tomado de la fuente)