FACULTAD DE FILOSOFÍA Y LETRAS

DEPARTAMENTO DE GEOGRAFÍA

CAMBIOS EN LA COBERTURA DE PASTIZALES

PAMPEANOS SEMIÁRIDOS EN SAN LUIS

(ARGENTINA), Y SU RELACIÓN CON VARIABLES

CLIMÁTICAS Y AMBIENTALES.

ANÁLISIS MULTITEMPORAL MEDIANTE

TELEDETECCIÓN Y SIG.

Tesis Doctoral presentada por:

MANUEL RODOLFO DEMARÍA

Bajo la dirección de:

INMACULADA AGUADO SUÁREZ

Profesora Titular de Escuela Universitaria

Alcalá de Henares, Madrid

Mayo de 2008

A Florencia, por su apoyo incondicional.

A mis hermanos Laura, Diego y Juan Pablo, por los momentos vividos.

A mi padre, por su ejemplo de superación.

A mamá, porque sin ella ninguno de nosotros hubiéramos logrado nada.

i

Agradecimientos

La presente Tesis Doctoral no hubiera sido culminada sin el aporte de numerosas

instituciones y personas. Ha sido desarrollada en el Departamento de Geografía de la

Universidad de Alcalá, dentro del programa de doctorado Cartografía, SIG y

Teledetección, al cual agradezco la acogida y estímulo recibidos.

En primer lugar quisiera agradecer a mi directora de tesis la Dra. Inmacula

Aguado Suárez por su orientación y aportes durante el proceso de elaboración de la

tesis. Le agradezco sus acertadas correcciones y sugerencias, y el haberme tomado

como uno de sus estudiantes a pesar de los numerosos compromisos que tenía.

Agradezco al Dr. Emilio Chuvieco Salinero el haberme facilitado el ingreso al

programa de doctorado de la Universidad de Alcalá, y por sus aportes y lectura crítica

del Trabajo de Investigación Tutelado.

A todos mis compañeros de postgrado, con quienes he compartido momentos muy

agradables y de quienes he recibido siempre que lo he requerido una ayuda

desinteresada.

El presente trabajo no hubiera sido posible de desarrollar sin la ayuda de los

integrantes del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), los cuales me

apoyaron en todo momento. Especialmente quisiera agradecer al Ing. Agr. Juan Carlos

Echeverría los datos aportados a esta investigación y el permitirme usar sus registros

originales. También por sus sugerencias en los análisis estadísticos y acertados

comentarios. Al Dr. Diego F. Steinaker por los aportes en el desarrollo del capítulo 2

que facilitaron su publicación y todas sus sugerencias y comentarios. Al Ing. Claudio

Saenz y a la Ing. en Rec. Nat. Vanina Gómez Hermida por los datos enviados y su

apoyo desde Argentina cada vez que fue requerido. A la Ing. Agr. Karina Frigerio por

las recomendaciones estadísticas y al Prof. Carlos Bonzano por facilitarme toda la

información disponible en formato digital del laboratorio de SIG y Teledetección de la

EEA San Luis. Finalmente, al Dr. Alfredo Derlys Collado por sus consejos, datos

ii

brindados y aliento, y al Dr. Carlos Rossanigo por todo su apoyo desde la Dirección de

la EEA INTA San Luis y su motivación para venir a estudiar a España.

Agradezco al Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) por haberme

otorgado los medios económicos para mi estancia en España. Al Smithsonian Institution

por la donación de una de las imágenes del mosaico de 1973 y a la universidad de

Maryland por ceder las imágenes correspondientes al mosaico de 1989 y otra de las

imágenes del mosaico de 1973. Agradezco a la Comisión Nacional Espacial Argentina

(CONAE) por ceder todas las imágenes necesarias para la realización de los mosaicos

de 1997 y 2007.

También quiero agradecer a los integrantes del Tribunal de Evaluación, a quienes

corresponde el mérito de juzgar el trabajo, establecer un ámbito de debate y contribuir

con sus apreciaciones a una potencial mejora de la tesis.

iii

RESUMEN

Los pastizales pampeanos de Argentina constituyen el ecosistema de pastizales

naturales más extenso de Suramérica y unos de los ambientes más amenazados del

mundo. En los últimos 150 años su fisonomía ha sido transformada profundamente por

la agricultura y la ganadería. Actualmente, casi la totalidad de las tierras con aptitud

agrícola han sido convertidas en campos de cultivo. Solo los pastizales semiáridos del

área occidental de la Pampa Interior han sufrido un proceso de reemplazo mucho menor

debido a fuertes restricciones edáficas y climáticas. Sin embargo, en la última década

del siglo XX se produce un intenso proceso de conversión en los pastizales pampeanos

semiáridos de San Luis, no existiendo información sobre la cobertura y los patrones de

cambio. Conocer las tasas de reemplazo y fragmentación de estos pastizales, y su

relación con las características edáficas y climáticas, resulta relevante para identificar

áreas de conservación y planear el manejo sustentable de la región. En términos

generales esta tesis doctoral ha sido desarrollada a través de dos análisis realizados a

escalas diferentes. El primer análisis de ámbito local, considera una superficie de 4129,9

km2 durante un período de 16 años. Se utilizaron cinco imágenes Landsat (1985, 1992,

1997, 1999, 2001), para cuantificar las áreas de pastizal pampeano reemplazado por

cultivos de cosecha o pasturas exóticas y los patrones de cambio sufridos en la zona de

pastizales naturales con mayor relevancia ecológica de San Luis. El segundo análisis,

abarca una superficie de 20290 km2 durante un período de 34 años. En este caso, se

utilizaron cuatro mosaicos de imágenes Landsat (1973, 1989, 1997, 2007), para realizar

un análisis más amplio tanto espacial como temporalmente. La metodología de trabajo

combina técnicas de detección de cambios con imágenes de satélite, clasificaciones

mixtas, borrosas, análisis lineal de mezclas espectrales, herramientas SIG, análisis

geoestadísticos (kriging) y modelos de regresión logística binomial. En el estudio local

observamos que entre 1985 y 2001 el área cubierta por pastizales naturales fue reducida

del 92,6% al 43,8%, y la tasa de transformación anual se incrementó significativamente

del 1,4 al 10,9%. Asimismo, aumentó el porcentaje de suelo desnudo y la fragmentación

del paisaje principalmente en las áreas con mayor aptitud agrícola. Por otro lado, las

parcelas de grandes dimensiones (mayores a 1000 ha) son las que presentaron mejor

condición ecológica. Por su parte, en el análisis regional observamos que en 1973 los

pastizales cubrían el 91% del área de estudio y fueron reducidos al 66,6% en 2007. La

iv

tasa de transformación anual se incrementó del 0,32% al 1,45% entre el período 1973-

97, para luego caer al 1,41% en el último periodo analizado (1997-2007). El nivel de

reemplazo en las áreas con mayor aptitud agrícola fue mayor al de las áreas con

limitaciones edáficas y climáticas más severas. Las fincas de grandes dimensiones

(>2500 ha) representan el 70% del área total y su tasa de reemplazo fue menor al de las

fincas pequeñas (<1000 ha). Entre los elementos que pueden explicar estas tendencias

hemos encontrado que el aumento de las precipitaciones en los últimos 40 años del siglo

XX ha sido importante y consecuentemente cultivos y pasturas pasaron de ocupar del

3,9% (796,1 Km2) del área de estudio en 1973, al 30,7% (6227,3 Km2) en el 2007.

Ambas coberturas tuvieron una ganancia total de 5449,8 Km2 (26,9%) en el período

analizado. Los mayores cambios observados se produjeron en áreas con precipitaciones

medias anuales superiores a 550 mm, observándose una fuerte correlación entre el

aumento de las precipitaciones y las ganancias de cultivo (ROC= 0.81). Por el contrario,

el porcentaje medio de suelo desnudo y el área ocupada por dunas se redujo

paulatinamente entre 1973 y 2007. Sin embargo, en todas las fechas analizadas los

cultivos y pasturas presentaron porcentajes de suelo desnudo superiores a los

observados en los pastizales naturales. Los resultados de este estudio demuestran que

análisis multitemporales relacionados con variables climáticas, edáficas y agronómicas,

son esenciales para comprender las causas y consecuencias de los cambios observados.

ABSTRACT

The pampas in Argentina constitutes the greatest grassland ecosystem in South

America and one of the most endangered environments of the world. In the past 150

years, this ecosystem was severely transformed by agriculture and cattle breeding.

Nowadays, almost the total area with aptitude for agriculture has been converted to crop

lands. Only the semiarid grasslands of the western Inland Pampa have suffered a much

lesser impact due to strong soil and climatic restrictions. However, in the last decade of

the XX century the grasslands located in the province of San Luis were rapidly

converted to croplands or pasture, and almost no information is available on their

distribution and spatial patterns. Understanding rates of natural grassland transformation

and fragmentation, and their relation to soil and climatic characteristics is relevant for

v

identifying potential conservation sites for sustainable management and land-use

planning. Broadly, this dissertation has been developed by analyzing this problem at

two different levels. The first analysis focused at a local level and covers 4129.9 km2

during a 16 year period. Five Landsat images (1985, 1992, 1997, 1999, and 2001) were

used to quantify the amount of natural grassland areas replaced by exotic pastures or

crops, and to analyze the pattern and rate of change of the most ecological relevant San

Luis grasslands. The second analysis is broader and covers 20290 km2 during a 34 year

period. In this case, Landsat images mosaic (1973, 1989, 1999, and 2007) were used to

make a wider regional analysis. Mixed and fuzzy classification, spectral mixed analysis,

geostatistical methods (kriging), and binomial logistic regression models were used in

the analysis. At the local level, we observed that natural grassland cover was reduced

from 84.5 to 37.8%, and the annual transformation rate increased significantly from 1.4

to 10.9% from 1985 to 2001. Furthermore, proportions of bare soil and incidence of

fragmentation increased, especially in the most agronomic productive areas. On the

other hand, big paddocks (>1000 ha) presented better ecological conditions. At the

regional level, we observed that 91% of the area was covered by grassland in 1973.

Since then, the proportion of grassland area was reduced to 66.6% by 2007. The annual

transformation rate increased from 0.32% to 1.45% between 1973 and 1997, and then

decreased to 1.41% in the last analyzed period (1997-2007). The replacement was

bigger in the areas with better agronomic conditions than in areas with strong soil and

climate limitations. Big farms (>2500 ha) represent the 70% of the study area and their

annual transformation rate was lesser than the observed in small farms (<1000 ha). The

increase in precipitation during the last 40 years of XX century had been important and

it caused that crops and pastures increase from 3.9% (796.1 Km2) in 1973 to 30.7%

(6227.3 Km2) in 2007. Both cover types together gained 5449.8 Km2 (26.9%) in the

period analyzed. Major changes were observed in areas where precipitations were

higher than 550 mm, and crops showed a strong correlation to precipitation (ROC=

0.81). In contrast, bare soil percentages and dunes were gradually reduced between

1973 and 2007. However, crops and pastures presented more bare soil percentages than

grassland in all the images analyzed. The results demonstrate that a multi-scaled

research approach that intertwines climate, soil and agronomic variables is essential for

understanding the causes and consequences of the observed changes.

vi

Indice de Contenidos

Dedicatoria........................................................................................................................ i Agradecimientos............................................................................................................... ii RESUMEN ...................................................................................................................... iv ABSTRACT ..................................................................................................................... v CAPÍTULO 1: Aspectos Introductorios....................................................................... 1

1.1. Introducción y Justificación .................................................................................. 2 1.2. Objetivos................................................................................................................ 5

1.2.1. Objetivos Específicos ..................................................................................... 5 1.3. Caracterización de los pastizales del Río de la Plata............................................. 6

1.3.1. Clima ............................................................................................................ 10 1.3.2. Subdivisión Regional.................................................................................... 11

1.4. Caracterización de los pastizales pampeanos de San Luis .................................. 15 1.4.1. La provincia de San Luis: Localización del área de estudio ........................ 15 1.4.2. Pastizales pampeanos semiáridos de San Luis ............................................. 16 1.4.3. Clima ............................................................................................................ 20 1.4.4. Suelos ........................................................................................................... 21

1.5. Teledetección y pastizales ................................................................................... 21 1.6. Organización de la tesis....................................................................................... 24

CAPÍTULO 2: Reemplazo y fragmentación de pastizales pampeanos semiáridos en el área de mayor relevancia ecológica de San Luis............................................... 26

2.1. Resumen .............................................................................................................. 27 2.2. Abstract................................................................................................................ 27 2.3. Introducción......................................................................................................... 28 2.4. Área de estudio .................................................................................................... 30 2.5. Métodos ............................................................................................................... 32

2.5.1. Procesamientos previos de las imágenes ...................................................... 32 2.5.2. Cambios en la cobertura de la tierra ............................................................. 34 2.5.3. Información Auxiliar .................................................................................... 37 2.5.3.1. Suelo desnudo............................................................................................ 37 2.5.3.2. Fragmentación parcelaria .......................................................................... 38

2.6. Resultados............................................................................................................ 38 2.6.1. Cambios en la cobertura de la tierra ............................................................. 38 2.6.2. Suelo desnudo............................................................................................... 42 2.6.3. Fragmentación parcelaria ............................................................................. 42

2.7. Discusión ............................................................................................................. 44 CAPÍTULO 3: Cartografía de cambios en pastizales pampeanos semiáridos de San Luis y su relación con diferencias edáficas y limitaciones agronómicas .......... 49

3.1. Resumen .............................................................................................................. 50 3.2. Abstract................................................................................................................ 50 3.3. Introducción......................................................................................................... 51 3.4. Área de estudio .................................................................................................... 55 3.5. Métodos ............................................................................................................... 56

3.5.1. Análisis digital de imágenes ......................................................................... 56 3.5.2. Procesamiento de las imágenes .................................................................... 57 3.5.3. Cartografía de usos del suelo........................................................................ 58 3.5.4. Detección de cambios................................................................................... 60 3.5.5. Generación de Información auxiliar ............................................................. 62

vii

3.5.5.1. Capacidad de uso y limitaciones agronómicas .......................................... 63 3.5.5.2. Parcelamiento ............................................................................................ 65

3.6. Resultados............................................................................................................ 67 3.6.1. Cartografía de usos del Suelo ....................................................................... 67 3.6.2. Detección de cambios. Cambio neto ........................................................... 69 3.6.3. Cambio total, intercambio, ganancias y pérdidas ......................................... 71 3.6.4. Capacidad de uso y limitaciones agronómicas ............................................. 74 3.6.5. Parcelamiento ............................................................................................... 75

3.7. Discusión ............................................................................................................. 77 CAPÍTULO 4: Cambios en la cobertura de la tierra de los pastizales pampeanos de la provincia de San Luis y su relación con variables climáticas.......................... 82

4.1. Resumen .............................................................................................................. 83 4.2. Abstract................................................................................................................ 83 4.3. Introducción......................................................................................................... 84 4.4. Área de estudio .................................................................................................... 87

4.4.1. Consideraciones climáticas .......................................................................... 88 4.5. Métodos ............................................................................................................... 90

4.5.1. Precipitaciones históricas ............................................................................. 90 4.5.2. Análisis digital de imágenes ......................................................................... 91 4.5.3. Precipitaciones y cambios del paisaje .......................................................... 94

4.6. Resultados............................................................................................................ 97 4.6.1. Precipitaciones históricas ............................................................................. 97 4.6.2. Análisis digital de imágenes ......................................................................... 97 4.6.3. Precipitaciones y cambios del paisaje .......................................................... 98

4.7. Discusión ........................................................................................................... 101 CAPÍTULO 5: Análisis de procesos de desertificación en los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis .......................................................................... 106

5.1. Resumen ............................................................................................................ 107 5.2. Abstract.............................................................................................................. 107 5.3. Introducción....................................................................................................... 108 5.4. Área de estudio .................................................................................................. 112 5.5. Métodos ............................................................................................................. 114

5.5.1. Análisis lineal de mezclas espectrales ........................................................ 115 5.5.2. Relación entre coberturas del terreno y porcentajes de suelo desnudo ..... 118 5.5.3. Relación entre porcentajes de suelo desnudo y precipitaciones ................. 119

5.6. Resultados.......................................................................................................... 120 5.6.1. Análisis lineal de mezclas espectrales ........................................................ 120 5.6.2. Relación entre coberturas del terreno y porcentajes de suelo desnudo ..... 123 5.6.3. Relación entre porcentajes de suelo desnudo y precipitaciones ................. 125

5.7. Discusión ........................................................................................................... 126 CAPÍTULO 6: Conclusiones ..................................................................................... 130

6.1. Recomendaciones .............................................................................................. 133 6.2. Líneas futuras de investigación ......................................................................... 134

Referencias .................................................................................................................. 136

viii

Lista de Figuras

Fig. 1. 1. Ubicación de los pastizales del Río de la Plata y del área de estudio ............... 9 Fig. 1. 2. Fotografías representativas de los diferentes tipos de ambientes.................... 19 Fig. 2. 1. Ubicación del área de estudio del capítulo 2................................................... 31

Fig. 2. 2. Esquema de clasificación de las imágenes...................................................... 35

Fig. 2. 3. Distribución de los tipos de cobertura consideradas. ...................................... 40

Fig. 2. 4. Cambios de pastizales naturales y cultivos. .................................................... 41

Fig. 2. 5. Porcentaje de suelo desnudo en áreas de pastizal y cultivo. ........................... 42

Fig. 3. 1. Ubicación del área de estudio del capítulo 3................................................... 55

Fig. 3. 2. Distribución catastral. ..................................................................................... 66

Fig. 3. 3. Distribución de los tipos de cobertura del terreno. ......................................... 68

Fig. 3. 4. Cambios en las superficies ocupadas por pastizales y cultivos....................... 69

Fig. 3. 5. Comparación de las tasas de reemplazo anual. ............................................... 71

Fig. 3. 6. Contribución al cambio neto de pastizales y cultivos. .................................... 72

Fig. 3. 7. Análisis de tendencia espacial......................................................................... 73

Fig. 3. 8. Número de fincas y área cubierta por pastizales. ............................................ 76

Fig. 3. 9. Porcentaje de pastizal natural y cultivo según tamaños de fincas................... 76

Fig. 4. 1. Ubicación del área de estudio del capítulo 4................................................... 88

Fig. 4. 2. Caracterización pluviométrica......................................................................... 90

Fig. 4. 3. Promedio anual de precipitaciones y tendencia. ............................................. 95

Fig. 4. 4. Incremento de las precipitaciones. .................................................................. 98

Fig. 4. 5. Cobertura de cultivos y pasturas exóticas según precipitaciones.................. 100

Fig. 4. 6. Ganancias de cultivos y pasturas en relación a las precipitaciones............... 101

Fig. 5. 1. Ubicación del área de estudio del capítulo 5................................................. 114

Fig. 5. 2. Porcentajes de suelo desnudo........................................................................ 121

Fig. 5. 3. Porcentaje medio de suelo desnudo tendencia. ............................................. 122

Fig. 5. 4. Área cubierta por dunas y lagunas. ............................................................... 122

Fig. 5. 5. Porcentaje promedio de suelo desnudo superior al 30%............................... 123

Fig. 5. 6. Porcentaje medio de suelo desnudo en áreas de pastizal y cultivo. .............. 124

Fig. 5. 7. Regresiones lineales entre porcentajes de suelo desnudo y precipitaciones. 125

ix

Lista de Tablas

Tabla 2. 1. Superficie de pastizales convertidos a cultivos. ........................................... 41

Tabla 2. 2. Caracterización de las parcelas del área de estudio...................................... 43

Tabla 2. 3. Superficie de pastizales y cultivos según tamaño de parcelas...................... 44

Tabla 3. 1. Imágenes Landsat utilizadas en el estudio y fecha de adquisición............... 57

Tabla 3. 2. Descripción de los tipos de cobertura del terreno. ....................................... 59

Tabla 3. 3. Matriz de tabulación cruzada según Pontius et al. (2004)............................ 61

Tabla 3. 4. Precisión del productor y precisión del usuario. ......................................... 67

Tabla 3. 5. Superficie y porcentaje de área cubierta por cada tipo de cobertura............ 67

Tabla 3. 6. Superficie y porcentaje de pastizales convertidos a cultivos........................ 70

Tabla 3. 7. Ganancias, pérdidas, intercambio, cambio neto y cambio total ................... 72

Tabla 3. 8. Superficie de pastizal natural y cultivo en cada Unidad fisonómica............ 75

Tabla 3. 9. Número y tamaño de las fincas .................................................................... 77

Tabla 4. 1. Imágenes Landsat utilizadas y fecha de adquisición.................................... 91

Tabla 4. 2. Descripción de los tipos de cobertura del terreno ........................................ 92

Tabla 4. 3. Precisión del productor y precisión del usuario ........................................... 93

Tabla 4. 4. Área cubierta por diferentes niveles de precipitación .................................. 99

Tabla 4. 5. Superficie de cultivos y pasturas para cada nivel de precipitación .............. 99

Tabla 4. 6. Ganancias de cultivos y pasturas entre 1973-2007 según precipitaciones. 100

Tabla 4. 7. Regresión logística entre ganancias de cultivo/pastura y precipitaciones.. 101

Tabla 5. 1. RMS observados en cada imagen clasificada a partir del ALME.............. 118

Tabla 5. 2. Superficie de suelo desnudo en áreas de pastizal y cultivo ........................ 125

x

CAPÍTULO 1:

ASPECTOS INTRODUCTORIOS

1

1.1. Introducción

Los cambios en el uso de la tierra pueden provocar una rápida transformación de

grandes extensiones de ecosistemas naturales. La fragmentación y pérdida de hábitats

naturales se encuentra intensamente extendida a escala global, y plantea la mayor

amenaza para la conservación de la biodiversidad (Solué, 1986; Kareiva et al., 1993;

Edwards et al., 1994; Laurance y Bierregaard, 1997; Sala et al., 2000; Thuiller et al.,

2006; Wilby et al., 2006). Los mayores problemas ambientales que afectan al planeta,

como el incremento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera (Woodwell et

al., 1983; Houghton y Hackler, 2000), la alteración del clima (Arendt et al. 2002; Clark

et al. 2002), la introducción de especies exóticas (Sala et al., 2000), y los cambios en las

coberturas y usos del terreno (Novacek y Cleland, 2001; Brook et al., 2003) pueden

provocar impactos significativos en la biodiversidad (Vitousek 1994; Sala et al., 2000;

Novacek y Cleland, 2001; Brooks et al., 2002; Thuiller et al., 2006). Este último factor,

es considerado por muchos autores como el principal responsable de la pérdida de

biodiversidad y de hábitats naturales (Vitousek, 1994; Sala et al., 2000).

El proceso de destrucción de hábitats posee no solo efectos en la extinción de

especies sino que, a través de la extinción local de especies dominantes (Tilman et al.,

1994), puede producir efectos desconocidos a escala global a causa del impacto en la

integridad funcional de los ecosistemas (Chapin et al., 1992; Franklin, 1993). La

conversión de ecosistemas naturales en campos de cultivo o pasturas para producción

ganadera intensiva es uno de los principales factores que determinan la fragmentación

de los hábitats y pérdida de la biodiversidad. Este impacto humano ha sido sustancial en

prácticamente todos los tipos de ambientes naturales (Vitousek et al., 1997), y sus

efectos sobre los pastizales naturales del planeta sumamente significativo debido a la

aptitud de estos ecosistemas para la implementación de prácticas agrícola-ganaderas.

Actualmente, los pastizales son considerados como el ecosistema más amenazado de

América (Samson y Knopf, 1994; Schlichter et al., 1997), y constituyen uno de los

ecosistemas más amenazados y menos protegidos a nivel mundial.

La región Pampeana Argentina y la región de los Campos de Uruguay y Brasil,

designadas en su conjunto por Soriano (1991) como Pastizales del Río de la Plata,

2

constituyen el ecosistema más extenso de pastizal de América del Sur, y uno de los

pocos ecosistemas de gramíneas ubicados en áreas templado-húmedas en el mundo. La

aptitud para el uso agropecuario de esta región ha determinado su temprana ocupación

por ganaderos y agricultores. Especialmente en los últimos 150 años su fisonomía se ha

transformado profundamente, con un continuo avance de la frontera agropecuaria desde

el este húmedo hacia el oeste semiárido (León et al., 1984; Viglizzo et al., 2001).

Durante el siglo XX, casi la totalidad de las tierras con aptitud agrícola han sido

convertidas en campos de cultivos (León et al., 1984), siendo los pastizales pampeanos

el ecosistema con mayor proporción de pérdida de naturalidad del Cono Sur de América

(Schlichter et al., 1997). El análisis del estado de conservación de las ecoregiones de

América Latina y El Caribe realizado por la WWF con apoyo del Banco Mundial

(Dinerstein et al., 1995), otorga a la región pampeana la categoría “en peligro” y le

asigna nivel de máxima prioridad de conservación, debido su profunda alteración actual,

su exclusividad biológica y escasa presencia de áreas naturales protegidas (Burkart et

al., 1994).

Los nuevos paradigmas de desarrollo sostenible establecen que el mismo debe

realizarse conservando la diversidad y potencialidad de los recursos naturales. Los

enfoques modernos de conservación de la biodiversidad no se centran solamente en la

conservación puntual de los ambientes megadiversos, sino que plantean a su vez la

conservación de muestras ecológicas y evolutivamente funcionales de los distintos

ecosistemas a escalas mundial, regional y nacional (Maceira et al., 1996). En tal sentido,

una estrategia de desarrollo sostenible en la región pampeana debería otorgar un papel

altamente relevante a la conservación de los escasos ecosistemas de pastizal natural que

aún persisten, y dentro de éstos, a aquellos grandes bloques de pastizales más cercanos a

su probable condición original. En la actualidad, dentro de las cinco subregiones que

integran el ecosistema pampeano (Soriano, 1991), sólo los pastizales semiáridos del

área occidental de la Pampa Interior (León et al., 1984), presentes en su mayoría en la

provincia de San Luis, cumplirían estas condiciones. Algunas de estas comunidades

exhiben un grado de conservación muy próximo a la condición “climax” (Anderson,

1982) y sus bloques más significativos persisten en el centro-sur de la provincia de San

Luis (Anderson et al., 1978; Anderson, 1979).

3

A pesar de la importancia económica y ecológica de los pastizales pampeanos,

muy pocos trabajos han analizado a gran escala y nivel paisajístico los cambios sufridos

en la distribución de los mismos. La amplia extensión del territorio, así como la

ausencia de datos confiables, dificultan la realización de este tipo de estudios mediante

técnicas tradicionales. La teledetección espacial, al permitir la valoración de un mismo

espacio en momentos diferentes (análisis diacrónico), y permitir analizar cambios a

nivel de paisaje durante períodos de tiempos relativamente prolongados, constituyen

una herramienta esencial para determinar cambios en la ocupación del suelo a gran

escala (Johnson, 1990). ). Esta característica, posibilita la utilización de imágenes

satelitales para monitorear una amplia gama de problemas ambientales (Verbyla, 1995),

como inundaciones (Philipson y Hafker, 1981), erupciones volcánicas (Oppenheimer,

1998), fuegos forestales (Chuvieco, 1999), e incluso determinación de cargas ganaderas

potenciales (Oesterrheld et al., 1998).

La profunda transformación sufrida por las regiones más húmedas de la Pampa

Argentina se está extendiendo a los pastizales semiáridos. Estudios realizados con

imágenes satelitales en pastizales pampeanos semiáridos han observado una drástica

disminución de los mismos por efecto del avance de la frontera agrícola y la

implantación de pasturas exóticas (Demaría et al., 2003). La tendencia observada es

preocupante y podría conducir a la eliminación de importantes bloques de pastizales

naturales en relativo buen estado de conservación. La ausencia de información básica

sobre la distribución, patrones de cambio y factores que provocan las alteraciones

dificultan la implementación de estrategias de conservación y el uso sustentable de la

región. Por lo tanto, esta investigación se focaliza sobre los pastizales pampeanos

semiáridos de la provincia de San Luis, y a través de un análisis multitemporal con

imágenes satelitales analiza los patrones de cambio y los correlaciona con variables

climáticas, edáficas, agronómicas y de manejo ganadero con el objetivo de facilitar el

desarrollo de estrategias de uso sustentable y conservación.

Los importantes y reciente cambios de coberturas y usos desencadenados, en

conjunto con las variables ambientales, climáticas y socioeconómicas propias de los

pastizales semiáridos de San Luis, establecen una situación ideal para estudiar los

mecanismos de cambio y sus relaciones ecológicas en este tipo de ambientes.

4

1.2. Objetivos

El objetivo general de esta investigación es evaluar el impacto del cambio en el

uso de la tierra y su relación con la conservación de los pastizales pampeanos

semiáridos de la provincia de San Luis debido a su importancia ecológica en términos

de extensión y funcionalidad. En esta investigación se analizan los patrones de cambio

de uso del terreno en relación a variables climáticas, edáficas, agronómicas y

ambientales, a efectos de facilitar el desarrollo de estrategias de conservación y uso

sustentable. A partir de los resultados obtenidos se podrán identificar las áreas de mayor

relevancia para la conservación de la diversidad biológica por su extensión y grado de

alteración, y proponer políticas para la planificación regional del pastizal tendentes a

compatibilizar la conservación de la biodiversidad con el uso ganadero.

1.2.1. Objetivos Específicos

• Cuantificar la extensión, tasa y patrones espaciales de reemplazo de los pastizales

pampeanos semiáridos de la provincia de San Luis.

• Examinar el grado de fragmentación a nivel parcelario.

• Relacionar cambios en el paisaje con información complementaria de suelo,

vegetación y limitaciones agronómicas.

• Evaluar la tasa de reemplazo de los pastizales a diferentes escalas espaciales y

temporales.

• Estudiar la dinámica de las precipitaciones en los pastizales pampeanos semiáridos

de San Luis.

• Cuantificar el incremento de las precipitaciones entre 1960-1999 y determinar la

superficie afectada por diferentes intensidades de precipitaciones.

5

• Relacionar los cambios en el paisaje con la variación geográfica y temporal de las

precipitaciones.

• Identificar procesos de desertificación y degradación del pastizal a partir del análisis

de porcentaje de suelo desnudo y la evolución de complejos dunares.

• Relacionar los porcentajes de suelo desnudo con diferentes prácticas de manejo y con

la variación geográfica y temporal de las precipitaciones.

• Determinar áreas con riesgos potenciales de desertificación por erosión eólica.

• Determinar el impacto del uso agropecuario actual y su posible proyección futura en

la conservación de este ecosistema.

1.3. Caracterización de los pastizales del Río de la Plata

Los pastizales templados del Río de la Plata se extienden en el extremo este de

Suramérica entre los 28º y los 38º (Fig. 1.1). Cubren una extensa planicie en el centro-

este de Argentina, Uruguay y sur de Brasil, conformando un arco alrededor del Río de

la Plata (Soriano, 1991). Esta región puede ser dividida en dos grandes subregiones

(Burkart, 1975):

- la Pampa, que se encuentra en su totalidad en la República Argentina, cubriendo

la provincia de Buenos Aires, y parte de las provincias de Córdoba, Santa Fe, Entre

Ríos, La Pampa y San Luis (Soriano, 1979; León y Anderson, 1983).

- los Campos de Uruguay y sur de Río Grande do Sul en Brasil (Soriano, 1991).

Esta enorme región de más de 700000 km2 se encuentra rodeada por diferentes

tipos de ecosistemas boscosos; desde tropicales a subtropicales en el norte, a bosques

xerófilos sobre su extremo occidental. Aún cuando los pastizales del Río de la Plata

están delimitados por regiones boscosas, más de 100 años de actividades agropecuarias

6

(Baez, 1944; Schopflocher, 1955), han borrado sus límites y actualmente son

prácticamente imposibles de delinear con precisión. La agricultura ha penetrado

profundamente en algunas de las áreas boscosas adyacentes desde el principio del siglo

XX, eliminando las evidencias de los límites originales (Soriano, 1991). Sin embargo,

en los pastizales pampeanos semiáridos del oeste (San Luis y La Pampa), donde el

pastoreo ha sido prácticamente la única forma de utilización, las fronteras originales son

todavía evidentes (Anderson et al., 1970; Cano et al., 1980), y los límites entre

pastizales y ecosistemas arbustivos o boscosos pueden ser reconocidos a partir de fotos

aéreas o imágenes satelitales. Resulta evidente que un continuo y estrecho cinturón de

pastizales naturales, anteriormente considerados como pertenecientes a la provincia

fitogeográfica del espinal (Cabrera, 1976) penetran la región boscosa xerófila del oeste

en el punto de encuentro entre las provincias de San Luis, La Pampa y Córdoba (León y

Anderson, 1983) (Fig. 1.1). Esta región corresponde a los pastizales pampeanos más

marginales y con mayores limitaciones edáficas y climáticas de la región, pero con

grado de alteración mucho menor.

Las especies más comunes en los pastizales del Río de la Plata son gramíneas

mesotérmicas adaptadas a un clima templado (temperatura anual media de 10º a 20º)

con precipitaciones anuales que van desde los 400 mm hasta los 1600 mm (Soriano,

1991). La región puede ser considerada como una vasta y continua llanura, con áreas

totalmente planas que alternan con ondulaciones muy poco pronunciadas. A modo de

ejemplo, tomando una línea de 1300 km desde el centro de San Luis hasta la costa del

océano Atlántico en el sur de Brasil, la altura sobre el nivel del mar no excede los 300

metros y el horizonte no presenta rasgos distintivos. Solamente formaciones rocosos

afloran en el sudeste de la provincia de Buenos Aires para constituir las sierras de

Tandil y Ventana, con elevaciones que superan los 1000 metros (Soriano, 1991). Otros

afloramientos rocosos, con una elevación máxima de 500 metros sobre la planicie, se

observan en el norte y nordeste de Uruguay (Walther, 1919) y sur de Brasil.

La ausencia de árboles en esta región ha sido analizada por diferentes autores

(Soriano, 1991). Una de las numerosas hipótesis planteadas es que los bosques y

arbustos que cubrían originalmente los pastizales del Río de la Plata fueron destruidos

por fuegos realizados por los indígenas precolombinos (Schmieder, 1927; Ellenberg,

1962). Sin embargo, Walter (1967) considera esta hipótesis improbable, y relaciona la

7

ausencia de árboles a la presencia de un clima con balance hídrico negativo durante

parte del año. Asimismo, establece una paridad entre el clima de las pampas y el

presente en el sur de Kansas, Oklahoma y el norte de Texas, donde la vegetación nativa

se caracteriza por la presencia de grandes extensiones de pastizales. Otras hipótesis

sostienen que el crecimiento de los árboles podría estar inhibido por la fina textura y

pobre aireación de los suelos, que retarda el crecimiento de las raíces de las especies

arbóreas especialmente en las capas más profundas del suelo (Parodi, 1942). A nivel

superficial, el crecimiento de las raíces es inhibido por la competencia con las

gramíneas y por las sequías de verano. Más allá de las causas que han provocado la

ausencia de árboles, existen evidencias de que los pastizales han ocupado esta región y

no ha cambiado su composición específica a lo largo de todo el período de pedogénesis

(Tecchi, 1983).

La región en su totalidad ha sufrido un importante desarrollo agrícola-ganadero,

especialmente durante el siglo XX (Roseveare, 1948). El área destinada a cultivos de

cosecha en Argentina se incrementó de 6 millones de hectáreas en los primeros 5 años

del siglo XX, a 20 millones de hectáreas durante 1935 y 1944, y alcanzó los 26 millones

de hectáreas en 1984 cuando 26 millones de toneladas de granos fueron exportadas

(Soriano, 1991). Este significativo incremento productivo eliminó una gran proporción

de los pastizales naturales de las pampas. Actualmente, la mayor parte de los pastizales

naturales pampeanos, y en menor proporción de los campos, han sido reemplazados por

cultivos de cosecha o pasturas. Acompañando al reemplazo de los pastizales, el paisaje

pampeano ha sido significativamente modificado con la aparición de pueblos, caminos,

cercas de alambre, y plantaciones de especies leñosas que han eliminado la inmensa

planicie ininterrumpida de pastos (Soriano, 1991).

Aunque los relictos de pastizal son sumamente raros debido a la intensa actividad

agrícola, algunas áreas ocasionalmente o nunca han sido cultivadas por diferentes

razones: suelos hidromórficos o halomórficos, restricciones climáticas, y suelos muy

superficiales por la presencia de afloramientos rocosos. En estas áreas el pastoreo ha

sido el único agente responsable de los cambios observados, y algunas presentan un

buen grado de conservación. En la región pampeana estos relictos se encuentran

localizados en zonas inundables y principalmente, en la porción semiárida del extremo

occidental (Léon et al., 1984; Demaría et al., 1996).

8

A

B

Fig. 1. 1. A: Localización de los pastizales del Río de la Plata sobre mosaico de imágenes MODIS (Stöckli et al., 2006). B: Distribución de los pastizales pampeanos en la provincia de San Luis. Se detalla la ubicación del área de estudio sobre el extremo occidental de la pampa interior y las subregiones: 1) Campos Septentrionales, 2) Campos Meridionales, 3) Pampa Mesopotámica, 4) Pampa Ondulada, 5) Pampa Interior Plana, 6) Pampa Interior Occidental, 7) Pampa Deprimida, 8) Pampa Meridional. Se detalla la ubicación del área de estudio sobre el extremo occidental de la pampa interior.

9

Uno de los principales efectos negativos de la acción antrópica lo encontramos en

áreas donde la implementación de prácticas de manejo inadecuadas ha dejado el suelo

expuesto a la acción de la erosión eólica e hídrica. Los altos rendimientos económicos

de los cultivos de cosecha obtenidos en las porciones más húmedas de la región

pampeana han estimulado la implantación de los mismos en áreas más secas y menos

adecuadas. La estructura del suelo ha colapsado como resultado del uso incorrecto de

tecnologías, unido a suelos inadecuados y condiciones climáticas desfavorables

(Zaffanella, 1950), provocando un importante proceso de erosión eólica en los años 30

(Tallarico et al., 1955; Bonfils et al., 1960). Esta situación se revierte a partir de la

década del 40 gracias a la implementación de nuevas tecnologías y regulaciones (ISA,

1975).

La profunda modificación sufrida por los pastizales ha provocado una

significativa reducción de la fauna asociada a estos pastizales y las especies de mayor

tamaño han sido las más afectadas. Predadores como Leo onca (jaguar) se han

extinguido en la región, mientras que otros como Felis concolor (puma) prácticamente

ha desaparecido de la mayor parte de su área de distribución. El mayor herbívoro de las

pampas Oztoceros bezoarticus celer (venado de las pampas) solo sobrevive en dos

poblaciones ubicadas en ambos extremos de su área de distribución. La primera

población sobre el extremo este de la provincia de Buenos Aires cuenta con solo 300

individuos, mientras que la población más importante, ubicada en los pastizales

pampeanos semiáridos de San Luis, comprende alrededor de 1000 individuos

(Dellafiore et al., 2001). El ave de mayor tamaño de América, Rhea americana

albencens (ñandú), era muy abundante en los pastizales abiertos. Actualmente su

número ha decrecido significativamente debido a la caza incontrolada y a la destrucción

de su hábitat natural.

1.3.1. Clima

La mayor proporción de masas de agua en relación a áreas continentales en el

hemisferio sur determina la presencia de climas más oceánicos. Los pastizales

templados de Sudamérica están fuertemente influenciados por el bloqueo de la

cordillera de los Andes, que interfiere con la circulación de los vientos del Pacífico

(Burgos y Valencia, 1979). Basados en la clasificación climática que propone Burgos y

10

Vidal (1951), que relaciona de manera más precisa la compleja distribución de la

vegetación nativa, el área puede ser clasificada dentro del rango de tipos climáticos seco

subhúmedo hacia el oeste y húmedo en el este.

La región tiene características mesotérmicas, con temperaturas medias de verano

en el oeste de 22º C y máximas absolutas que van entre 40º C y 45º C. Las temperaturas

medias de invierno bajan a 7º C con mínimas absolutas de -8º C a -12º C (Damario y

Escales, 1971). Sobre el extremo oriental las temperaturas son mayores, especialmente

en invierno (Da Mota et. al., 1971). Las heladas pueden observarse durante un período

que va de 125 días en el oeste a solo 20 en el este (Burgos, 1963).

Cerca del 80% de las precipitaciones está determinada por lluvias frontales que

son el resultado de la interacción de dos masas de aire (Prohaska, 1952). Los vientos

húmedos tropicales provenientes del Atlántico penetran en la región por el nordeste y

este y van perdiendo humedad hacia el interior a medida que interactúan con vientos

secos y fríos que penetran desde el sudoeste (Wolcken, 1954). El resultado de esta

interacción es que las precipitaciones disminuyen de 1500 mm en el noreste a 400 mm

al suroeste.

1.3.2. Subdivisión Regional

Se reconocen siete unidades dentro de los pastizales del Río de la Plata en base a

diferencias geomorfológicas y de cuencas hidrográficas (Etchevehere, 1961; Tricart,

1973), geológicas (Walther, 1919; Aznarez, 1948), fisiográficas (Frenguelli, 1946;

Daus, 1946), edáficas (FAO-UNESCO, 1971; Burgos y Valencia, 1979; Cappannini,

1968) y vegetales (Rosengurtt, 1944; Parodi, 1947; Van der Sluijs, 1971; Cabrera,

1976). Las 7 subregiones según Soriano (1991) son: Pampa Ondulada, Pampa

Deprimida, Pampa Interior (dividida a su vez en dos unidades: Pampa Interior Plana y

Occidental), Pampa Meridional, Pampa Mesopotámica, Campos Meridionales, Campos

Septentrionales (Fig. 1.1). A continuación se realiza una breve descripción de cada una

de estas subregiones. El área de estudio de esta investigación se encuentra localizada

dentro de la Pampa Interior Occidental y será descrita con mayor detalle más adelante.

11

Pampa Ondulada: Como su nombre indica el relieve es ligeramente ondulado y

presenta un buen drenaje a través de una red de valles fluviales (Soriano, 1991). Cuando

Parodi realizó en 1930 uno de los primeros relevamientos florísticos de la vegetación

pampeana, los pastizales naturales prístinos ya eran raros en la pampa ondulada. A

partir de esa fecha, la agricultura se ha intensificado en toda la región (León et al.,

1984).

La estructura de la vegetación corresponde a una pradera en períodos húmedos y a

una seudoestepa en períodos secos (Soriano, 1991). La cobertura foliar es muy densa

(90% a 100%) y las plantas más altas alcanzan los 50 cm a 100 cm. La región se

caracteriza por la presencia de suelos muy fértiles y condiciones climáticas favorables

para la implantación de diferentes cultivos de cosecha. Dentro de las especies nativas

más comunes podemos mencionar: Bothriochloa laguroides, Stipa neesiana,

Piptochaetium montevidense, Briza subaristata, Paspalum dilatatum, Piptochaetium

bicolor, Aristida murina, Stipa hyalina. Este tipo de pastizal es denominado “flechillar”

debido a la dominancia de especies del genero Stipa, Piptochaetium y Aristida,

comúnmente llamadas “flechillas”. Por sus excelentes condiciones para la implantación

de cultivos, esta región es la más intensamente modificada de los pastizales del Río de

la Plata.

Pampa Deprimida: Ocupa una superficie de aproximadamente 90000 km2 en la

provincia de Buenos Aires y la componen dos grandes depresiones: la del Salado y la de

Laprida. Durante los meses de otoño, invierno y primavera las áreas bajas suelen

inundarse. Estas inundaciones pueden prolongarse durante meses lo que provoca fuertes

efectos en la estructura y funcionamiento del pastizal. El paisaje se caracteriza por un

relieve extremadamente plano y el drenaje se encuentra generalmente impedido por la

falta de pendiente y la baja infiltración, excepto en ciertas áreas altas y de suelos más

arenosos. Debido a sus características topográficas y edáficas la cría del ganado ha sido

el principal uso en la mayor parte de la región (Soriano, 1991).

Algunos pastizales típicos de la Pampa Deprimida presentan especies dominantes

en común con comunidades de la Pampa Ondulada, como Bothriochloa laguroides,

Briza subaristata, Paspalum dilatatum. Sin embargo, otras gramíneas son

características de los bajos inundables propios de la pampa deprimida (León, 1975;

12

León et al., 1979), como Sporobolus indicus, Stipa papposa, Stipa formicarum,

Paspalum quadrifarium, Panicum milioides, etc. El pastoreo por herbívoros domésticos

ha modificado la estructura de la vegetación y las especies nativas de mayor tamaño son

remplazadas por especies nativas de menor porte, exóticas o gramíneas anuales

(Soriano, 1991).

Pampa Interior: Esta región se caracteriza por la ausencia de redes fluviales y un relieve

plano interrumpido por cresta de dunas fijadas por la vegetación. Hacia el oeste las

dunas son prominentes y frecuentemente han sido activadas por las actividades

agropecuarias. Se reconocen dos unidades: la Pampa Interior Plana o Central y la Pampa

Interior Occidental. Ambas unidades presentan buenas condiciones de drenaje debido

principalmente a la presencia de suelos arenosos. La erosión eólica en tiempos

geológicos ha sido más intensa en la Pampa Interior Occidental, originando un

pronunciado relieve ondulado (Soriano, 1991).

Los pastizales de esta región han sido severamente modificados por la acción del

pastoreo, y en los últimos 100 años por la agricultura. Sin embargo, en la porción más

occidental (provincia de San Luis), donde la agricultura ha sido prácticamente nula, la

vegetación original ha sobrevivido (Anderson, 1968; Anderson et al., 1978; León y

Marangon, 1980; León y Anderson, 1983). La cobertura foliar de estas estepas es menor

a la observada en el resto de la pampa (60%- 80%), debido a condiciones menos

favorables. Las especies dominantes en los sitios bien preservados son Sorghastrum

pellitum y Elyonurus muticus (Anderson, 1968; Anderson et al., 1978). Otras especies

nativas propias de estos pastizales son: Aristida spegazzini, Bothriochloa springfieldii,

Chloris retusa, Poa logularis, Schizachiryum plumigerum; Cenchrus pauciflorus, etc.

Áreas intensamente pastoreadas o campos de cultivo abandonados pueden ser invadidos

por un pequeño árbol nativo denominado Geoffroea decorticans (Anderson, 1976;

Echeverría y Giulietti, 2002).

Pampa Meridional: Dentro de esta región quedan incluidas las sierras de Tandil y

Ventana, así como sus pendientes y la llanura costera con una suave inclinación hacia el

Atlántico. Se trata de una región exorreica con una red fluvial bien definida que

presenta algunos afloramientos rocosos. La vegetación prístina está formada por las

13

siguientes especies: Stipa neesiana, S. clarazii, Piptochaetium napostaense, Poa

ligularis, etc (Soriano, 1991).

La vegetación en terrenos rocosos y áreas serranas es considerada por algunos

autores como un distrito diferente (Parodi, 1947). Las especies dominantes en estos

sitios son: Paspalum quadrifarium, Eryngium eburneum, E. paniculatum, etc (Soriano,

1991).

Pampa Mesopotámica: El relieve es ondulado con sedimentos “loesicos” ricos en

arcillas. La principal característica que distingue esta región del resto de los pastizales

pampeanos es la abundante presencia de géneros de gramíneas subtropicales como

Axonopus, Paspalum, Digitaria, Schizachyrium, y la poca presencia en comparación

con otros pastizales pampeanos más septentrionales de géneros como Stipa, Poa y

Piptochaetium (Soriano, 1991).

Campos Meridionales: Se trata de una planicie suavemente ondulada muy bien drenada

por ríos que presentan bosques en galería. Se caracteriza por la presencia de

afloramientos rocosos especialmente al oeste de su distribución (Walther, 1919), con

algunas pequeñas depresiones caracterizada por la presencia de especies hidrófilas

(Rosengurtt, 1944). La vegetación prístina no difiere en gran medida de la Pampa

Ondulada y Mesopotámica. La especie dominante en la situación “climax” en suelos

profundos y fértiles probablemente fue Stipa charruana, mientras que Paspalum

quadrifarium fue posiblemente la especie dominante de la vegetación prístina en otros

ambientes. El pastoreo ha transformado a esta estepa de pastos altos en praderas bajas

muy valoradas como forraje (Soriano, 1991).

Campos Septentrionales: El relieve es generalmente plano, pero interrumpido en ciertas

áreas por afloramientos rocosos y depósitos de arena. Los pastizales de esta región son

estructuralmente muy similares a los encontrados en las Pampas y Campos

Meridionales, pero con marcadas diferencias en la composición florística. Las

gramíneas más importantes son Paspalum notatum, Schizachyrum consensatun,

Andropogon laterales, y Axonopus compressus (Soriano, 1991).

14

1.4. Caracterización de los pastizales pampeanos de San Luis

1.4.1. La provincia de San Luis: Localización del área de estudio

La provincia de San Luis se sitúa en el centro de la República Argentina y cubre

una superficie de 76.748 km2. Se extiende de norte a sur en una longitud de 464 km

entre los 31º 50’ 30’’ y 36 º de latitud sur, alcanzando aproximadamente 225 km en su

máxima extensión de este a oeste, entre los 64º 55’ 30’ y los 67º 15’ 30’’ de longitud

oeste. Limita al norte con las provincias de San Juan, La Rioja y Córdoba; al este con

Córdoba y la Pampa; al sur con la Pampa, y al oeste con Mendoza y San Juan (Fig. 1.1).

Está dividida administrativamente en 9 departamentos: Capital, Ayacucho, Junín, San

Martín, Belgrano, Chacabuco, Pringues, Pedernera y Gobernador Dupuy. Cuenta con

solo dos ciudades importantes: San Luis, la capital provincial y Villa Mercedes, la

capital del departamento Pedernera. Ambas ciudades se encuentran fuera del área de

estudio considerada en este trabajo.

En líneas generales la mitad norte de la provincia presenta relieves importantes;

mientras que la mitad sur se caracteriza por la presencia de una planicie de origen eólico

denominada regionalmente “Planicie Medanosa”. Esta planicie ocupa más de 30000

km2 de superficie, lo que representa el 45 % del territorio provincial (Yrigoyen, 1981).

Los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis dominan una porción importante de

esta planicie medanosa (más de 20000 km2).

La provincia de San Luis se destaca por la presencia de la denominada “diagonal

árida argentina” que determina una bipolarización del paisaje y en donde se encuentran

representados a grandes rasgos dos áreas muy diferentes con un ecotono o zona de

transición entre ambas (Collado, 1998). La primera, destinada a actividades agrícola-

ganaderas, ocupa el sector este de la provincia, limitando hacia el este con áreas más

productivas de la región pampeana argentina. La segunda, al oeste y sur-oeste de la

anterior, esta destinada a actividades ganaderas debido a la presencia de limitaciones

edáficas y climáticas más severas (Collado, 1998). El límite entre ambas unidades es

dinámico ya que la presencia de ciclos climáticos húmedos induce a los productores a

un reemplazo de los sistemas ganaderos por actividades agrícolas en tierras no aptas

15

para la agricultura. La recurrencia de períodos secos promueve el retorno a las

actividades ganaderas (Collado, 1998).

1.4.2. Pastizales pampeanos semiáridos de San Luis

El pastizal pampeano de la provincia de San Luis corresponde al extremo oeste

semiárido de los pastizales de la pampa interior occidental (León y Anderson, 1983)

(Fig. 1.1). Topográficamente se trata de una llanura ligeramente ondulada que presenta

cordones de médanos fósiles colonizados por la vegetación, y médanos vivos de origen

reciente (Fig. 1.2). Se encuentran comprendidos entre las isoyetas de 500 y 400 mm

anuales, las cuales representan los límites este y oeste respectivamente (Anderson et al.,

1970). La profundidad de la capa freática presenta un gradiente descendiente de este a

oeste y en ondulaciones profundas del terreno aflora dando lugar a la formación de

lagunas (Fig. 1.2). Anderson et al. (1970) describe a esta región como una estepa de

gramíneas con isletas boscosas de chañar (Geoffroea decorticans), caldenes (Prosopis

caldenia) y alpatacos (Prosopis alpataco) aislados (Fig. 1.2).

Considerando los pastizales del resto de la región pampeana, donde ya no existen

pastizales relictuales teniendo en cuenta su estructura y funcionamiento (Soriano, 1991),

algunas áreas de los pastizales semiáridos de San Luis (León et al., 1984), presentan un

grado de conservación muy próximo a la condición “climax” (Anderson, 1979) (Fig.

1.2). El grado de invasión por especies vegetales exóticas en estos relictos es mucho

menor (Anderson, 1979), producto de una historia agro-ganadera más reciente, y

probablemente, de restricciones del clima semiárido a muchas especies europeas que

colonizaron la pampa húmeda. Los pastizales de San Luis se caracterizan por presentar

una fuerte dominancia en sus estados maduros de una o unas pocas gramíneas perennes

de ciclo estival (C4), que no forman banco de semillas significativos como muchas otras

especies de gramíneas perennes (O`Connor, 1991), y que están sujetas a procesos de

extinción local bajo ciertas condiciones de manejo (Cano y Movia, 1967; Anderson et

al. 1970; Anderson, 1979; Aguilera et al., 1998). El relajamiento de las condiciones de

dominancia por efecto del pastoreo, el fuego o la roturación, abre en este tipo de

pastizal, la posibilidad para que aumente la abundancia y la densidad de especies

subdominantes y penetren especies exóticas (Anderson et al., 1970, Aguilera et al.

1999a). Ya Anderson (1979) señalaba el marcado retroceso sufrido por las comunidades

16

consideradas relictos del pastizal semiárido en San Luis, e indicaba que de continuar

estos procesos la especie dominante se encaminaba a su desaparición.

En su condición “clímax” el pastizal natural en este área se caracteriza por la

dominancia de Sorghastrum pellitum (pasto de vaca), una gramínea estival perenne que

es utilizada como indicadora de las etapas superiores de la sucesión ecológica

(Anderson, 1979; Aguilera et al., 1999b). Esta especie es altamente palatable y decrece

y va desapareciendo a través de los años frente al pastoreo continuo (Anderson, 1982).

Cuando esto ocurre, Elyonurus muticus (paja amarga, especie no palatable), ocupa

rápidamente los espacios cedidos (Anderson et al., 1978). Al mismo tiempo, otras

especies presentes en pequeña cantidad dentro del pastizal original comienzan a

desarrollarse (Chloris retusa, Sporobolus cryptandrus, Bothriochloa spriengfieldii,

Eragrostis lugens, Poa ligularis, P. lanuginosa, Aristida spegazinni, A. inversa,

Schizachyrium plumigerum, Stipa tenuis) (Anderson, 1982; Aguilera et al., 1998).

Cuando el deterioro ecológico alcanza un cierto grado, aparecen en el pastizal especies

invasoras, como Stipa tenuissima (paja blanca) y Stipa eryostachia (paja de las

vizcacheras) (León y Marangón, 1980). En casos de pastoreos intensos o ante

alteraciones profundas como el arado de las parcelas, el pastizal es cicatrizado por

especies psamófilas como Hyalis argentea, Panicum urvilleanum y Plantago

patagonica (Aguilera et al., 1998), que aprovechan los altos porcentajes de suelo

desnudo provocados por el disturbio.

Recientemente se ha propuesto un modelo de estados y transiciones (Westoby et

al., 1989) para los pastizales de S. pellitum de San Luis (Aguilera et al., 1998). Este

modelo, contrario al modelo clásico de sucesión de Clements (1916, 1936), donde un

ecosistema dado tiende solo a un estado persistente (“climax”) a lo largo de un

continuo, presenta estados no reversibles asociados a impactos severos de uso, como la

labranza o el pastoreo muy intenso y prolongado, a partir de los cuales la especie

dominante del ecosistema se extingue localmente sin posibilidad de retornar al estado

original, aún cuando la presión que originó el cambio desaparece. La imposibilidad de

revertir los cambios producidos en la comunidad vegetal cuando se provoca un impacto

severo tiene connotaciones muy importantes desde el punto de vista de la conservación

de este ecosistema, ya que la roturación de una parcela implica la perdida total de este

17

tipo de pastizal con el consecuente impedimento de recuperación de las condiciones

originales (Aguilera et al., 1998).

Los procesos de perdida del pastizal natural están asociados a la incorporación de

actividades agrícolas y a la implantación de pasturas exóticas. La disponibilidad en la

región de nuevas especies forrajeras de origen africano y el avance de la frontera

agropecuaria hacia el oeste debido a la alta rentabilidad económica de los cultivos, han

acelerado los reemplazos en los últimos años. Las principales pasturas exóticas

implantadas en los pastizales de San Luis son Eragrostis curvula y Digitaria eriantha.

Ambas especies, de origen africano, han sido introducidas en la región para aumentar la

capacidad de carga ganadera de los campos. E. curvula fue introducida en la década de

1940, y su sostenibilidad, adaptabilidad y rendimiento ha sido largamente contrastada

en la zona (Marchi et al., 1974; Covas y Cairnie, 1985; Frasinelli, 1998). D. eriantha es

una nueva pastura recientemente introducida con mayores requerimientos hídricos

(Frasinelli et al., 1992). Se caracteriza por una calidad forrajera superior con respecto a

E. curvula en cualquier época del año, calidad que le otorga mayor versatilidad en su

aprovechamiento (Veneciano y Terenti, 1996). Los cultivos son realizados

generalmente en áreas de pastizales con limitaciones agronómicas comparativamente

menores. Los principales especies cultivadas son (Zea mayz), girasol (Helianthus

annus), sorgo (Sorghum bicolor), soja (Glycine max), centeno (Secale cereale) y alfalfa

(Medicago sativa) (Fig. 1.2).

Los pastizales naturales de San Luis constituyen el último relicto de grandes

extensiones de pastizales sin grados de transformación significativos y que representan

importantes reservas de hábitat para especies animales asociadas al ecosistema

pampeano (Isacch et al., 2002; Dellafiore et al., 2001; Demaría et al., 2003). A pesar de

las restricciones que presentan para el uso agrícola y para la ganadería intensiva con

respecto a otras áreas de la región pampeana (Peña Zubiate et al., 1998), este ecosistema

continúa sufriendo una transformación y fragmentación que puede conducir a la

extinción local de especies vegetales y animales (Anderson et al., 1970; Maceira et al.,

1996; Aguilera et al., 1998; Demaría et al., 2003).

18

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18

Fig. 1. 2. Fotografías representativas de los diferentes tipos de cobertura del terreno analizadas en los capítulos de la tesis: 1, 2, 3 Lagunas; 4, Dunas, 5, 6, Duna parcialmente fijada por la vegetación; 7, 8 Pastizal natural; 9, 10 Pastizal natural con isleta de chañar (Geoffroea decorticans); 11 Cultivo con isleta de chañar; 12, 13 Cultivos; 14 Pastura anual; 15, 16 cambios de cobertura del terreno (de pastizal a cultivo); 17 incendio del pastizal; 18 pérdida de cobertura vegetal y suelo.

19

1.4.3. Clima

En los pastizales pampeanos de San Luis la información climática es escasa. Su

localización en el sector semiárido del país, junto con el escaso desarrollo económico, la

baja productividad y densidad de población, no han contribuido a la implantación de

una adecuada red meteorológica. Sin embargo, algunos establecimientos han registrado

con precisión las precipitaciones diarias durante largos períodos de tiempo.

El área de estudio presenta un clima continental templado semiárido

(Thornthwaite y Mather, 1967). Existe una gran amplitud térmica diaria y estacional,

pudiéndose registrar durante el verano máximas absolutas de 43º C y durante el invierno

mínimas de –15º C (Capitanelli y Zamorano, 1972). Las heladas comienzan en término

medio a principios de mayo y pueden manifestarse hasta fines de septiembre, con una

variabilidad para ambas fechas de alrededor de 20 días.

La precipitación media anual es de 450 mm anuales, concentradas en un 80%

entre los meses de octubre y abril. Por otro lado, las lluvias otoño-invernales solo

constituyen aproximadamente entre el 5 y 9% del volumen anual caído. Esta marcada

estacionalidad está inducida por el desplazamiento hacia el norte de los centros de alta

presión del Atlántico y Pacífico, lo que deriva en inviernos secos y determina el

régimen de tipo continental (Wolcken, 1954).

Otra característica de las precipitaciones de los pastizales semiáridos de San Luis

es su comportamiento extremadamente irregular, lo que ocasiona la alternancia de años

secos con otros de mayor humedad. Análisis más profundos de las precipitaciones

durante periodos de tiempo prolongados permiten distinguir la alternancia de ciclos

climáticos secos y húmedos (Collado, 1998; Bertón y Echeverría, 2006). El

comportamiento irregular de las precipitaciones, tanto anual, interanual o en periodos

mayores a 10 años, presentan connotaciones muy importantes a la hora de analizar los

procesos ecológicos y de desertificación que afectan a los pastizales pampeanos de San

Luis.

20

1.4.4. Suelos

Los suelos de los pastizales pampeanos de San Luis han sido descritos como

entisoles que poseen un perfil poco evolucionado con pocos horizontes y débilmente

desarrollados. Son suelos arenosos que tienen baja estabilidad y escaso contenido de

materia orgánica (0.7% a 0.9%). El Ph es ligeramente ácido y son muy susceptibles a la

erosión eólica (Peña Zubiate et al., 1998). Los suelos actuales son en su mayoría

modernos, a pesar de que en el pasado paleo-suelos ocupaban el área.

Debido a las condiciones climáticas de la región, los suelos se caracterizan por un

régimen de humedad arídico y presentan severas limitaciones edáficas (Peña y Strasser,

1981). Entre estas limitaciones señalamos: baja estabilidad estructural, baja capacidad

de retención de la humedad, drenaje excesivo, y bajo contenido de materia orgánica

(Peña Zubiate et al., 1998).

1.5. Teledetección y pastizales

En las últimas dos décadas se ha producido un crecimiento significativo de

técnicas de análisis geoespacial para la delineación, seguimiento, evaluación y

determinación de patrones de cambios en ambientes naturales. La teledetección se ha

convertido en un recurso clave para la conservación y manejo de los recursos naturales,

permitiendo la cartografía de los ecosistemas con altos niveles de precisión (Coppin y

Bauer, 1996; Chauvaud et al., 1998; DeFries et al., 1998; Hansen et al., 2000; Treitz y

Howarth, 2000; Lefsky et al., 2002) y constituyendo una importante herramienta para

entender y analizar varios componentes relacionados con la funcionalidad y salud de

los mismos (Tueller, 1991). El número de satélites disponibles se ha incrementado

significativamente, junto a programas y computadoras más potentes para realizar el

análisis de los datos. Asimismo, el poder y disponibilidad de las estaciones de trabajo

también han incrementado y acelerado esta expansión (Leimgruber et al., 2005).

El uso de imágenes satelitales para cartografiar la extensión y tasas de reemplazo

en ambientes naturales se ha convertido en una herramienta estándar no solo para

21

investigadores, sino también para organismos ambientalistas interesados en la

conservación de los recursos naturales (Verbyla, 1995; Wilkie, 1996; Uhl et al., 1997).

Sin embargo, esta herramienta ha sido utilizada con mayor frecuencia para seguir la

evolución de áreas forestales (Kasischke, 1993; Simpson et al., 1994; NASA Landsat

Pathfinder Humid Tropical Deforestation Project, 1999; Tucker y Townshend, 2000;

Wolter y White, 2002; Curran et al., 2004; Linkie y Smith, 2004), probablemente por su

importancia como reservorios de biodiversidad (Raven, 1988; Myers, 1992) y

reguladores del cambio climático (Woodwell et al., 1983; Gash y Shuttleworth, 1991;

Dixon et al., 1994; Fearnside, 1996). En términos comparativos, existen menos casos

de estudios donde el ecosistema analizado esté constituido por pastizales naturales

(Joern y Keeler, 1995). Los avances en la discriminación son aún limitados para este

tipo de ecosistemas, a pesar de la gran difusión de la técnica y del uso de un gran

número de procedimientos estadísticos (Price et al., 1992). Algunos autores señalan que

aún se carece de un método funcional y bien descrito que pueda ser aplicado sin

mayores inconvenientes en la cartografía de cubierta de pastos (Seyler et al., 2002), ya

que existe una gran dificultad para discriminar pastizales con un comportamiento

espectral similar (Egbert et al., 1997; Price et al., 1999).

Si bien las dificultades de implementar la teledetección en ecosistemas dominados

por gramíneas son importantes, esta herramienta ha comenzado a ser utilizada

recientemente por numerosos autores para explicar y monitorear varios fenómenos

relacionados con el estado de conservación y funcionalidad de pastizales naturales

(Ikeda et al., 1999). En estudios de pastizales la teledetección ha sido empleada para

analizar una amplia gama de problemas ambientales entre los que podemos enumerar:

cartografía de cambios de uso del suelo (Baldi et al., 2006; Zhao et al., 2004),

estimación de la biomasa (Ikeda et al., 1999; Li-Chang, 2001; Di Bella et al., 2004),

determinación de índices de biodiversidad (Muldavin et al., 2001), impactos sobre la

funcionalidad ecosistémica (Paruelo et al., 2001a), discriminación de diferentes tipos de

pastizal (Peterson et al., 2002; Price, 2002; Yamano et al., 2003), impacto del pastoreo

(Tobler et al., 2003), degradación de pasturas y su relación con el ciclo de los nutrientes

(Asner et al., 2004), cambios estacionales en la cobertura vegetal (Camacho-de Coca et

al., 2004), desertificación (Collado et al., 2002; Liu et al., 2004), incidencia del fuego

(Menges et al., 2004), y fragmentación (Coppedge et al., 2002; Egbert et al., 2002;

Baldi et al., 2006).

22

En el ámbito de la región pampeana argentina los estudios que existen con

imágenes satelitales son escasos. A pesar de su importancia agronómica pocos trabajos

han descrito tipos de uso y cobertura del terreno (Paruelo et al., 2004). Las estadísticas

son generadas solamente a nivel de departamentos por agencias oficiales del gobierno a

través de protocolos no bien definidos que introducen serias incertidumbres en las

estimaciones (Baldi et al., 2006). La principal dificultad radica en la enorme extensión

de la región, gran variedad de usos del suelo y a la falta de aplicación de técnicas

modernas de teledetección para generar las estadísticas. El uso de imágenes satelitales

para realizar descripciones espaciales de los tipos de cobertura del terreno y patrones de

cambio han sido realizados para áreas muy concretas de la región y concentrados

principalmente en la sección húmeda de la pampa Argentina. Guerschman et al. (2003a)

exploró el uso de imágenes Landsat TM multitemporales para determinar tipos de

cobertura en el área sudoeste de la pampa húmeda. Este mismo tipo de imágenes

(Landsat TM), han sido utilizadas para discriminar tipos de vegetación en los bajos

inundables de la pampa deprimida (Herrera et al., 2005), y procesos de fragmentación

en los pastizales subhúmedos y húmedos de la pampa interior y deprimida (Baldi et al.,

2006). Asimismo, descripciones espaciales explícitas de tipos de cobertura del terreno

se han realizado para áreas particulares de la región (Alperín et al., 2002).

Otros estudios realizados en la porción húmeda o subhúmeda de la región

pampeana con imágenes de satélite se han focalizado en el análisis de la heterogeneidad

funcional (Paruelo et al. 2001b), y estimaciones de la productividad de los pastizales

(Chanetón et al. 1995; Paruelo et al. 1998, 1999), a través del índice de vegetación de

diferencia normalizada (NDVI) realizados sobre imágenes NOAA. También se ha

estimado el impacto del uso agropecuario sobre áreas concretas de la región utilizando

este tipo de índice (NDVI) (Guerschman et al., 2003b).

En los pastizales pampeanos semiáridos la teledetección ha sido utilizada con

mucha menor frecuencia. Algunos autores han evaluado procesos de desertificación y el

comportamiento de complejos dunares (Collado et al., 2002), como así también

indicadores espectrales y paisajísticos de desertificación (Collado, 1998). Por otro lado,

otros estudios han analizado la pérdida de hábitat naturales de especies animales

amenazadas de extinción (Demaría et al., 2003). Por lo anteriormente expuesto, resulta

evidente la necesidad de incrementar los trabajos con el uso de imágenes y

23

complementarlos con análisis a través de sistemas de información geográfica (SIG) en

las áreas semiáridas de la región pampeana. Estas tecnologías constituyen las

herramientas más idóneas para mejorar la cartografía y comprender los mecanismos de

cambio que se producen sobre grandes extensiones de terreno.

1.6. Organización de la tesis

Esta tesis ha sido organizada en 6 capítulos diferentes que mantienen una línea

general de investigación. Debido a la amplitud de fenómenos analizados y a las

diferentes escalas de trabajo, cada capítulo ha sido estructurado con una introducción

orientada al problema específico estudiado, y una breve descripción del área de estudio

señalando los aspectos más relevantes para comprender los análisis realizados. Por otro

lado, se detalla en cada capítulo la metodología empleada y los resultados para poder

relacionarlos fácilmente con una discusión de los mismos. Asimismo, un resumen en

castellano e inglés al inicio de cada capítulo facilita la rápida compresión de los

alcances del mismo.

En el capítulo 1 se realiza una introducción general del problema tratado en esta

investigación y se plantean los objetivos de la tesis. Además, se efectúa una descripción

detallada de los pastizales del Río de la Plata y del área de estudio. En el capítulo 2 se

detalla el estudio realizado en el área de mayor significado ecológico de la provincia de

San Luis por la presencia de importantes relictos de pastizal y de especies silvestres

actualmente extintas en otras partes de la Pampa. En este capítulo se estiman las tasas de

reemplazo y fraccionamiento de estos pastizales, y cómo estas variables se relacionan

con las características edáficas y agronómicas del sitio.

Los drásticos cambios observados en el estudio presentado en el capítulo 2

motivaron la realización de un estudio que ampliara la escala espacial y temporal con el

fin de comprobar la magnitud del proceso. En el capítulo siguiente (3) se realiza un

análisis a escala regional que considera la totalidad de los pastizales pampeanos

semiáridos de la provincia de San Luis. Se determinó el área ocupada por estos

pastizales y su evolución en los últimos 34 años. De igual modo, se relacionaron los

24

cambios observados con variables edáficas y agronómicas. Posteriormente, en el

capítulo 4 se relacionaron los cambios observados en las coberturas del terreno con la

variación geográfica y temporal de las precipitaciones con el objetivo de explicar las

causas y posibles consecuencias de las modificaciones observadas. Finalmente, en el

capítulo 5 analizamos a través de la evolución de los porcentajes de suelo desnudo el

efecto de la intensificación del uso agropecuario sobre procesos de desertificación. Una

síntesis con las conclusiones más importantes logradas en la investigación se presenta

en el capítulo 6.

El capítulo 2 ha sido publicado en la revista “Ecología Austral” en el volumen de

abril de 2008. Esta revista se encuentra indexada en Scielo, Biosis, Elsevier

GeoAbstracts, Cambridge Scientific Abstracts, Bioline International, CAB

International, Environment Abstracts Manager, SIDALC. Al momento de impresión de

la tesis, se estaba organizando el formato de los capítulos 3, 4 y 5 para ser enviados a las

revistas “Remote Sensing of Environment”, “Agriculture, Ecosystems and

Environment” y “Journal of Arid Environments” respectivamente.

25

CAPÍTULO 2:

REEMPLAZO Y FRAGMENTACIÓN DE PASTIZALES

PAMPEANOS SEMIÁRIDOS EN EL ÁREA DE MAYOR

RELEVANCIA ECOLÓGICA DE SAN LUIS

26

2.1. Resumen

Conocer las tasas de reemplazo y fragmentación de los pastizales pampeanos, y su

relación con las características edáficas y climáticas, resulta relevante para identificar

áreas de conservación y planear el manejo sustentable del uso de la tierra en la región.

Cinco imágenes Landsat (1985, 1992, 1997, 1999, 2001), que cubren una superficie de

4129,9 km2, fueron utilizadas para cuantificar las áreas de pastizal pampeano

reemplazado por cultivos de cosecha o pasturas exóticas y los patrones de cambio

sufridos en un período de 16 años, en la provincia de San Luis, Argentina. La tasa de

reemplazo del pastizal pampeano y los cambios de cobertura de la tierra se

determinaron utilizando una clasificación mixta. Además, se utilizó una clasificación

borrosa para analizar cambios en los porcentajes de suelo desnudo. Las imágenes

clasificadas se relacionaron con información auxiliar (mapa de aptitud agronómica,

mapa de condición ecológica, distribución de parcelas) para caracterizar los cambios

producidos. Entre 1985 y 2001, el área cubierta por pastizales naturales fue reducida de

92,6% a 43,8%, y la tasa de transformación anual se incrementó significativamente de

1,4 a 10,9%. Asimismo, aumentó el porcentaje de suelo desnudo y la fragmentación del

paisaje (incremento de 463 a 800 parcelas), principalmente en el área de mayor aptitud

agrícola. Por otro lado, las parcelas de grandes dimensiones (mayores a 1000 ha) son las

que presentaron mejor condición ecológica. Este trabajo aporta datos relevantes para el

ordenamiento del territorio y la elaboración de planes de manejo que integren tanto

criterios productivos como conservacionistas. Sin embargo, la creación de áreas

protegidas y la implementación de planes de manejo, continúan siendo los grandes

desafíos para la conservación de este ecosistema.

2.2. Abstract

Understanding rates of natural grassland transformation and fragmentation, and

their relation with soil and climatic characteristics, is relevant for identifying potential

conservation sites, for sustainable management and land-use planning. In this study,

five Landsat images (1985, 1992, 1997, 1999, 2001), covering 4129.9 km2, were used to

quantify the amount of natural grassland areas replaced by exotic pastures or crops, and

27

to analyze the pattern and rate of change for these grasslands in a 16-year period, in the

province of San Luis, Argentina. Grassland transformation rates were measured using a

mixed classification and post-change detection method. A fuzzy classification was used

to analyze changes in proportions of bare soil. Auxiliary data (agronomic aptitude map,

ecological condition map, paddock subdivisions) were related with the classified images

to analyse ecological patterns. Image classification showed that natural grassland cover

was reduced from 84.5 to 37.8%, and the annual transformation rate increased

significantly from 1.4 to 10.9% between 1985 and 2001. Furthermore, proportions of

bare soil and incidence of fragmentation increased, especially in the most agronomically

productive areas (fragmentation rose from 463 to 800 paddocks). This work provides

relevant data for land planning and management plans that integrate productive and

conservationist criteria. However, the creation of protected areas and the

implementation of a management plan is a decisive challenge for semiarid pampa

conservation.

2.3. Introducción

La región Pampeana Argentina y la región de los Campos de Uruguay y Brasil,

designados en su conjunto como Pastizales del Río de la Plata (Soriano, 1991),

constituyen el ecosistema más extenso de pastizal de América del Sur. En Argentina, el

ecosistema pampeano ocupa una superficie de 460.000 km2 en el centro este del país

(Cabrera, 1976; Burkart et al., 1994), y su aptitud para el uso agropecuario ha

determinado una temprana ocupación por ganaderos y agricultores. En los últimos 150

años la fisonomía de este ecosistema se ha transformado profundamente, con un

continuo avance de la frontera agropecuaria desde el este húmedo hacia el oeste

semiárido (Anderson, 1979; León et al., 1984; Viglizzo et al., 2001). En la actualidad,

casi la totalidad de las tierras con aptitud agrícola han sido convertidas en campos de

cultivos (León et al., 1984). Dentro de las cinco subregiones que integran el ecosistema

pampeano, donde ya no existen pastizales relictuales teniendo en cuenta su estructura y

funcionamiento (Soriano, 1991), sólo los pastizales semiáridos del área occidental de la

Pampa Interior (León et al., 1984) ubicados dentro de la provincia de San Luis,

presentan un grado de conservación muy próximo a la condición “climáxica” original

28

(Anderson et al., 1978; Demaría et al., 1996). No obstante, estos pastizales pampeanos

con un grado relativamente importante de conservación, han seguido en los últimos

años un proceso de reemplazo similar al observado en otras áreas de la región pampeana

(Demaría et al., 2003). Determinar las tasas de reemplazo y fraccionamiento de estos

pastizales, y cómo estas variables se relacionan con las características edáficas y

climáticas del sitio, es de vital importancia para el ordenamiento del territorio y la

planificación de su conservación.

El área seleccionada en este estudio presenta los bloques más significativos de la

comunidad “climax” de los pastizales pampeanos de San Luis (Anderson et al., 1978,

Echeverría et al., 1996), caracterizadas por la dominancia de una especie graminosa

denominada Sorghastrum pellitum, la cual constituía importantes comunidades en el

centro-sur de San Luis dentro del área definida como “Área medanosa con pastizales e

isletas de chañar” (Anderson et al., 1970), y considerada por León y Anderson (1983)

como el límite occidental del pastizal pampeano. El grado de invasión por especies

vegetales exóticas en estos relictos es muy bajo, producto de una historia agro-ganadera

más reciente y mucho menos intensa que en la pampa húmeda. Por otro lado, una gran

proporción de esta región se encuentra ocupada por pastizales naturales dominados por

Elyonurus muticus, que si bien no pueden ser considerados como “climáxicos”, nunca

han sido roturados y están compuestos prácticamente en su totalidad por especies

nativas (Aguilera et al., 1998).

A pesar de que los pastizales naturales de San Luis constituyen el último relicto de

grandes extensiones de pastizales pampeanos sin grados de transformación

significativos, y representan importantes reservas de hábitat para la fauna asociada a

este ecosistema (Isacch et al., 2002; Dellafiore et al., 2001; Demaría et al., 2003), su

situación ha cambiado drásticamente en los últimos 20 años debido a su reemplazo por

pasturas exóticas o cultivos de cosecha (Maceira et al., 1996; Aguilera et al., 1998;

Demaría et al., 2003). Si bien existe información sobre los procesos ecológicos que

determinan la estructura de los pastizales naturales de San Luis (Aguilera et al., 1998;

1999a; 1999b) muy pocos estudios han analizado a gran escala y nivel de paisaje los

cambios sufridos en la distribución de los mismos. La teledetección espacial en

combinación con Sistemas de Información Geográfica (SIG), al permitir la valoración

de un mismo espacio en momentos diferentes (análisis temporal), constituyen una

29

herramienta esencial para determinar cambios de cobertura de la tierra a gran escala y

estudiar procesos ecológicos bajo diferentes niveles de análisis (Jonson, 1990; Tueller,

1991; Simpson et al., 1994; Oesterrheld et al., 1998; Baban y Luke, 2000; Tucker y

Townshend, 2000; Larsson, 2002; Tobler et al., 2003; Yamano et al., 2003; Herrera et

al., 2005).

El reemplazo de áreas de pastizal implica una intensificación del uso de la tierra

que puede favorecer la invasión de especies exóticas, aumentar la subdivisión parcelaria

del establecimiento, incrementar el suelo desnudo, y favorecer procesos erosivos

(Perkins y Thomas, 1993). Lechevalier (1992) atribuye la erosión de los suelos a la

evolución de la estructura agraria, a la variación del patrón parcelario, y a la

implementación de nuevas prácticas y técnicas de manejo. En este contexto, las

modificaciones en los patrones espaciales de uso (transformación del espacio rural y

reestructuración parcelaria) y en los porcentajes de suelo desnudo, resultan cruciales

para evaluar el deterioro de empleos inadecuados de la tierra y constituyen un parámetro

ecológico relevante debido a la relación entre configuración espacial e implicaciones

ecológicas (O`Nelly et al., 1988).

Los objetivos de este estudio son: 1) cuantificar la extensión y tasa de reemplazo

de los pastizales pampeanos con mayor relevancia ecológica de la provincia de San

Luis, 2) examinar el grado de fragmentación a nivel parcelario, 3) relacionar estos

cambios en el paisaje con información complementaria de suelo y vegetación, y 4)

determinar el impacto del uso agropecuario actual y su posible proyección futura en la

conservación de este ecosistema.

2.4. Área de estudio

El estudio se llevó a cabo sobre un área de pastizal de 4130 km2 localizada en el

extremo occidental de los pastizales pampeanos semiáridos del centro-sur de San Luis

(Argentina) (Fig. 2.1). El área de estudio limita hacia el oeste con la provincia

fitogeográfica del Monte y fue seleccionada por la presencia de altos porcentajes de

30

relictos de pastizal natural en buen estado de conservación (Echeverría et al., 1996;

Demaría et al., 1996).

Los pastizales naturales en San Luis son reemplazados principalmente por

pasturas perennes al oeste y cultivos de cosecha y pasturas anuales al este. Las

principales pasturas exóticas implantadas en la región son Eragrostis curvula y

Digitaria eriantha. Ambas especies, perennes C4 y de origen africano, han sido

introducidas para aumentar la capacidad de carga ganadera de los campos. E. curvula

fue introducida en la década de 1940, y su sustentabilidad, adaptabilidad y rendimiento

ha sido largamente estudiada en la zona (Marchi et al., 1974; Covas y Cairnie, 1985). D.

eriantha es una nueva pastura recientemente introducida en el área (Frasinelli et al.,

1992), y posee una mayor calidad forrajera con respecto a E. curvula en cualquier época

del año (Veneciano y Terenti, 1996). Los principales cultivos anuales realizados en la

zona son centeno, maíz y girasol.

Fig. 2. 1. Ubicación del área de estudio dentro de la porción semiárida occidental de la región pampeana, San Luis, Argentina. En la imagen satelital se observa el área de estudio en su totalidad y se señalan los límites de las unidades fisonómicas (1 y 2) según el mapa de suelo-vegetación (Peña Zubiate et al. 1998). La unidad 1 (con napas freáticas más superficiales y mayores precipitaciones) presenta menos restricciones edáficas y climáticas para la agricultura que la unidad 2.

31

El área de estudio fue dividida en dos tipos de unidades fisonómicas en base al

estudio de suelos y vegetación de Peña Zubiate et al. (1998): “Llanura medanosa con

lagunas permanentes” (Unidad 1), y “Llanura medanosa central muy pronunciada”

(Unidad 2) (Fig. 2.1). Ambas unidades presentan limitaciones climáticas y edáficas muy

severas que las condicionan para las actividades netamente agrícolas. La Unidad 1 cubre

una superficie de 774,9 km2 en el extremo sureste del área de estudio. Limita hacia el

este con áreas agrícolas lo que favorece la presencia de cultivos ocasionales. La napa

freática es más superficial y presenta un gran número de lagunas permanentes de agua

dulce. La Unidad 2 cubre 3355 km2 en el centro-oeste del área de estudio y presenta

restricciones edáficas y climáticas más severas.

2.5. Métodos

2.5.1. Procesamiento previo de las imágenes

Se utilizaron cuatro imágenes del sensor Landsat Thematic Mapper (TM) (1985,

1992, 1997, 1999), y una imagen del sensor Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus

(ETM+) (2001), que cubren un período de 16 años. Todas las imágenes corresponden al

período comprendido entre los meses de octubre y abril, coincidiendo con la estación

húmeda y de mayor actividad fotosintética de las especies vegetales del pastizal. La

imagen de 1992 está compuesta solamente por las bandas 3, 4 y 5 (rojo, infrarrojo

cercano, infrarrojo medio) debido a que era la única información disponible de esa

fecha. El resto de las imágenes cuentan con todas las bandas (3 del visible, 1 del

infrarrojo cercano, 2 del infrarrojo medio y 1 térmica). La banda 6, situada en la región

del térmico, no fue utilizada en los análisis de este estudio.

El ajuste geométrico entre imágenes se realizó utilizando el método de registro de

imagen a imagen (Jensen et al., 1993). Se tomaron 25 puntos de control comunes entre

la imagen de 1985 (corregida geométricamente por el United States Geological Survey),

y las restantes imágenes. El remuestreo se realizó mediante el método del vecino más

próximo, con un polinomio de transformación de primer grado. El error medio

cuadrático (RMS) fue menor a un píxel en todas las imágenes (Promedio del

32

RMS=0.591±0.05). Las imágenes fueron proyectadas a UTM zona 19, Esferoide

WGS84, Datum WGS84 con una resolución espacial de 28.5 metros.

Se emplearon dos técnicas diferentes de análisis digital de imágenes: “detección

de cambios con post-clasificación” y “clasificación borrosa” (Chuvieco, 2002). En el

primer análisis digital (detección de cambios), se utilizaron las 5 imágenes mencionadas

(1985, 1992, 1997, 1999 y 2001) y se emplearon los niveles digitales originales para

realizar las clasificaciones y detectar los cambios en los tipos de cobertura. Song et al.

(2001) señala que no es necesario convertir a valores de reflectividad los niveles

digitales de una imagen cuando se aplica el método de detección de cambios con post-

clasificación, donde todas las imágenes son clasificadas individualmente y los mapas

resultantes son comparados para detectar los cambios (Singh, 1989; Foody et al., 1996;

Coppin et al., 2004). En la clasificación borrosa, aplicada solo a las imágenes de 1985 y

2001, se emplearon valores de reflectividad a los efectos de trabajar con variables

físicas de significado estándar (Chuvieco, 2002).

La imagen de 2001 se convirtió a valores de reflectividad a través del modelo

simplificado propuesto por Chávez (1996):

ρπ τ

θ τikk a k k a

o k i k d dik

D L LE E

=−

+(( ) / )

cossen, , ,

, , ,

donde Pik es la reflectividad del píxel i para la banda k; D es un factor que tiene en

cuenta la variación de la distancia Tierra-Sol y se calcula a partir del día juliano (J)

siguiendo la siguiente fórmula: D = (1 + 0,0167 (sen (2л (J - 93,5) / 365))²; Lsen es la

radiancia en el sensor para esa banda; La,k la radiancia atmosférica para esa banda; τk,a

de transmisividad ascendente; E0,i es la irradiancia solar en el techo de la atmósfera; i el

ángulo cenital solar; τk,d la transmisividad para el flujo descendente, y Edi,k la irradiancia

difusa. En el método propuesto por Chávez, algunos términos se simplifican, en

concreto La,k se obtiene a partir del valor mínimo del histograma, τk,o se calcula a partir

del cos θi (1, para observaciones verticales); τk,i se estima a partir de unos valores

promedio para cada banda (0.70, 0.78, 0.85, 0.91, 1, 1 para las bandas 1, 2 3,4,5,7 del

Landsat TM, respectivamente) y Ed,k = 0 (ignora irradiancia difusa).

33

La imagen de 1985 se convirtió a valores de reflectividad mediante una

normalización atmosférica empírica, utilizando como referencia la imagen corregida de

2001 y áreas radiométricamente estables entre ambas imágenes (Chuvieco, 2002).

2.5.2. Cambios en la cobertura de la tierra

La tasa de reemplazo del pastizal pampeano y los cambios en la cobertura de la

tierra se determinaron aplicando el método de detección de cambios con post-

clasificación (Singh, 1989) mencionado anteriormente. En este estudio se clasificaron

las imágenes en 4 categorías diferentes de cobertura de la tierra: Pastizal natural,

Cultivo, Bosque, y Agua. La categoría Cultivo incluye a los cultivos de cosecha,

pasturas anuales y pasturas exóticas perennes en todos sus estados fenológicos.

También se incluyeron dentro de esta categoría parcelas recientemente aradas y

barbechos. La categoría Bosque comprende a isletas de chañar y áreas boscosas de

caldén (Prosopis caldenia) presentes alrededor de las lagunas (Agua). La categoría

Pastizal corresponde a pastizales naturales no roturados con diferente composición

específica.

Los tipos de cobertura de la tierra se obtuvieron empleando en cada imagen

satelital un método de clasificación mixta (Chuvieco, 2002). Para cada fecha, primero se

aplicó una clasificación no supervisada a toda la imagen utilizando el algoritmo

ISODATA con 60 clases (Fig. 2.2). El número máximo de interacciones empleado fue

de 25, y el umbral de convergencia usado fue de 0,950. Se empleó información obtenida

a partir de los niveles digitales de cada clase, diferentes composición de bandas y el

amplio conocimiento de la zona por parte del primer autor, para asignar las clases

originadas por el algoritmo ISODATA a las cuatro coberturas de la tierra consideradas

en este estudio (Clement y Pontius, 2006). Las clases mal clasificadas fueron asignadas

como tales. Posteriormente, a través de una máscara se originó una nueva imagen

constituida solamente por píxeles mal clasificados por el ISODATA. Sobre esta imagen,

se realizó una clasificación supervisada utilizando el algoritmo del paralelepípedo

(Jensen, 1996). Fueron seleccionados como campos de entrenamiento entre 10 y 15

polígonos con un tamaño superior a 50 píxeles por tipo de cobertura (Jensen, 1996). Las

áreas de entrenamiento fueron reconocidas utilizando información histórica obtenida a

partir de publicaciones (Demaría et al., 1996; Aguilera et al., 1998), y fuentes no

34

publicadas incluyendo encuestas a los propietarios de los campos ubicados dentro del

área de estudio. La separabilidad entre las áreas de entrenamiento fue medida utilizando

el método de divergencia estadística transformada (Swain y Davis, 1978). A

continuación, los píxeles correctamente asignados a partir del algoritmo ISODATA

fueron unidos a los píxeles de la clasificación supervisada para constituir la imagen

clasificada final. A las clasificaciones finales se les aplicó un filtro de mayoría a través

de una ventana móvil de 3 x 3 píxeles (Bauer et al., 1994). Por último, fueron

corregidos visualmente errores menores que no pudieron ser identificados a través del

análisis digital. Las áreas mal clasificadas eran digitalizadas y posteriormente se

reasignaban a los píxeles comprendidos en ellas el valor correcto (Fig. 2.2).

ISODATA Supervisada

Imagen Clasificada No superv.

Imagen Clasificada Supervisada

Imagen Píxeles

erróneos

Máscara

Imagen Original

Superposición

Corrección Visual

Filtro 3X3

Imagen Clasificada Nosup.-Sup.

Imagen Clasificada

Final

Imagen Clasificada Nosup.-Sup.

Fig. 2. 2. Procedimiento seguido para la clasificación de la imagen Landsat TM. Los procesos realizados se indican al lado de cada línea. En línea discontinua el análisis visual.

35

La precisión de la clasificación de la imagen del 2001 fue verificada a través de

una matriz de error y el cálculo del coeficiente Kappa (Jensen, 1996). Se seleccionaron

50 píxeles de verificación mediante un muestreo estratificado al azar (Hay, 1979;

Congalton, 1991; Stein et al., 1999). Estos píxeles de control fueron visitados utilizando

un receptor GPS (Trimble Geoexplorer II) y muestreados en mayo de 2002. Resultó

imposible verificar la precisión de las imágenes históricas por no contar con

información auxiliar (mapas cartográficos detallados o fotografías aéreas). Por lo tanto,

asumimos que la precisión de las imágenes históricas fue similar a la obtenida en la

imagen del 2001, ya que el mismo método de clasificación fue utilizado en todas las

imágenes.

El reemplazo del pastizal fue estimado a través de una tabulación cruzada y

comparando cada imagen con la imagen previa. Asimismo, la última imagen (2001) fue

comparada con la primera (1985) para cuantificar el cambio sobre el período de tiempo

completo. Las 5 imágenes clasificadas fueron superpuestas y se determinó el número de

píxeles que se mantuvieron como pastizal a lo largo de todo el estudio. La tabulación

cruzada permitió obtener una matriz de transición o de cambio donde se representaban

los píxeles que mantuvieron la misma clase de cobertura y los píxeles que pasaron a

otro tipo de cobertura en todas las combinaciones posibles. A partir de esta matriz se

estimó la superficie total de pastizal natural que fue reemplazada por pasturas o cultivos

en cada período. La tasa de transformación se calculó como el cociente entre la

superficie total de pastizal que paso a cultivo entre dos imágenes con fechas sucesivas y

la superficie total de pastizal presente al comienzo de cada período. Una línea de

tendencia fue utilizada para examinar variaciones en la cobertura de pastizal entre 1985

y 2001, y en la tasa de transformación anual de ese período. Por otro lado, se aplicó el

índice Kappa de similitud (Ks) para determinar el nivel de similitud entre las imágenes

clasificadas (Brennan y Prediger, 1985; Monserud y Leemans, 1992). Este índice indica

el grado en que dos imágenes concuerdan para cada categoría en una localización

específica. El valor 0 indica que el grado de similitud es igual a la similitud debida al

azar (ningún grado de similitud entre las imágenes), y el valor 1 una similitud perfecta.

El grado de similitud se midió entre cada imagen con fechas sucesivas (1985-1992,

1992-1997, 1997-1999-1999-2001), y entre la imagen de 1985 y 2001.

36

2.5.3. Información Auxiliar

Se midió el reemplazo del pastizal pampeano en las dos unidades fisonómicas

descritas anteriormente (Unidad 1 y 2), ya que la tasa de reemplazo del pastizal

pampeano podría verse afectada en relación a las diferentes aptitudes agrícola-ganaderas

de la región. Se utilizó la Carta de Suelos y Vegetación de la Provincia de San Luis

(escala 1:500000) (Peña Zubiate et al., 1998), la cual analiza las capacidades y

limitaciones de uso de las unidades fisonómicas presentes en el área de estudio (Fig.

2.1). Las tasas de cambio se calcularon a través de una tabulación cruzada entre las 5

imágenes previamente clasificadas (clasificación mixta) y el mapa digitalizado de la

Carta de Suelos y Vegetación (Unidades 1 y 2).

2.5.3.1. Suelo desnudo

El porcentaje de suelo desnudo se cuantificó a través de una clasificación borrosa

supervisada. Esta fue realizada a las imágenes correspondientes a los extremos del

análisis temporal (1985 y 2001). El porcentaje de suelo presente en las áreas de pastizal

y cultivo en 1985 y 2001 se cuantificó superponiendo la clasificación borrosa

supervisada y la clasificación mixta previamente descrita.

Generalmente los análisis en teledetección consideran que el píxel está

uniformemente cubierto y le asignan una sola categoría (Chuvieco, 2002). Sin embargo,

algunos procesos de degradación ocurren a escalas menores a la resolución espacial de

las imágenes (Epema y Tromp, 1999). En estos casos, una alternativa de análisis es a

través de una clasificación borrosa donde una clase determinada presenta un continuo de

diferentes grados de pertenencia (Zadeh, 1965; Chuvieco, 2002). Debido a que el

comportamiento espectral de un píxel es el resultado de la interacción entre diferentes

objetos, la reflectividad de ese píxel puede ser modelada como el resultado de mezclas

espectrales puras (Adams et al., 1989). De esta manera, a través de una clasificación

borrosa obtenemos el porcentaje que ocupa cada componente puro dentro de un píxel

(Chuvieco, 2002). En la clasificación borrosa supervisada aplicada a este estudio se

utilizaron tres bandas (3-4-5), obtenidas a partir del cálculo del Optimum Index Factor

(Chuvieco, 2002), y se seleccionaron médanos vivos como campos de entrenamiento

del suelo desnudo. El método de asignación empleado fue el de máxima probabilidad

37

con una función de pertenencia comprendida entre 0 y 1, asumiendo una distribución

normal. A partir de este análisis, se obtuvo una imagen para ambas fechas donde el

valor de cada píxel constituye la cobertura de suelo desnudo (expresada en porcentaje)

ocupada dentro del área del píxel. Estos valores fueron utilizados para determinar

variaciones en la cobertura de suelo desnudo entre diferentes clases y fechas.

2.5.3.2. Fragmentación parcelaria

Los datos correspondientes a número y superficie de las parcelas a lo largo del

estudio fueron obtenidos a partir de la digitalización de todas las parcelas que estuvieran

incluidas dentro de las imágenes de 1985, 1992 y 2001. Se comprobó normalidad en los

datos y homogeneidad de varianzas utilizando respectivamente los tests Shapiro-Wilk y

Levene. Para comparar medias de tamaño de parcelas entre años se utilizó el test t. Las

parcelas fueron superpuestas con las imágenes clasificadas previamente (clasificación

mixta), a efectos de observar relaciones entre tamaño de parcela y tipo de cobertura

presente. Las parcelas fueron clasificadas en 6 clases: menores a 100 ha; entre 100 ha y

300 ha; entre 300 ha y 500 ha; entre 500 ha y 1000 ha; entre 1000 ha y 2000 ha; y

mayores a 2000 ha. La distribución parcelaria fue también superpuesta a un mapa de

condición ecológica elaborado a partir de relevamientos de campo realizados en 1996

sobre una superficie de 1452 km2 (Demaría et al., 1996; 2003). Este mapa clasifica las

parcelas en 4 categorías de condición ecológica (Muy Bueno, Bueno, Regular y Pobre),

según el grado de conservación del pastizal en función de su alejamiento del clímax

ecológico (Anderson, 1982; Molinero et al., 1996).

2.6. Resultados

2.6.1. Cambios en la cobertura de la tierra

La precisión total de la clasificación de la imagen del 2001 fue de 94,5% y el

estadístico Kappa de 0,9. La precisión del productor (complementario del error por

omisión) fue de 100%, 100%, 87% y 100% para las clases Agua, Bosque, Pastizal y

Cultivo respectivamente. La precisión del usuario (complementario del error por

38

comisión), fue de 100%, 100%, 100% y 88% para las clases Agua, Bosque, Pastizal y

Cultivo respectivamente.

Se produjo un cambio importante en todas las coberturas estudiadas excepto en las

áreas cubiertas por bosque. Una superficie de 2178,4 km2 (52,7% de la superficie total)

cubierta por pastizales naturales fueron transformados a cultivos de cosecha o pasturas

entre 1985 y 2001 (Fig. 2.3), con un decrecimiento substancial de la cobertura de

pastizal (y = -51642x + 446535; r2= 0,99) (Fig. 2.4). En 1985, el pastizal natural

ocupaba la mayoría de la superficie estudiada (92,6%), y las áreas de cultivo sólo el

4.6% del área total. En 2001, las pasturas exóticas y áreas destinadas a cultivos

cubrieron más del 54% del área de estudio (Fig. 2.3 y 2.4). Durante el periodo 1997-

1999 se observa la tasa anual más elevada de reemplazo del pastizal (Tabla 2.1). Sin

embargo, en relación al total de pastizal natural remanente, la más alta proporción de

pastizal natural reemplazado se produjo en el último periodo analizado (1999-2001)

(Tabla 2.1). La tasa de transformación o reemplazo anual se incrementó de 1,4% en el

período 1985-1992, a 10,9% en el período 1999-2001 (y = 3,4886x - 2,1254; r2=0,92)

(Tabla 2.1). Tres parches continuos de pastizal natural mayores a 993 km2 aún persisten

en el 2001 (Fig. 2.3).

El área cubierta por agua (lagunas) prácticamente se duplicó en el período

estudiado, pasando de 6,1 km2 en 1985 a 11,7 km2 en 2001. El área cubierta por bosque

se mantuvo relativamente estable a lo largo de todo el estudio (102,7 km2 ± 17,3). Sin

embargo, se observó un decrecimiento de su cobertura en la imagen de 2001 (superficie

total: 72 km2) (Fig. 2.3).

El menor grado de similitud entre imágenes sucesivas se observa en el período

1992-1997 (Ks=0,57), lo que indica que en este período comienza a producirse un

reemplazo significativo de pastizal natural por cultivos o pasturas. Entre las imágenes

de 1985-2001 observamos un grado de similitud muy bajo (Ks=0,23) como

consecuencia de la profunda transformación producida.

A lo largo de todo el estudio la unidad 1 (de mayor aptitud agrícola) presentó una

tasa de reemplazo de pastizal mayor al de la unidad 2 (Tabla 2.1). La tasa de reemplazo

en la unidad 2 fue muy baja antes de 1992, con una cobertura del pastizal natural

39

Fig. 2. 3. Distribución de los tipos de cobertura (Bosque, Cultivo, Pastizal, Agua) consideradas en este estudio para los 5 años analizados. Las unidades homogéneas de suelo y vegetación (1 y 2) son mostradas en cada imagen. El área no clasificada ubicada sobre el límite oeste del área de estudio corresponde a la provincia fitogeográfica del Monte.

40

superior al 90%. Hasta esa fecha, el reemplazo del pastizal natural ocurrió

principalmente en la unidad 1 (Tabla 2.1). Sin embargo, a partir de 1992, el reemplazo

del pastizal natural se incrementó significativamente en ambas unidades. Durante el

período 1992-1999, la superficie de pastizal natural disminuyó de 90,8% a 61,3% en la

unidad 2; y del 53,5% al 31,1% en la unidad 1 (Tabla 2.1). En el 2001 el pastizal natural

sólo cubrió el 24,7% de la unidad 1, y hubo una proporción casi igual de pastizal y

cultivo en la unidad 2 (Tabla 2.1).

Tabla 2. 1. Superficie (km2 y % entre paréntesis) de pastizal natural convertido a cultivos de cosecha o pasturas en cada periodo, desde 1985 a 2001; y superficie y porcentaje de pastizal natural y cultivo en las unidades fisonómicas 1 y 2 para cada imagen. Pastizal reemplaz. por período Unidad 1 Unidad 2 Año Total* Por año* Pastizal Cultivo Pastizal Cultivo 1985 585,9 (75,6) 126,8 (16,4) 3240,1 (96,6) 64,0 (1,9) 1992 374,5 (9,6) 53,5 (1,4) 414,8 (53,5) 282,5 (36,5) 3045,6 (90,8) 272,3 (8,1) 1997 689,1 (19,6) 137,8 (3,9) 329,0 (42,5) 383,0 (49,4) 2534,9 (75,6) 773,3 (23,0) 1999 592,8 (20,3) 296,4 (10,2) 240,7 (31,1) 456,9 (59,0) 2057,6 (61,3) 1260,1 (37,6)2001 522,0 (21,9) 261,0 (10,9) 191,5 (24,7) 539,9 (69,7) 1618,4 (48,2) 1701,1 (50,7)

* Porcentaje de reemplazo calculado con respecto al pastizal natural total presente al comienzo de cada periodo.

92.6%

83.8%

69.3%

55.7%

43.8%

4.6%

13.4%

28%

41.6%

54.3%

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1985 1992 1997 1999 2001

Año

Superficie (km2)

Pastizal Cultivo

Fig. 2. 4. Cambios en las superficies (km2 y %) ocupadas por pastizales naturales y cultivos (de cosecha o pasturas) dentro del área de estudio durante el período 1985-2001 (superficie total 4.130 km2).

41

2.6.2. Suelo desnudo

Tanto en 1985 como en 2001 el pastizal natural presentó una menor proporción de

suelo desnudo que las áreas cubiertas por cultivos o pasturas. Sin embargo, en las áreas

de pastizal natural, la cobertura de suelo desnudo aumentó del 3,6% al 13,9% entre

1985 y 2001. En 1985, más del 85% del área cubierta por pastizales naturales poseía

una cobertura de suelo desnudo menor al 10% (Fig. 2.5). En 2001, solo el 62% del área

ocupada por pastizales posee menos del 10% de cobertura de suelo desnudo (Fig. 2.5).

Por el contrario, no se observaron diferencias importantes en los porcentajes de suelo

desnudo en las áreas de cultivo entre ambas imágenes (Fig. 2.5).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

< 10% 10% - 20% 20% - 30% 30% - 40% > 40%

% de Suelo Desnudo

% d

e A

rea

cubi

erta

Pastizal 1985Pastizal 2001Cultivo 1985Cultivo 2001

Fig. 2. 5. Porcentaje de suelo desnudo para las áreas de pastizal y cultivo (de cosecha o pasturas) en los años 1985 y 2001. Datos obtenidos a partir de la Clasificación borrosa.

2.6.3. Fragmentación parcelaria

El número de parcelas prácticamente se duplicó entre 1985 y 2001 (463 en 1985,

562 en 1992, y 800 en 2001), por lo que el tamaño medio de las parcelas se redujo

42

significativamente (Tabla 2.2). Entre 1985 y 1992 el tamaño medio de las parcelas

disminuyó de 894 a 740 ha (P = 0,06). De 1992 a 2001 la disminución en el tamaño de

las parcelas fue aún mayor (de 740 a 525 ha, P < 0,001) (Tabla 2.2). En 1985, había 127

parcelas mayores a 1000 ha (27,4% del número total de parcelas), cubriendo 66% del

área total. En 1992, el número de parcelas de gran tamaño se redujo a 122 (21,7% del

total), cubriendo el 60% del área de estudio. Finalmente, en 2001, se produce una nueva

reducción a 93 parcelas de más de 1000 ha (11,6% del total), cubriendo el 43% del área

de estudio (Tabla 2.2). En el área de menor aptitud agrícola (al oeste del área de

estudio), la división parcelaria fue menor. Esta zona presenta la mayoría de las parcelas

mayores a 1000 ha. La parcela de mayor tamaño en 1985 tenía 5299 ha, y 4620 ha en

2001 (Tabla 2.2). La mayor división parcelaria se produjo en parcelas menores a 1000

ha en el área de mayor aptitud agrícola.

Tabla 2. 2. Caracterización de las parcelas del área de estudio en los años 1985, 1992, y 2001.

1985 1992 2001 Número total de parcelas 463 562 800 Número de parcelas grandes (>1000 ha) 127 122 93 Tamaño medio de las parcelas (ha) 893.9 740.0 524.7 Error Standard 43,4 34,2 21,8 Rango de tamaño de las parcelas (ha) 18-5299 18-4620 18-4620 Área cubierta por parcelas grandes (km2) 2748,28 2479,18 1809,28

Las parcelas de menos de 100 ha estuvieron en su mayoría reemplazadas por

cultivos en todas las imágenes analizadas (Tabla 2.3). Sin embargo, en 1985 las parcelas

de más de 100 ha presentaron porcentajes mayores de pastizal que de cultivo. Por otro

lado, muy pocas parcelas de más de 300 ha fueron reemplazadas por cultivos hasta esa

fecha (Tabla 2.3). Esta tendencia se mantuvo pero en menor proporción en 1992. A

partir de esa fecha, un número importante de parcelas mayores a 300 ha comenzaron a

ser reemplazadas por cultivos (Tabla 2.3). El 42,5% y el 22,6% de las parcelas de mas

de 1000 ha y 2000 ha respectivamente habían sido reemplazadas por cultivos en 2001

(Tabla 2.3).

Ninguna parcela de menos de 300 ha presentaba condición ecológica muy buena,

y el 76,4% de las parcelas con esta condición superaba las 1000 ha en 1996. Estas

parcelas de gran valor ecológico, fueron reducidas de 13 en 1996 a 7 en 2001. Si

consideramos que muchas de ellas superaban las 2000 ha, la pérdida de este tipo de

43

condición es significativa. Lo mismo sucede con las parcelas de condición ecológica

buena. El 59,1% de las parcelas con esta condición superaba las 1000 ha en 1996,

presentando una reducción de 13 a 7 parcelas entre 1996 y 2001.

Tabla 2. 3. Superficie (km2 y % entre paréntesis) ocupada por pastizales naturales y cultivos o pasturas exóticas en diferentes rangos de tamaño de parcelas para 1985, 1992 y 2001.

1985 1992 2001 Parcela Pastizal Cultivo Pastizal Cultivo Pastizal Cultivo >100 ha 8,1 (36,2) 13,5 (60,6) 7,3 (24,9) 21,3 (72,4) 1,9 (3,6) 48,8 (94,5) 100-300 ha 102,8 (57,4) 70,8 (39,6) 128,3 (44,1) 151,6 (52,1) 96,5 (17,5) 437,0 (79,1) 300-500 ha 273,2 (82,2) 42,5 (12,8) 295,8 (70,1) 103,9 (24,6) 185,8 (29,6) 418,8 (66,8) 500-1000 ha 785,5 (91,7) 35,1 (4,1) 788,3 (85,4) 104,8 (11,3) 477,2 (41,2) 627,6 (54,2) 1000-2000 ha 817,3 (94,0) 4,0 (0,5) 826,5 (90,8) 34,0 (3,7) 354,9 (48,2) 312,7 (42,5) <2000 ha 1617,8 (86,1) 0,3 (0,4) 1245,5 (78,7) 86,3 (5,5) 619,0 (57,7) 281,1 (26,2)

2.7. Discusión

Conocer las tasas de reemplazo y fragmentación de los pastizales pampeanos, y su

relación con las características edáficas y climáticas, resulta relevante para identificar

áreas de conservación y planear el manejo sustentable del uso de la tierra en la región

pampeana semiárida. La transformación de los pastizales naturales en áreas de cultivo o

pasturas es probablemente el proceso más importante que condiciona y limita su

extensión (Hadley, 1993). Por lo tanto, la reducción observada de los pastizales

naturales en la provincia de San Luis es alarmante. En un período de 16 años (1985-

2001), los pastizales que en 1985 ocupaban un 92,6% del área de estudio, se redujeron a

un 43,8% en 2001. Sólo las regiones más húmedas de la Pampa y con un gran potencial

agrícola, experimentaron tasas de reemplazo a principios de 1900 similares a las

observadas en este estudio (Viglizzo et al., 2001).

A pesar que los pastizales naturales de San Luis han sido utilizados para la cría de

ganado durante más de 100 años (Viglizzo et al., 2001), un porcentaje significativo

(92,6%) de este ecosistema aún persistía en el área de estudio hasta 1985 debido a la

presencia de establecimientos de grandes extensiones y con manejos ganaderos

extensivos. En los pastizales naturales ubicados en las regiones más húmedas de la

Pampa, la transformación del pastizal fue debida a la conversión de los campos

ganaderos en campos agrícolas o mixtos (Viglizzo et al., 2001). En el área analizada en

44

este estudio, las limitaciones edáficas y climáticas retrasaron estos cambios. Sin

embargo, a partir de 1985, y con mayor intensidad a partir del período 1992-1997, se

produjo una drástica modificación de los pastizales naturales de San Luis similar a la

observada en otras áreas de la región pampeana (Viglizzo et al., 2001). El reemplazo

comenzó primero en la denominada unidad 1 (Llanura medanosa con lagunas

permanentes) con menores restricciones agronómicas, y en fechas posteriores (1997), en

la denominada unidad 2 (Llanura medanosa central muy pronunciada).

En la unidad 1 (ubicada más al este), como en las áreas más húmedas de la región

pampeana (Viglizzo et al., 2001), el reemplazo del pastizal está asociado principalmente

a la conversión de los campos ganaderos de cría en campos mixtos (agrícola-ganaderos)

(M. Demaría, observación personal). A pesar de los riesgos que implica la agricultura en

regiones semiáridas con restricciones edáficas y climáticas (Stafford Smith y Foran,

1993; Peña et al., 1998), y debido a su gran rentabilidad, algunos productores

ocasionalmente deciden diversificar su producción e implantar cultivos en las áreas más

accesibles y productivas de sus establecimientos. Por el contrario, en la unidad 2, de

menor aptitud agrícola, uno de los principales factores que provocaron el reemplazo de

los pastizales naturales fue la introducción D. eriantha. Esta especie, al disponer de

mayor calidad forrajera que E. curvula, permite realizar un aprovechamiento más

versátil de los campos favoreciendo un mayor reemplazo del natural (Frasinelli et al.,

1992).

Otro factor que probablemente impulsó el reemplazo del pastizal en las dos

unidades fue el aumento en las precipitaciones registradas en los últimos 20 años y el

desplazamiento de las isoyetas de mayor valor hacia el oeste (Bertón y Echeverría,

2002). En este sentido, el aumento de la superficie cubierta por lagunas observada en

nuestro estudio, la cual se duplicó entre 1985 y 2001, es consecuente con este

fenómeno. Por otro lado, la propuesta de creación de un parque nacional tendiente a

proteger las últimas poblaciones de una especie de ciervo amenazada de extinción

(Ozotoceros bezoarticus celer), y los pastizales pampenos que constituyen su hábitat

natural, tuvo consecuencias negativas ya que algunos propietarios aceleraron las tasas

de reemplazo de los pastizales para evitar la posible confiscación de sus tierras

(Demaría et al., 2003).

45

La clasificación borrosa permitió analizar el cambio sufrido por el pastizal natural

de San Luis desde otra perspectiva al permitir cuantificar la cobertura de suelo desnudo.

El aumento de suelo desnudo observado en las áreas de pastizal natural durante el

período 1985-2001, puede deberse a una intensificación del uso ganadero en estos

pastizales. El aumento de las áreas destinadas a cultivos de cosecha en un

establecimiento obliga a concentrar el ganado en otras parcelas durante el período de

desarrollo del cultivo. Mayores proporciones de suelo desnudo junto a la presencia de

cultivos de cosecha pueden favorecer a la invasión de especies vegetales exóticas

presentes en otras áreas de la región pampeana (Aguilera et al., 1999a). En el área de

estudio analizada aquí, Heterotheca latifolia, una dicotiledónea herbácea introducida

desde Estados Unidos en la década del 70´ (Anderson et al., 1981), invade los pastizales

naturales al aprovechar los espacios de suelo desnudo y reduce la biodiversidad y

receptividad ganadera de las parcelas afectadas.

El estado fenológico puede afectar a la cobertura de suelo desnudo observada,

especialmente si existe una diferencia importante entre las fechas analizadas. Sin

embargo, no observamos entre ambas imágenes diferencias en la cobertura de suelo

desnudo en áreas clasificadas como cultivo. Si el estado fenológico hubiese sido un

factor determinante, habría afectado principalmente a las áreas ocupadas por cultivos ya

que los mismos presentan mayor variabilidad estacional que los pastizales. Bajo este

contexto, concluimos que las diferencias observadas en los porcentajes de suelo

desnudo en áreas de pastizal están asociadas a cambios en las prácticas de manejo y no a

variaciones fenológicas.

El proceso de reemplazo del pastizal fue acompañado por una mayor división

parcelaria del establecimiento con la finalidad de poder utilizar eficientemente las

nuevas pasturas incorporadas o evitar el acceso del ganado a las áreas destinadas a

cultivos de cosecha. La subdivisión de los lotes, la rotación del pastoreo y la

incorporación de pasturas permiten realizar un aprovechamiento más intensivo y

aumentar las cargas ganaderas del establecimiento (Marchi et al., 1974; Frasinelli, 1998;

Aguilera et al., 1999b). Esta intensificación del uso puede generar procesos de

degradación del pastizal y la pérdida de las especies más susceptibles (Aguilera et al.,

1999). En este estudio observamos que la mayoría de los pastizales de condición

ecológica cercana al “climax” fueron encontradas en parcelas de grandes dimensiones

46

que no permiten ser pastoreadas de manera intensiva (el 76.4% y el 59.1% de las

parcelas con condición Muy Buena y Buena respectivamente superaban las 1000 ha).

Consecuentemente, las parcelas de grandes dimensiones y utilizadas de manera

extensiva que aún persisten en el área de estudio tienen un gran significado ecológico

como áreas potenciales de conservación del pastizal natural.

El nivel de impacto ambiental del reemplazo observado depende de la

importancia ecológica del pastizal sustituido. El reemplazo de pastizales naturales

dominados por S. pellitum es probablemente una modificación irreversible debido a la

incapacidad de esta especie para recolonizar sitios en donde se ha extinguido localmente

y a su dificultad para establecerse en sitios de sucesión secundaria (Aguilera et al.,

1998). La restauración del pastizal original a través de la implantación de las especies

dominantes es una posibilidad, pero estas técnicas no han sido completamente

desarrolladas para nuestra región. Por otro lado, consideramos que existen muy pocas

oportunidades de tentar a los productores en un proyecto de reposición a gran escala,

teniendo en cuenta la superficie afectada, las dificultades de implantación de las

especies nativas y la relativa baja rentabilidad de los pastizales naturales.

A pesar de la profunda transformación sufrida en los pastizales naturales de San

Luis, el último período analizado (1999-2001), presentó una tasa anual de reemplazo

menor a la observada en el período anterior, lo que permitiría especular sobre la

posibilidad de una futura tendencia decreciente de reemplazo. Por otro lado, tres parches

importantes de pastizal natural interconectados entre sí y cubriendo una superficie de

1694,53 km2, junto a un número importante de parcelas de pastizal natural de grandes

dimensiones, aún persisten en el área de estudio. Parte de esta superficie debería ser

incluida en algún sistema de protección, lo cual tendría un significado relevante para la

conservación de la región pampeana argentina. Además, un plan de manejo y

ordenamiento del territorio para toda la región estudiada debería ser implementado. De

lo contrario, las severas limitaciones edáficas y climáticas pueden ocasionar problemas

de desertificación en las áreas con importantes proporciones de suelo desnudo,

especialmente bajo las condiciones de aumento de temperatura y disminución en las

precipitaciones pronosticadas para regiones semiáridas por el cambio climático global

(Verstraete y Schwartz, 1991; Houghton et al., 1996).

47

Regulaciones en las cargas ganaderas y en las tasas de reemplazo del pastizal

natural, como así también en las prácticas de manejo permitidas, pueden evitar

problemas futuros de desertificación y pérdidas de diversidad biológica. Este trabajo

aporta datos relevantes para el ordenamiento del territorio y la elaboración de planes de

manejo que integren tanto criterios productivos como conservacionistas. Sin embargo,

la creación de áreas protegidas y la implementación de planes de manejo integrales,

continúan siendo los grandes desafíos para la conservación de este ecosistema.

48

CAPÍTULO 3:

CARTOGRAFÍA DE CAMBIOS EN PASTIZALES

PAMPEANOS SEMIÁRIDOS DE SAN LUIS Y SU

RELACIÓN CON DIFERENCIAS EDÁFICAS Y

LIMITACIONES AGRONÓMICAS

49

3.1. Resumen

En la última década del siglo XX los pastizales pampeanos semiáridos de San

Luis sufrieron un intenso proceso de conversión en cultivos o pasturas no existiendo

información sobre la cobertura y los patrones de cambio de estos pastizales a nivel

regional. En este trabajo se han utilizado imágenes Landsat sobre una superficie de

20290 km2 durante un período de 34 años (1973, 1989, 1997, 2007), para determinar las

áreas de pastizal reemplazado por cultivos de cosecha o pasturas exóticas y analizar las

tasas y patrones de cambios sufridos en estos pastizales. En 1973 los pastizales cubrían

el 91% del área de estudio y fueron reducidos al 66,6% en 2007. La tasa de

transformación anual se incrementó de 0,32% a 1,45% entre el período 1973-97, para

luego caer a 1,41% en el último periodo analizado (1997-2007). El nivel de reemplazo

en las áreas con mayor aptitud agrícola fue mayor al de las áreas con limitaciones

edáficas y climáticas severas. Solo el 23,2% de pastizal natural se conserva en la unidad

de mayor aptitud agrícola, mientras que cultivos y pasturas ocupan el 71,7% del total.

Por el contrario, en la unidad con limitaciones agronómicas más severas el pastizal

natural es la cobertura dominante con el 86,1%. Las fincas de grandes dimensiones

(>2500 ha) representan el 70% del área total y su tasa de reemplazo fue menor al de las

fincas pequeñas (<1000 ha). Una importante superficie de pastizal natural aún persiste

en San Luis (13512 km2). La implementación de un plan de manejo que considere la

integridad paisajística y ecosistémica en los criterios para evaluar la sustentabilidad de

las prácticas de manejo realizadas es fundamental para garantizar su supervivencia.

3.2. Abstract

The grasslands of San Luis were rapidly converted to croplands or pasture in the

last decade of the XX century, and almost no regional information is available on their

distribution and spatial patterns. Landsat images, covering 20290 km2 during 34 years

(1973, 1989, 1999, 2007), were used to quantify natural grassland areas replaced by

exotic pastures or crops, and to analyze the pattern and change rate of San Luis

grasslands. The results revealed that 91% of the area was covered by grassland in 1973.

Since then, the proportion of grassland area was reduced to 66.6% by 2007. The annual

50

transformation rate increased from 0.32% to 1.45% between 1973 and 1997, and then

decreased to 1.41% in the last analyzed period (1997-2007). The replacement was larger

in the areas with better agronomic conditions than in areas with soil and climate

limitations. Only 23.3% of natural grassland is today present in the unit with better

agronomic conditions; crops and pastures cover 71.7% of the total area. On the other

hand, grassland is still the dominant land cover type (86.1%) in the unit with the most

severe soil and climate limitations. Big farms (>2500 ha) represent 70% of the study

area and their annual transformation rate was smaller than the one observed in small

farms (<1000 ha). An important amount of grassland still persists in San Luis (13512

km2). The implementation of a management plan that integrates in the criteria to

evaluate sustainability landscape and ecosystem consideration is fundamental to

guarantee pampas grassland survival.

3.3. Introducción

Los pastizales naturales de áreas templadas y subtropicales han sido

profundamente transformados a cultivos o pasturas debido a la aptitud de sus suelos y

solo pequeñas porciones de pastizales áridos o semiáridos permanecen relativamente

inalteradas (Hannah et al., 1995). En América del sur, las extensas planicies

denominadas ‘‘Pastizales del Río de la Plata” (Soriano, 1991), comenzaron a ser

modificadas en la primera mitad del siglo XVI con el arribo de los primeros europeos a

la región (Baéz, 1944). La influencia del pastoreo fue especialmente importante durante

todos estos siglos, mientras que la agricultura comenzó a ser un disturbio significativo

en toda la región especialmente a partir del siglo XX (Vervoorst, 1967; Hall et al.,

1992). En las últimas décadas, la tasa de expansión agrícola ha aumentado

considerablemente debido a cambios tecnológicos, como por ejemplo la introducción de

técnicas de mínima labranza o cultivos transgénicos, y condiciones favorables de

mercado relacionadas con el incremento en la demanda de soja por los países asiáticos

(Paruelo et al., 2005). Este proceso de agriculturización representa una seria amenaza

para las superficies de pastizales naturales semiáridos que aún persisten en la región

pampeana (Demaría et al. 2003; 2008), y es fundamental analizar los patrones de

51

reemplazo y fraccionamiento para plantear estrategias de conservación en base a un

ordenamiento y planificación del territorio.

Debido a la profunda alteración sufrida por los pastizales pampeanos, su

exclusividad biológica y escasa presencia de áreas naturales protegidas (Burkart et al.,

1994), el análisis del estado de conservación de las ecoregiones de América Latina y El

Caribe realizado por la WWF con apoyo del Banco Mundial (Dinerstein et al, 1995),

otorga a la región pampeana la categoría “en peligro” y le asigna un nivel de máxima

prioridad de conservación. Como consecuencia de la fragmentación ocurrida, sólo los

pastizales comprendidos en la porción semiárida de la región pampera (León et al.,

1984), presentarían grandes bloques de pastizales cercanos a su probable condición

original (Soriano, 1991).

Los bloques más significativos de los pastizales pampeanos semiáridos,

caracterizados por la dominancia de una especie de gramínea denominada Sorghastrum

pellitum, se encuentran ubicados en el centro-sur de la provincia de San Luis (Anderson

et al., 1970; León y Anderson, 1983). Estos pastizales están constituidos en sus estados

maduros principalmente por gramíneas perennes de ciclo estival, C4, que no forman

banco de semillas significativos como muchas otras especies de gramíneas perennes

(O`Connor, 1991), y que están sujetas a procesos de extinción local bajo condiciones de

manejo intensivas (Cano y Movia, 1967; Anderson et al. 1970; Anderson, 1979,

Aguilera et al., 1998). El relajamiento de las condiciones de dominancia por efecto del

pastoreo, el fuego o la roturación, abre en este tipo de pastizal, la posibilidad para que

aumente la abundancia y la densidad de especies subdominantes y penetren especies

exóticas (Anderson et al., 1970).

La región pampeana semiárida no ha escapado totalmente a las alteraciones

provocadas por el uso agropecuario. Ya Anderson (1979) señalaba el marcado retroceso

sufrido por las comunidades relicto del pastizal semiárido de San Luis a causa del

pastoreo intensivo, e indicaba que su especie dominante (S. pellitum) podría extinguirse

localmente de continuar estos procesos. Estudios más recientes de detección de cambios

realizados con imágenes satelitales, han observado que el fenómeno de reemplazo de

pastizales naturales por cultivos o pasturas se ha extendido a los pastizales semiáridos

52

de la región pampeana, con unas tasas de reemplazo muy elevadas (Demaría et al. 2003;

2008).

El uso de imágenes satelitales es la alternativa más útil y eficiente en la

elaboración de cartografía de ocupación del suelo a diferentes escalas y constituye una

importante herramienta para entender y hacer un seguimiento de varios componentes

relacionados con la funcionalidad y salud de diferentes tipos de ecosistemas (Tueller,

1991). Sin embargo, en estudios de detección de cambios con aplicaciones ambientales,

la teledetección ha sido utilizada principalmente para seguir la evolución de áreas

forestales (Kasischke, 1993; Simpson et al., 1994; NASA Landsat Pathfinder Humid

Tropical Deforestation Project, 1999; Tucker y Townshend, 2000; Wolter y White,

2002), probablemente por su importancia como reservorios de biodiversidad (Raven

1988; Myers 1992) y reguladores del cambio climático (Woodwell et al. 1983; Gash y

Shuttleworth 1991; Dixon et al. 1994; Fearnside 1996). Por el contrario, existen menos

casos de estudios donde el ecosistema analizado esté constituido por pastizales naturales

(Joern y Keeler, 1995), y los avances en la discriminación son aún limitados para

pastizales y sabanas templadas y tropicales, a pesar de la gran difusión de la técnica y

del uso de un gran número de procedimientos estadísticos (Price et al., 1992).

Si bien la región pampeana argentina presenta una gran importancia agronómica,

existen pocos trabajos que describan tipos de uso y coberturas de la tierra (Paruelo et al.,

2004), y la mayoría de los estudios con imágenes se han focalizado principalmente en

su sección húmeda. Guerschman et al. (2003a) exploró el uso de imágenes Landsat

Thematic Mapper (TM) multitemporales para determinar tipos de cobertura en el área

sudoeste de la Pampa Húmeda. Se han utilizado imágenes Landsat TM para discriminar

tipos de vegetación en los bajos inundables de la pampa deprimida (Herrera et al.,

2005), y procesos de fragmentación en los pastizales subhúmedos y húmedos de la

Pampa Argentina (Baldi et al., 2006). Otros estudios se han focalizado en el análisis de

la heterogeneidad funcional (Paruelo et al. 2001), y estimaciones de la productividad de

los pastizales a escala regional a través del índice de vegetación de diferencia

normalizada (NDVI) e imágenes NOAA (Chanetón et al. 1995; Paruelo et al., 1999,

2000). Asimismo, descripciones espaciales explícitas de tipos de cobertura de la tierra

únicamente se han realizado para áreas particulares de la región (Alperín et al., 2002;

Guerschman et al., 2003b). Por otro lado, en los pastizales pampeanos semiáridos la

53

teledetección ha sido utilizada para evaluar procesos de desertificación (Collado et al.,

2002), analizar la pérdida de hábitat naturales de especies animales amenazadas de

extinción (Demaría et al., 2003), y para caracterizar procesos de cambio y

fragmentación en áreas específicas (Demaría et al., 2008).

A pesar de las restricciones que presentan los pastizales de San Luis para el uso

agrícola y para la ganadería intensiva con respecto a otras áreas de la región pampeana

(Peña Zubiate et al., 1998), este ecosistema ha sufrido un proceso intensivo de

reemplazo de pastizales naturales por cultivos y pasturas en la última década del siglo

XX (Demaría et. al, 2008). El área de pastizales naturales con mayor relevancia

ecológica de la provincia de San Luis (Anderson et al. 1978; Echeverría et al., 1996),

sufrió un proceso de reemplazo alarmante (Demaría et. al, 2008). La superficie cubierta

por pastizales naturales fue reducida del 92.6% a 43.8% entre 1985 y 2001, con una tasa

de transformación anual que se incrementó significativamente del 1.4% al 10.9%

(Demaría et. al, 2008). La tendencia observada, favorecida por la disponibilidad de

nuevas especies forrajeras de origen africano y al avance de la frontera agrícola hacia el

oeste debido probablemente a un aumento de las precipitaciones, podría estar afectando

a toda la región pampeana semiárida de San Luis.

Ante la profunda transformación observada, relacionada con procesos de pérdida

del pastizal por efecto de la agricultura y la implantación de pasturas exóticas (Demaría

et. al, 2008), en este trabajo se plantean los siguientes objetivos: 1) determinar a partir

de imágenes satelitales y el uso de SIG el estado de conservación de estos pastizales a

nivel provincial, 2) determinar el impacto del uso agropecuario actual a escala regional

y los patrones espaciales de reemplazo, 3) evaluar la tasa de reemplazo en los últimos

34 años comparándola con tasas de reemplazo observadas en estudios previos, con el fin

de analizar los efectos sobre la futura conservación de este ecosistema, y 4) explorar si

los cambios del paisaje interactúan de diferente forma según las características edáficas,

agronómicas y parcelarias.

54

3.4. Área de estudio

El área de estudio abarca la superficie total de pastizales pampeanos de la

provincia de San Luis. Esta se definió utilizando el mapa de las formaciones vegetales

de la provincia de San Luis (Anderson et al., 1970) y la carta de suelos-vegetación de la

provincia de San Luis (Peña Zubiate et al., 1998), la cual es un estudio integral a escala

1:500000. Los pastizales pampeanos de San Luis corresponden al extremo occidental

semiárido de los pastizales pampeanos (León y Anderson, 1983; Soriano 1991), y el

área abarca una superficie total de 20290,34 km2 en el centro sur de la provincia (Fig.

3.1).

Fig. 3. 1. Ubicación del área de estudio dentro de la porción semiárida occidental de la región pampeana, San Luis, Argentina. En la imagen satelital se observa el área de estudio en su totalidad y se señalan los límites de las unidades fisonómicas (Unidad 1, 2, 3, 4) según el mapa de suelo-vegetación (Peña Zubiate et al. 1998).

Para este estudio fue seleccionada la provincia de San Luis debido a la relevancia

de sus pastizales a nivel de toda la región pampeana. Dentro de esta región, los

pastizales menos alterados por la agricultura se encuentran en áreas semiáridas

marginales para actividades agrícolas debido a severas limitaciones climáticas (Soriano,

1991). Los pastizales de San Luis, no solo constituyen el hábitat para especies de fauna

silvestre típicas del pastizal pampeano hoy localmente extintas en la mayor parte de la

55

Pampa (Dellafiore et al., 2001; Isacch et al., 2002), sino que conforman el mayor

porcentaje de pastizales semiáridos de la región pampeana. Solo el 5,2% de los

pastizales del Río de la Plata (Pampa y Campos) podrían considerarse zonas agrícolas

marginales ya que reciben menos de 600 mm de precipitaciones anuales. De esta

superficie, el 56,4% se encuentra comprendida dentro de la provincia de San Luis;

porcentaje de cobertura que se eleva a 69,1% cuando consideramos a pastizales

pampeanos que reciben menos de 500 mm anuales (Datos obtenidos a partir de Soriano,

1991 y el Atlas Climático de la República Argentina, 1960).

Una descripción más detallada de los pastizales pampeanos se puede obtener en el

capítulo introductorio.

3.5. Métodos

3.5.1. Análisis digital de imágenes

Para la realización del presente estudio fueron necesarias 14 imágenes para

constituir los mosaicos del área de estudio para un período total de 34 años (Tabla 3.1).

Cuatro grupos de imágenes Landsat contiguas, correspondientes a cuatro fechas

diferentes (1973, 1989, 1997, 2007), fueron usadas en este trabajo (Tabla 3.1). El

mosaico del año 1973 fue realizado con 2 imágenes del sensor Landsat Multispectral

Scanner (MSS), y el de los años 1989, 1997 y 2007 con 4 imágenes cada uno del sensor

Landsat Thematic Mapper (TM). Todas las imágenes fueron adquiridas entre los meses

de diciembre y abril, coincidiendo con la estación húmeda y de mayor actividad

fotosintética de las especies vegetales del pastizal (Tabla 3.1). Las imágenes de 1973

(Landsat MSS) están compuestas por 4 bandas: 2 en el visible y 2 en el infrarrojo

cercano, con una resolución espacial de 57 metros. Las imágenes Landsat TM (1989,

1997, 2007) cuentan con 7 bandas: 3 del visible, 1 en el infrarrojo cercano, 2 en el

SWIR y una en el térmico. Las 5 primeras con una resolución espacial de 28,5 metros y

la última de 60 metros. La banda térmica no fue utilizada en los análisis de este estudio.

56

Tabla 3. 1. Imágenes Landsat utilizadas en este estudio y fecha de adquisición de cada una de ellas. El Worldwide Reference System (WRS) utilizado para catalogar a las imágenes MSS (WRS1) es diferente al utilizado para catalogar a las imágenes TM (WRS2). El formato de la fecha de adquisición es día/mes/año. Imágenes MSS (1973) Imágenes TM (1989, 1997, 2007) WRS1 Fecha WRS2 Fecha Path Row 1973 Fila Columna 1989 1997 2007 246 84 19/03/1973 229 84 14/04/1989 17/01/1998 11/02/2007 246 85 19/03/1973 230 83 20/03/1989 23/12/1997 18/02/2007 230 84 20/03/1989 23/12/1997 18/02/2007 230 85 20/03/1989 23/12/1997 18/02/2007

3.5.2. Procesamiento de las imágenes

Para realizar una comparación multitemporal en teledetección es necesario que

todas las imágenes estén corregidas geométricamente para asegurarnos que estamos

situados en la misma zona para las diferentes fechas, y que la variable que estamos

comparando se refiera a la misma escala de medida (Chuvieco, 2002). Una inadecuada

superposición entre imágenes podría llevar a conclusiones erróneas, puesto que

pondrían en evidencia cambios entre fechas que serían debidos, no tanto a

modificaciones reales en el terreno, como a estar analizando píxeles correspondientes a

distintas áreas.

El ajuste geométrico entre imágenes se realizo utilizando el método de registro de

imagen a imagen (Jensen et al., 1993). Este se basó en la localización de puntos de

control comunes entre las imágenes de 1989, las cuales fueron corregidas

geométricamente por la Universidad de Maryland antes de su adquisición, y las

restantes imágenes. Se tomaron entre 35 y 50 puntos de control para cada imagen. El

remuestreo se realizó mediante el método del vecino más próximo, con un polinomio de

transformación de primer grado. El error medio cuadrático (RMS) fue menor a un píxel

en todas las imágenes (Promedio del RMS=0.39±0.04). Una vez realizado el ajuste

geométrico entre imágenes, se reproyectaron a UTM zona 19, Esferoide WGS84,

Datum WGS84. La resolución espacial establecida en todos los casos fue de 30 metros.

Una etapa fundamental en el procesamiento digital de imágenes de diferentes

fechas es la corrección atmosférica, ya que en muchos casos los efectos de la atmósfera

pueden impedir una correcta interpretación de las imágenes (Duggin y Robinove, 1990).

57

Por lo tanto, se convirtieron a valores de reflectividad todas las imágenes empleadas en

este estudio a través del modelo simplificado propuesto por Chávez (1996).

La imágenes georeferenciadas y convertidas a valores de reflectividad fueron

posteriormente utilizadas para la realización de los mosaicos correspondientes a cada

fecha. Se utilizó como imagen de referencia en las imágenes Landsat TM a la imagen

230r84 porque abarcaba el mayor porcentaje del área de estudio, y la p246r84 en las

imágenes Landsat MSS.

3.5.3. Cartografía de usos del suelo

En este estudio se clasificaron las imágenes en 5 categorías de cobertura del

terreno diferentes: Agua, Suelo Desnudo, Pastizal Natural, Cultivo, Bosque. Las clases

fueron seleccionadas por su relevancia ecológica y alguna de ellas desde una

perspectiva multiestacional. Es decir, no solo considerando la ocupación presente en el

momento de la toma de las imágenes, sino proyectada en el tiempo de acuerdo al tipo de

ocupación del suelo. Por ejemplo, áreas de agricultura fueron consideradas como tal,

independientemente de su estado fenológico, o a pesar de que en la fecha de la toma de

la imagen se encontraran en estado de preparación (suelo arado). Del mismo modo, las

quemas recientes del pastizal pampeano, muy comunes al inicio de la primavera, fueron

consideradas como pastizal natural. La tabla 3.2 describe los diferentes tipos de

cobertura analizados en este estudio. Fotografías de estas coberturas pueden observarse

en el capítulo introductorio dentro de la sección que describe los pastizales pampeanos

semiáridos de San Luis.

Los diferentes tipos de cobertura del terreno se clasificaron empleando en cada

mosaico (1973, 1989, 1997, 2007) un método de clasificación mixta (Chuvieco, 2002).

El mismo método de clasificación fue utilizado con anterioridad en pastizales

pampeanos semiáridos con muy buenos niveles de precisión (Demaría et al., 2003;

2008). El método consiste en la realización de una clasificación no supervisada para

identificar clases de coberturas del terreno fácilmente separables y posteriormente

aplicar una clasificación supervisada a las clases mezcladas y mejorar de esta manera

los resultados obtenidos a partir de la clasificación no supervisada. Errores de

clasificación que no pudieron ser identificados a través del análisis digital debido al

58

comportamiento espectral similar de algunas coberturas del terreno son corregidos

visualmente (Demaría et al., 2003; 2008). Si bien el método requiere de un trabajo

intensivo por parte del operador, produce resultados altamente confiables para pastizales

pampeanos semiáridos. Más detalles sobre el método de clasificación pueden

encontrarse en Demaría et al., 2008 (capítulo 2).

Tabla 3. 2. Descripción de los tipos de cobertura del terreno analizados en este estudio. Clase de Cobertura Descripción Agua Incluye todos los cuerpos de agua (lagunas) permanentes y estacionarias

presentes en ondulaciones profundas del terreno donde la capa freática puede aflorar (lagunas permanentes), o ser anegadas por las precipitaciones (lagunas temporarias). Algunas lagunas permanentes pueden alcanzar las 75-85 has

Suelo Desnudo A esta clase pertenecen áreas que se encuentran descubiertas, tanto dunas permanentes de origen eólico como áreas de pastizal natural intensamente pastoreadas.

Pastizal natural Corresponde a pastizales naturales no roturados con diferente composición específica, condición ecológica e intensificación de uso

Cultivo Incluye a los cultivos de cosecha, pasturas anuales y pasturas exóticas perennes en todos sus estados fenológicos. También se incluyeron dentro de esta categoría parcelas recientemente aradas y barbechos. Los principales cultivos anuales son girasol, maíz, centeno, trigo y en los últimos años soja. Eragrostis curvula y Digitaria eriantha son las principales pasturas perennes implantadas

Bosque Comprende especialmente a isletas de chañar (Geoffroea decorticans), las cuales crecen principalmente en la cresta de dunas fijas. También incluye áreas boscosas de caldén (Prosopis caldenia) presentes generalmente alrededor de las lagunas

La precisión de la clasificación de la imagen del 2007 fue verificada a través de

una matriz de error (Jensen, 1996). No existe un consenso general sobre el tamaño

mínimo de muestra necesario para determinar la precisión de una clasificación

(Congalton, 1991). Algunos autores sugieren que un tamaño de muestra de al menos 30

puntos por clase son necesarios para obtener mapas temáticos con un intervalo de

confianza del 95% (Jensen, 1996; Stein et al., 1999). Otros autores, utilizando una

aproximación más conservadora, concluyen que el tamaño de la muestra debe ser de al

menos de 50 puntos por clase para lograr estimaciones de la precisión más confiables

(Hay, 1979; Congalton, 1991). En este estudio se empleó la distribución binomial de

probabilidad para estimar el tamaño mínimo de muestra (Chuvieco, 2002). La formula

empleada fue la siguiente:

59

donde z corresponde a la abscisa de la curva normal; p indica el porcentaje estimado de

aciertos; q el de errores; y L, el nivel permitido de error. Se estimó el tamaño mínimo de

muestra con el 95% de probabilidad, y el valor de p y q igualado a 50 (Chuvieco, 2002).

El tamaño mínimo de muestra obtenido fue de 196 puntos de verificación, los cuales se

seleccionaron mediante un muestreo estratificado al azar. Sin embargo, debido a las

grandes diferencias de superficie ocupada por cada cobertura del terreno, se estableció

que un mínimo de 30 puntos cayeran en cada clase (Jensen, 1996). Los puntos de

control fueron visitados utilizando un receptor GPS (Trimble Geoexplorer II) y

muestreados entre septiembre y noviembre del 2007.

Ante la imposibilidad de verificar las imágenes históricas por no contar con

información auxiliar (mapas cartográficos detallados o fotografías aéreas), asumimos

que la precisión de las imágenes históricas fue similar a la obtenida en la imagen del

2007, ya que el mismo método de clasificación fue utilizado en todas las imágenes.

3.5.4. Detección de cambios

La tasa de reemplazo del pastizal pampeano y los cambios de cobertura del

terreno se determinaron aplicando el método de detección de cambios con post-

clasificación (Singh, 1989), donde todas las imágenes son clasificadas individualmente

y los mapas resultantes son comparados para detectar los cambios (Foody et al., 1996).

A través de una tabulación cruzada se comparó cada imagen con la imagen previa, y la

última imagen (2007) con la primera (1973) para cuantificar el cambio sobre el período

de tiempo completo.

La matriz de tabulación cruzada se completó a través de la metodología

desarrollada por Pontius et al. (2004), la cual permitió obtener para cada categoría de

cobertura del terreno las ganancias, pérdidas, cambio neto, intercambios, y valorar el

cambio total tomando como referencia las persistencias, así como las transiciones

sistemáticas significativas entre categorías (Pontius et al., 2004).

El método propuesto por Pontius et al. (2004), consiste en la realización de una

matriz de tabulación cruzada estándar entre dos mapas de diferente fecha donde las filas

representaron las categorías del mapa en el tiempo 1 (T1) y las columnas las categorías

60

del mapa en el tiempo 2 (T2). Asimismo, la diagonal principal muestra las persistencias

entre ambas fechas y los elementos fuera de la diagonal principal detallan las

transiciones ocurridas entre el T1 y T2 para cada categoría. Por su parte, la fila 6

representa el total de cada categoría en el T2 y en la columna 6 el total de cada categoría

en el tiempo T1. A esta matriz de tabulación estándar se le agregaron una fila (7) para

calcular las ganancias de cada categoría entre el T1 y T2, y una columna (7) con las

pérdidas (Tabla 3.3).

Tabla 3. 3. Matriz de tabulación cruzada para dos capas de diferente fecha según Pontius et al. (2004).

Tiempo 2 1 2 3 4 5 6 7

1 Tiempo 1 Clase 1 Clase 2 …….. Clase n Suma T1 Perdidas 2 Clase 1

11P 12P …….. nP1 +1P jjPP −+1

3 Clase 2 21P 22P ……..

nP2 +2P jjPP −+2

4

…

……

..

…

……

..

…

……

..

…

……

..

…

……

..

…

……

..

…

……

..

5 Clase n 1nP 2nP ……..

nnP +nP jjn PP −+ 6 Suma T2 1+P 2+P ……..

nP+ P

7 Ganancias jjPP −+1 jjPP −+2 ……..

jjn PP −+

Las ganancias se calculan como la diferencia de la suma total de la fila 6 y los

valores de la diagonal principal, es decir jjjij PPG −= + . Las pérdidas como la

diferencia de la suma total y los valores de la diagonal principal ( ). A

partir de estos valores se calculan posteriormente el cambio neto, cambio total y los

intercambios. El cambio neto es la diferencia de las pérdidas y las ganancias en valor

absoluto de cada categoría (

jjjij PPL −= +

ijijj GLD −= ), el intercambio es el doble del valor mínimo

de las ganancias o las pérdidas, es decir ),(2 jjjjjjj PPPPMINS −−×= ++ , y el

cambio total es el resultado de la suma de las ganancias y las pérdidas ( )

(Tabla 3.3).

ijijj LGDT +=

A partir de los resultados de las ganancias, pérdidas, cambio neto, intercambio y

cambio total obtenido para cada categoría, es posible realizar un análisis más detallado

de los cambios del uso del suelo. A diferencia del cambio neto, el cambio total permite

61

estimar la totalidad de las transiciones que se dieron entre categorías ya que si una

categoría hubiera presentado ganancias y pérdidas de la misma magnitud, el cambio

neto sería igual a cero. Sin embargo, mediante la ecuación del cambio total, dicho

resultado sería igual al doble de la pérdida o la ganancia (Pontius et al., 2004).

Una línea de tendencia fue utilizada para examinar variaciones en la cobertura de

pastizal entre 1973 y 2007, y en la tasa de transformación anual de ese período.

Asimismo, con las imágenes clasificadas de 1973 y 2007 se realizó un análisis de

tendencia espacial para determinar los patrones de cambio del pastizal natural a cultivos

de cosecha o pasturas implantadas. El análisis fue realizado a través de un mapa de

tendencias que se generó mediante una ecuación polinomial de tercer orden ajustada a

los patrones de cambio observados. La superficie del mapa es creada mediante la

codificación de las áreas de cambio como 1 y las de no cambio como 0. Ambos valores

son tratados como variables cuantitativas a través de la formula:

∑∑−−

=i

j

k

iZ

00bxi-jyj

donde K es el máximo orden para ser fijado, i y j son variables de interacción asociadas

a k, donde i=0…K y j=0…i.

Por último, las tasas de cambio observadas en este estudio fueron comparadas con

las de un estudio multitemporal realizado en una superficie de 4130 km2 ubicada en el

centro-oeste del área de pastizales pampeanos de San Luis (Demaría et al., 2008;

Capítulo 2). Este estudio abarca un período de 16 años, entre 1985 y 2001, y fueron

utilizadas 5 imágenes satelitales Landsat (1985, 1992, 1997, 1999, 2001).

3.5.5. Generación de Información auxiliar

Para el desarrollo de este estudio se utilizó información auxiliar generada a partir

de trabajos previos realizados en la provincia de San Luis. Dos capas de información

fueron consideradas: La Carta de Suelos y Vegetación de la Provincia de San Luis (Peña

Zubiate et al., 1998) para determinar diferentes capacidades de uso y limitaciones

62

agronómicas del área de estudio, y el Catastro provincial. Ambas capas de información

auxiliar se digitalizaron para los posteriores análisis SIG.

3.5.5.1. Capacidad de uso y limitaciones agronómicas

La Carta de Suelos y Vegetación de la Provincia de San Luis es un estudio

integral a escala 1:500000, que combina los atributos principales (suelo, vegetación,

clima, capacidad y limitaciones de uso) para caracterizar diferentes unidades

fisonómicas de la provincia de San Luis (Peña Zubiate et al., 1998). Para el presente

estudio el aspecto más relevante de esta carta de suelos-vegetación es la determinación

de la capacidad y limitaciones de uso de las diferentes unidades fisonómicas, ya que la

tasa de transformación del pastizal pampeano podría verse afectada en relación a las

diferentes aptitudes agrícola-ganaderas de la región.

Las limitaciones de uso y la aptitud agrícola-ganadera de cada unidad fue

determinada aplicando la metodología contenida en el Agricultural Handbook Nº 210

(Kliengebiel y Montgomery, 1961), con algunas adaptaciones hechas para Argentina.

En esta clasificación no solo se incluyen limitaciones netamente edáficas, sino también

climáticas, por lo que su apreciación agronómica es más completa (Kliengebiel y

Montgomery, 1961; Peña Zubiate et al., 1998). Se distinguen 8 categorías de capacidad

de uso que se simbolizan con números romanos. La importancia de la aptitud es

creciente de la clase I a la VIII, donde la clase I no tiene ningún tipo de limitación y la

clase VIII no tienen aptitud agropecuaria alguna. En términos generales, hasta la clase

IV se consideran tierras agrícolas, y de la V a la VIII tierras ganaderas no arables

(Kliengebiel y Montgomery, 1961; Peña Zubiate et al., 1998).

Cuatro tipos de unidades fisonómicas cubren el área de estudio: “Llanura

medanosa con médanos antrópicos” (Unidad 1), “Llanura medanosa con lagunas

permanentes” (Unidad 2), “Llanura medanosa central muy pronunciada” (Unidad 3),

“Llanura medanosa marginal” (Unidad 4) (Peña Zubiate et al., 1998) (Fig. 3.1). Todas

las unidades corresponden a áreas cubiertas por pastizales pampeanos semiáridos y

presentan suelos poco desarrollados, muy susceptibles a la erosión eólica,

excesivamente drenados, sumamente permeables y con un contenido de materia

orgánica menor al 1% (Peña Zubiate et al., 1998).

63

La Unidad 1 cubre una superficie de 2594,3 km2, correspondiente al 12,79% de la

superficie total, en el extremo este del área de estudio (Fig. 3.1). Se caracteriza por la

presencia de dunas de origen natural y otras provocadas por la acción del hombre. Estas

últimas, formadas principalmente debido a la interacción de ciclos húmedos, que

favorecen el desarrollo de actividades agrícolas, con ciclos secos, que obliga al

abandono de esta actividad favoreciendo procesos de desertificación (Collado, 1998).

La precipitación media anual en este sector es de 500 mm y limita hacia el este con la

región subhúmeda pampeana, la cual ha sido intensamente transformada en áreas de

cultivo (Soriano, 1991). La porción oeste de esta unidad marca el límite recomendado

para los cultivos en secano, con los riesgos propios de las áreas de transición hacia otras

más secas. Desde el punto de vista climático presenta restricciones moderadas para el

uso agrícola y restricciones edáficas severas. Se trata de un área con fincas mixtas

agrícola-ganaderas. Corresponde a la clase de aptitud V y VI (Peña Zubiate et al., 1998).

La Unidad 2 cubre una superficie de 4380,29 km2 (21,59% de la superficie total),

sobre el sureste del área de estudio (Fig. 3.1). Se caracteriza por la presencia de dunas

longitudinales generalmente fijadas por la vegetación, que alternan con áreas más o

menos llanas. El área se encuentra salpicada de un gran número de lagunas permanentes

de agua dulce que se forman en ondulaciones profundas del terreno por el afloramiento

de la capa freática. Esta unidad se ubica entre las isoyetas de 450 a 500 mm anuales y

presenta limitaciones edáficas y climáticas muy severas. Limita hacia el este con áreas

de aptitud agrícola, lo que favorece la presencia de cultivos ocasionales. La clase de

aptitud es VI para las áreas llanas y VII para las áreas medanosas (Peña Zubiate et al.,

1998).

La Unidad 3 se ubica formando una franja longitudinal en el centro del área de

estudio (Fig. 3.1). Es la unidad más extensa con 9921,51 km2, correspondientes al

48,9% del área de estudio. Presenta un relieve relativamente pronunciado constituido

por cordones de dunas longitudinales. Se encuentra enmarcada entre las isoyetas de 400

a 500 mm anuales y presenta limitaciones edáficas y climáticas muy severas. La

principal actividad de las fincas es la cría de ganado sobre pastizales naturales o

pasturas implantadas. La clase de aptitud es VII (Peña Zubiate et al., 1998).

64

La unidad 4 se encuentra al oeste del área de estudio y ocupa una superficie

3394,23 km2 (16,73% de la superficie total) (Fig. 3.1). Es una unidad alargada,

constituida por gran cantidad de dunas no muy pronunciadas de dirección predominante

norte-sur. La precipitación promedio anual oscila alrededor de los 400 mm. Al

encontrarse sobre el extremo oeste del área de estudio y, por tanto, recibir menos

precipitaciones, es la unidad menos apta para los cultivos en secano y las actividades

ganaderas intensivas. Predominan las fincas destinadas a la cría de ganado extensivo

sobre pastizales naturales. La clase de aptitud es VII (Peña Zubiate et al., 1998).

La unidades fisonómicas 2 (“Llanura medanosa con lagunas permanentes”) y 3

(“Llanura medanosa central muy pronunciada”), corresponden respectivamente a las

unidades fisonómicas 1 y 2 del capítulo 2. Las unidades 1 (“Llanura medanosa con

médanos antrópicos”) y 4 (“Llanura medanosa marginal”), no fueron abarcadas por el

área de estudio del capítulo anterior. En este capítulo se ha readaptado la numeración, al

incorporarse todas las unidades fisonómicas presentes en los pastizales pampeanos de

San Luis.

A efectos de observar las tasas de cambio del pastizal pampeano en unidades

fisonómicas con diferentes aptitudes de uso, los 4 mosaicos de imágenes, previamente

clasificadas, se superpusieron con las unidades fisonómicas descritas. A través de una

tabulación cruzada entre cada imagen y las unidades fisonómicas se estimaron los

cambios de cobertura del terreno con relación a su aptitud agronómica.

3.5.5.2. Parcelamiento

Las porciones de pastizales pampeanos en mejor estado de conservación fueron

localizadas en fincas de uso ganadero extensivo, con parcelas de grandes extensiones

(>1000 ha) y con pocas fuentes de agua lo que impedía un uso intensivo de la misma en

su totalidad (Anderson, 1979; Demaría et al., 2008). Por el contrario, la intensificación

del uso de las fincas a través de la implantación de nuevas pasturas o cultivos para

incrementar las cargas ganaderas (Marchi et al., 1974; Frasinelli, 1998), ha favorecido la

fragmentación parcelaria y la pérdida de pastizales naturales (Demaría et al., 2008). Por

lo tanto, las grandes propiedades se presentan en principio como una alternativa

aliviadora con relación a la pérdida de pastizal, ya que permitirían una explotación

65

extensiva del recurso ganadero con rentabilidades aceptables. La presencia o ausencia

dentro del área de estudio de estas fincas extensivas puede ser un indicador del estado

de conservación del pastizal, aún cuando análisis más profundos de la composición

específica deben ser realizados para garantizar su condición ecológica.

Fig. 3. 2. Distribución catastral en los pastizales pampeanos semiáridos de la provincia de San Luis.

Con el fin de observar relaciones entre tamaño de la finca y porcentaje de

cobertura de pastizal natural presente, se realizó una tabulación cruzada entre el

mosaico de 2007 (imagen que representa el estado de conservación actual del pastizal),

y el Catastro de la provincia de San Luis, en el que se refleja la superficie total de cada

propiedad (Fig. 3.2). El proceso de conversión de estos mapas analógicos catastrales al

entorno digital fue realizado mediante una digitalización de las fincas utilizando ArcGis.

Posteriormente las fincas fueron agrupadas para los análisis de cambio en los siguientes

tamaños: menores a 1000 ha; entre 1000 ha y 2500 ha; entre 2500 ha y 5000 ha; y

66

mayores a 5000 ha (Fig. 3.2). La presencia de diferencias significativas entre las

coberturas de pastizal y cultivo observadas en los rangos de tamaño fue analizada

mediante un test de Chi-cuadrado.

3.6. Resultados

3.6.1. Cartografía de usos del Suelo

La precisión total de la clasificación de la imagen del 2007 fue de 85,35% y el

estadístico Kappa de 0,81. La precisión del productor (complementario del error por

omisión) y la precisión del usuario (complementario del error por comisión), fue en

todos los casos superior al 70% (Tabla 3.4).

Tabla 3. 4. Precisión del productor (complementario del error por omisión) y precisión del usuario (complementario del error por comisión) para cada tipo de cobertura en la imagen de 2007. Matriz de confusión. Provincia de San Luis, Argentina.

Agua Suelo Desnudo Pastizal Cultivo Bosque Precisión del productor (%) 100 100 85,96 70,31 93,55 Precisión del usuario (%) 90 63,33 85,96 90 93,55

En 1973 el 91% del área de estudio se encontraba ocupada por pastizales naturales

y las otras coberturas del terreno presentaban superficies muy pequeñas no superiores al

5% (Fig. 3.3). En 1989 la categoría cultivo supera el 5% de cobertura, llegando al 31%

en 2007 (Tala 5). Las coberturas Agua y Suelo desnudo, aunque presentaron cambios

importantes, no superaron el 1% de cobertura a lo largo de todo el período analizado

(Tabla 3.5). En el año 2007 los pastizales naturales cubren más del 65% del área de

estudio, con los parches más extensos sobre el oeste del área analizada (Fig. 3.3).

Tabla 3. 5. Superficie y porcentaje de área cubierta por cada tipo de cobertura en las distintas fechas analizadas. Provincia de San Luis, Argentina.

1973 1989 1997 2007 Km2 % Km2 % Km2 % Km2 % Agua 8,54 0,04 36,78 0,18 36,80 0,18 42,86 0,21 Suelo desnudo 94,42 0,47 68,36 0,34 61,65 0,30 54,61 0,27 Pastizal 18472,41 91,04 17826,01 87,85 15640,13 77,08 13512,05 66,59 Cultivo 796,08 3,92 1753,37 8,64 3888,33 19,16 6227,27 30,69 Bosque 918,90 4,53 605,82 2,99 663,42 3,27 453,55 2,24

67

Fig. 3. 3. Distribución de los tipos de cobertura (Agua, Bosque, Cultivo, Pastizal, Suelo Desnudo) consideradas en este estudio para las 4 fechas analizadas. Las unidades homogéneas de suelo y vegetación (1, 2, 3, 4) son mostradas en cada imagen.

68

3.6.2. Detección de cambios. Cambio neto

Se observó un cambio importante prácticamente en todas las coberturas analizadas

(Fig. 3.3). Las clases Pastizal, Suelo Desnudo y Bosque decrecieron a lo largo del

estudio y las clases Agua y Cultivo aumentaron su superficie (Tabla 3.5). La clase

Pastizal concentra la mayor parte de la superficie estudiada a lo largo de todo el estudio

y del resto de las clases consideradas, solo la clase Cultivo supera el 5% de cobertura en

alguna de las fechas estudiadas (Tabla 3.5). La superficie destinada a cultivos de

cosecha o pasturas incrementó del 3,9% (796,08 km2) de cobertura en 1973 al 30,7%

(6227,27 km2) en 2007 (Fig. 3.4), mostrando un crecimiento importante entre ambas

fechas (y = 1488,3x - 849,87; R2 = 0,98) (Fig. 3.4).

El incremento de la clase Cultivo se produce principalmente en la década del 90,

ya que se observaron coberturas muy bajas antes de esa fecha (Tabla 3.5). Al contrario

de la clase Cultivo, el pastizal natural decreció entre 1973 y 2007 (y = -1706,7x +

20629; R2 = 0,96), y pasó de cubrir 18472,41 km2 (91% del total) a 13512,05 km2

(66,6% del total) en ese período (Fig. 3.4). A pesar de esta disminución, continúa siendo

la clase de cobertura de la tierra más importante en 2007 (Tabla 3.5, Fig. 3.4).

91,04% 87,85%

77,08%

66,59%

3,92%8,64%

19,16%

30,69%

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

1973 1989 1997 2007Años

Superficie (km2)

Pastizal Cultivo Fig. 3. 4. Cambios en las superficies (km2 y %) ocupadas por pastizales naturales y cultivos (de cosecha o pasturas) dentro del área de estudio durante el período 1973-2007 (superficie total 20290,34 km2).

69

La mayor superficie reemplazada de pastizal natural por cultivos o pasturas se

produce en el periodo 1997-2007 (Tabla 3.6). Sin embargo, la tasa anual de reemplazo

observada en la década anterior (1989-1997) fue levemente más elevada (Tabla 3.6).

Solo se observa un pico de incremento en la tasa de reemplazo del pastizal entre el

período 1973-89 y 1989-97. La misma pasó de 0,32% a 1,45% para luego bajar

levemente en el último período (Tabla 3.6).

Tabla 3. 6. Superficie y porcentaje (entre paréntesis) de pastizal natural convertido a cultivos de cosecha o pasturas en cada período desde 1973 a 2007.

Período Total Perdida por año 1973-89 953,97 km2 (5,16%) 59,62 km2 (0,32%) 1989-97 2065,85 km2 (11,59%) 258,23 km2 (1,45%) 1997-07 2208,79 km2 (14,12%) 220,88 km2 (1,41%)

El área cubierta por agua (lagunas) se quintuplico en el período estudiado,

pasando de 8,54 km2 en 1973 a 42,86 km2 en 2007 (Tabla 3.5). El incremento más

importante se produce entre 1973 y 1989 (Tabla 3.5). A partir de esta fecha los

incrementos son mucho menores. Por el contrario, el área cubierta por bosque decreció

significativamente entre 1973 y 1989, luego se mantuvo relativamente estable hasta

1997, para disminuir levemente en la imagen de 2007 (Tabla 3.5).

El reemplazo del pastizal natural observado en este estudio es significativamente

menor al determinado en el trabajo realizado por Demaría et al. (2008) (Capítulo 2). Si

bien la situación del pastizal natural al comienzo de cada período analizado en ambos

estudios es similar (coberturas superiores al 90%), las tasas de reemplazo son

significativamente diferentes (Fig. 3.5). En el presente estudio, observamos una tasa de

reemplazo anual considerablemente menor (y = 1,0598Ln(x) + 0,4282; R2 = 0,85) a la

determinada en el estudio anterior (Fig. 3.5). Asimismo, el pastizal natural continúa

siendo la cobertura del terreno más importante en 2007, con una superficie que ocupa el

66,6% del área total y un reemplazo por cultivo o pasturas que no supera el 31% (Fig.

3.4). Por el contrario, en el estudio anterior (Demaría et al., 2008), el pastizal natural fue

reducido hasta ocupar en 2001 solo el 43,8% de la superficie analizada y la clase

Cultivo supera el 54% (Capítulo 2).

70

Superficie total del área de estudio 1973-07: 20290 km2

Superficie total del área de estudio 1985-01: 4130 km2

220,9 km2

59,6 km2

258,2 km2

261,0 km2

296,4 km2

137,8 km2

m2

y = 3,4886x - R2 = 0,9244

53,5 k

y = 1,0598Ln(x) + 0,4282R2 = 0,8469

2,1254

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

1973 1990 2007

Año

Tasa Anual (%)

Tasa 1973-2007Tasa 1985-2001

Fig. 3. 5. Comparación de las tasas de reemplazo anual del pastizal natural en el período 1973-2007 y abarcando la totalidad de los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis, y la tasa de reemplazo para un área particular de la región en el período 1985-2001 (Demaría et al., 2007).

3.6.3. Cambio total, intercambio, ganancias y pérdidas

El cambio total considerando al paisaje en su conjunto está producido

principalmente por un cambio neto del 26,9%, con una pequeña proporción de

intercambio del 4,3% (Tabla 3.7). Este cambio neto se encuentra relacionado

principalmente con el reemplazo de pastizales naturales por cultivos y pasturas

implantadas (Fig. 3.6). En ambas categorías, el cambio observado es cambio neto casi

puro, pero en sentido inverso (Fig. 3.6), y estas categorías son las responsables de la

mayor parte del cambio observado a nivel de superficie total afectada (Tabla 3.7).

La cobertura Cultivo presenta un intercambio muy bajo (Tabla 3.7), y la mayor

parte del cambio observado está determinado por ganancias relacionadas con la

conversión de la clase Bosque, pero fundamentalmente de la clase Pastizal, a cultivos de

71

cosecha o pasturas implantadas (Fig. 3.6). Esta tendencia se observa para todas las

fechas sucesivas analizadas (1973-2007). La pérdida del porcentaje de bosque entre

1973 y 2007 está también relacionada con la conversión de esta categoría a la clase

Pastizal (Fig. 3.6).

Tabla 3. 7. Ganancias, pérdidas, intercambio, cambio neto y cambio total para cada cobertura del terreno entre 1973 y 2007. Los valores están expresados en km2 y entre paréntesis en porcentaje. Las dos primeras columnas representan la cobertura total de cada categoría en ambas fechas.

1973 2007 Ganancias Perdidas Intercambio Cambio Neto Cambio Total Agua 8,5 42,9 34,7 (0,2) 0,3 (0,0) 0,7 (0,0) 34,3 (0,2) 35,0 (0,2) Suelo desn. 94,4 54,6 39,9 (0,2) 79,7 (0,4) 79,8 (0,4) 39,8 (0,2) 119,7 (0,6) Pastizal 18472,4 13512,0 530,7 (2,6) 5491,1 (27,1) 1061,4 (5,2) 4960,4 (24,4) 6021,7 (29,7) Cultivo 796,1 6227,3 5449,8 (26,9) 18,6 (0,1) 37,3 (0,2) 5431,2 (26,8) 5468,5 (27,0) Bosque 918,9 453,6 280,3 (1,4) 745,6 (3,7) 560,6 (2,8) 465,3 (2,3) 1025,9 (5,1) Total 20290,3 20290,3 6335,4 (31,2) 6335,4 (31,2) 869,9 (4,3) 5465,5 (26,9) 6335,4 (31,2)

Fig. 3. 6. Contribución al cambio neto de las clases Pastizal (A) y Cultivo (B) entre 1973 y 2007. La figura A representa el paso de la clase pastizal a las otras coberturas del terreno y la figura B el de la clase Cultivo. Los valores (expresados en km2) en negativo constituyen pérdidas y en positivo ganancias.

A través del análisis de tendencia espacial, se observó un marcado patrón de

cambio del pastizal natural por cultivos de cosecha o pasturas implantadas en dirección

este-oeste (Fig. 3.7). Sobre el extremo este del área de estudio se encuentra la tasa de

72

reemplazo más significativa y va disminuyendo hacia el oeste modificado muy

levemente (Fig. 3.7).

Fig. 3. 7. Análisis de tendencia espacial sobre los patrones de cambio del pastizal natural a cultivos de cosecha o pasturas implantadas entre 1973 y 2007. Los valores cercanos a 1 representan mayor tasa de cambio.

Dentro de las categorías que ocupan superficies pequeñas del área de estudio a lo

largo de todo el período analizado (Agua, Suelo Desnudo, Bosque), solo la clase de

cobertura del terreno Agua presenta un cambio neto casi puro (Tabla 3.7). Por el

contrario, tanto en la cobertura del terreno Suelo Desnudo como Bosque, el intercambio

73

es mayor al cambio neto, y constituye el mayor porcentaje del cambio total observado

en estas categorías (Tabla 3.7). Si bien la superficie cubierta por estas dos últimas

categorías se encuentran en un proceso de disminución, fueron categorías muy

dinámicas y presentaron importantes ganancias y perdidas (intercambio) a lo largo de

todo el período analizado (1973-2007).

3.6.4. Capacidad de uso y limitaciones agronómicas

Se observó una marcada diferencia en la tasa de reemplazo de los pastizales por

cultivos de cosecha o pasturas entre las diferentes unidades fisonómicas presentes en los

pastizales pampeanos de San Luis (Tabla 3.8). A lo largo de todo el período analizado,

las unidades con mayor aptitud agrícola (1 y 2) mostraron un reemplazo superior de

pastizales naturales por cultivos (Tabla 3.8).

Todas las unidades presentaron porcentajes de reemplazo muy bajos en 1973. En

la unidad 1, la más modificada y con mayor aptitud agronómica, solo se observó un

porcentaje del 16,6% de áreas destinadas a cultivos o pasturas. La unidad 2 tenía

coberturas de pastizales naturales muy elevadas (superiores al 80%), mientras que las

unidades 3 y 4 prácticamente no habían sido modificadas (Tabla 3.8). Estas dos últimas

unidades fisonómicas, mantuvieron altos porcentajes de pastizales naturales hasta el año

2007 y fueron modificadas levemente.

La unidad 1 comienza un proceso de transformación intensivo a partir de 1989.

Entre esta fecha y 1997, las áreas destinadas a cultivos o pasturas incrementan del

26,6% al 55,1% respectivamente y alcanzaron el 71,7% en 2007. En este último año

analizado, las áreas de pastizal solo ocupan el 23,2% de esta unidad. La unidad 2

presenta un comportamiento similar pero con reemplazos del pastizal menos intensivos.

Más del 50% de esta unidad se encuentra cubierta por pastizales naturales en el año

2007 y los cultivos ocupan cerca del 40% (Tabla 3.8).

Las tasas de reemplazo observadas en las porciones estudiadas de las unidades 2 y

3 en el trabajo previamente realizado en los pastizales de San Luis (Demaría et al.,

2008), fueron significativamente superiores a las tasas de reemplazo observadas al

considerar la totalidad de estas unidades. En la última fecha analizada en el estudio

74

anterior (2001), hay un mayor porcentaje de áreas remplazadas por cultivos o pasturas

en ambas unidades. La unidad 2 presentó un 24.7% y un 69.7% de pastizal y cultivo

respectivamente; mientras que la unidad 3 un 48.2% y un 50.7% de pastizal y cultivo

respectivamente. Por el contrario, en este estudio se observan mayores porcentajes de

pastizal natural que de cultivo en ambas unidades. La cobertura de cultivo en la unidad

2 fue de 41% en 2007 y solo de 21,2% en la unidad 3 (Tabla 3.8). Los valores de

cobertura de pastizal y cultivo observados en el estudio anterior para la unidad 2 son

similares a los observados en la unidad 1 de este estudio.

Tabla 3. 8. Superficie de pastizal natural y cultivo en las Unidad fisonómica 1, 2, 3 y 4 para cada imagen. Provincia de San Luis, Argentina.

Unidad 1 (km2) Unidad 2 (km2) Unidad 3 (km2) Unidad 4 (km2) Pastizal Cultivo Pastizal Cultivo Pastizal Cultivo Pastizal Cultivo 1973 1828,53

70,48% 432,04 16,65%

3598,23 82,15%

216,94 4,95%

9690,43 97,67%

143,33 1,44%

3355,22 98,85%

3,76 0,11%

1989 1640,94 63,25%

690,36 26,61%

3493,54 79,76%

507,52 11,59%

9376,24 94,50%

489,88 4,94%

3315,28 97,67%

65,62 1,93%

1997 931,68 35,91%

1429,22 55,09%

2845,01 64,95%

1131,27 25,83%

8625,94 86,94%

1184,56 11,94%

3237,50 95,38%

143,28 4,22%

2007 601,42 23,18%

1859,65 71,68%

2256,39 51,51%

1797,36 41,03%

7732,39 77,94%

2106,20 21,23%

2921,85 86,08%

464,05 13,67%

Sup. total 2594,30 (12,79 %) 4380,29 (21,59%) 9921,51 (48,90%) 3394,23 (16,73%)

3.6.5. Parcelamiento

El área de estudio abarcó 1100 fincas con un tamaño promedio de 1814,85 ha

(Tabla 3.9). Si bien la mayoría de las fincas presentaron superficies menores a 1000 ha,

las fincas grandes de más de 2500 ha cubrieron el 70% del área de estudio (Fig. 3.8).

A medida que disminuye el tamaño de las fincas aumentan los procesos de

intensificación de uso y reemplazo del pastizal natural por pasturas o cultivos (X2=59,5,

g.l.=3, P<0,001). El 45% de las áreas cubiertas por fincas de menos de 1000 ha han

sufrido un proceso de sustitución de pastizales naturales por pasturas exóticas. Por el

contrario, las áreas cubiertas por fincas de más de 5000 ha presentaron una cobertura de

pastizal natural del 75% (Fig. 3.9).

75

10,6

19,7

25,3

44,4

0

100

200

300

400

500

600

700

<1000 ha 1000-2500 ha 2500-5000 ha >5000 ha

Superficie de la finca

Núm

ero

de fi

ncas

0

10

20

30

40

50

% A

rea

ocup

ada

Nº de fincas % de Area ocupada Fig. 3. 8. Número de fincas (en barras) y porcentaje de área cubierta por pastizal según tamaño (<1000 ha, 1000-2500 ha, 2500-5000 ha, >5000 ha). Provincia de San Luis, Argentina.

53,557,6

65,0

74,6

43,9

39,1

32,2

23,0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

<1000 ha 1000-2500 ha 2500-5000 ha >5000 ha

Superficie de la finca

% % Pastizal% Cultivo

Fig. 3. 9. Porcentaje de pastizal natural y cultivo para las diferentes categoría de tamaño analizadas (<1000 ha, 1000-2500 ha, 2500-5000 ha, >5000 ha). Provincia de San Luis, Argentina.

76

Tabla 3. 9. Número y tamaño de las fincas comprendidas dentro del área de estudio según el Catastro. Provincia de San Luis, Argentina.

Catastro Número de fincas 1100 Número de fincas pequeñas (<1000 ha) 607 Número de fincas grandes (>1000 ha) 493 Tamaño promedio de las fincas (ha) 1841,12

3.7. Discusión

En el siglo XX gran parte los pastizales naturales de la región templada de

Suramérica han sido transformados a cultivos de cosechas debido a la aptitud de los

suelos y condiciones climáticas adecuadas. Actualmente, la tasa de expansión agrícola

se ha incrementado considerablemente a causa de condiciones de mercado favorables y

la aplicación de nuevas tecnologías (Paruelo et al., 2005). Los pastizales pampeanos

semiáridos son prácticamente los únicos pastizales de la región que mantienen un grado

de conservación relevante teniendo en cuenta su extensión, estructura y funcionalidad

(Soriano, 1991). Por lo tanto, determinar su distribución espacial, patrones de cambio y

relaciones con diferentes variables ambientales y climáticas es fundamental para

implementar estrategias de conservación que involucren a toda la región. El análisis

presentado en este estudio representa la primera descripción regional sobre la extensión,

distribución y patrones de cambio de los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis.

En términos generales la reducción observada en la extensión de los pastizales

naturales de la provincia de San Luis es menor a la esperada. Estudios anteriores

realizados en el centro oeste de la provincia, determinaron tasas de reemplazo mucho

mayores a las observadas en este trabajo (Demaría et al., 2003, 2008). En un lapso de 16

años (1985-2001), estos pastizales fueron reducidos del 92.6% al 43.8% (Demaría et al.,

2008). En el presente trabajo, esperábamos observar un reemplazo similar sobre la

totalidad de los pastizales pampeanos de San Luis, ya que considerábamos que los

factores que provocaron el cambio con anterioridad actuarían con igual intensidad sobre

toda la región. Sin embargo, observamos que entre 1973 y 2007 los pastizales pasaron

de ocupar el 91% del área total al 66,6%, y continúan siendo la cobertura del terreno

dominante al final del período analizado.

77

Las diferentes tasas de reemplazo observadas entre los estudios realizados pueden

estar relacionadas a la interacción de diferentes factores ambientales y

socioeconómicos. Dos factores son considerados como los principales responsables de

los cambios observados en la zona: el aumento de las precipitaciones, y la incorporación

de nuevas tecnologías y pasturas para aumentar la rentabilidad de las fincas (Demaría et

al., 2008). También se menciona un tercer factor de cambio (Demaría et al., 2003),

relacionado con el reemplazo de los pastizales por propietarios que deseaban impedir la

confiscación de sus fincas para la creación de un parque nacional destinado a proteger

las últimas poblaciones de un ciervo amenazado de extinción denominado venado de las

pampas. Los dos primeros factores habrían actuado con diferente intensidad sobre la

totalidad de los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis, mientras que el tercer

factor solo habría estado limitado al área relacionada con el parque nacional (Demaría et

al., 2003, 2008).

La incorporación en este estudio de una mayor proporción de pastizales con

restricciones climáticas aún más severas, explica parcialmente el descenso observado en

las tasas de reemplazo de pastizales naturales por cultivos o pasturas. Sin embargo, las

diferencias observadas en los estudios realizados en la zona, ponen en evidencia la

importancia que tuvo el intento fallido de creación del parque nacional para la

conservación de los pastizales de la región. Las áreas estrechamente relacionadas a la

creación del parque nacional (Demaría et al., 2003, 2008), presentaron tasas de

reemplazo muy superiores a las observadas en áreas con limitaciones edáficas y

climáticas similares pero no afectadas por el proyecto de conservación (Unidad 2 y 3).

La propuesta de creación de un parque nacional, junto con la falta de recursos y

políticas adecuadas para implementarlo, tuvo connotaciones sumamente negativas ya

que algunos propietarios aceleraron los procesos de conversión de los pastizales

naturales para evitar que sus propiedades formaran parte del sistema de áreas protegidas

(Demaría et al., 2003). La falta de políticas gubernamentales coherentes y de

legislación, facilitaron los procesos y tasas de conversión observados en trabajos

anteriores. La importancia económica de la región pampeana argentina (Paruelo et al.,

2004), condiciona la implementación de proyectos conservacionistas; y por lo tanto,

debería considerarse la problemática socioeconómica observada en este estudio para

garantizar el éxito de emprendimientos futuros.

78

La mayor parte de la vegetación nativa ha sido reemplazada por cultivos o

pasturas en la Unidad 1. Las tasas de conversión en esta unidad han sido alarmantes, ya

que más del 70% de su cobertura ha sido reemplazada por pasturas o cultivos. La región

de pastizales pampeanos de San Luis presentó a lo largo de su formación geológica

ciclos de aridez y humedad que condicionaron su estructura y vegetación actual

(Collado, 1998). Durante un ciclo húmedo a principios del siglo XX, una porción

importante de los pastizales de la Unidad 1 fueron reemplazados por cultivos de alfalfa

(Medicago sativa) (Peña Zubiate et al., 1998). La posterior llegada de un ciclo seco en

las décadas siguientes ocasionó el abandono de las áreas cultivadas y el desarrollo de

importantes complejos dunares y procesos de desertificación (Collado, 1998). Esta

alternancia de ciclos húmedos y secos imprime un estado de alta fragilidad al sistema

estudiado, y las prácticas de manejo implementadas deberían considerar esta

variabilidad inherente al clima de la región y la posibilidad de futuros cambios

climáticos importantes.

A pesar de la profunda transformación observada en la Unidad 1, las otras

unidades sufrieron un proceso de reemplazo mucho menor. Solo la unidad 2, por su

cercanía a áreas de aptitud agrícola ha presentado tasas de reemplazo mayores. Los

principales factores que provocaron el reemplazo de pastizales naturales por áreas de

cultivo fueron la introducción de especies forrajeras africanas más palatables que

aumentan la receptividad de los campos (Frasinelli, 1992), y el incremento de áreas

destinadas a cultivos de cosecha debido al aumento del valor de los granos en el

mercado internacional (Paruelo et al., 2005). Sin embargo, la incidencia de estos

factores fue muy diferente en las distintas unidades fisonómicas estudiadas. En las

unidades 1 y 2 las tasas de reemplazo han sido mayores debido a que probablemente

han sido más favorecidas por el incremento de las precipitaciones registradas en los

últimos años y el desplazamientos de las isoyetas de mayor valor hacia el oeste (Bertón

y Echeverría, 2002). El análisis de tendencias espaciales para determinar los patrones de

cambio del pastizal realizado en este estudio apoyaría esta afirmación, aunque estudios

más detallados deberían realizarse para confirmar esta tendencia.

Los pastizales naturales dominan el paisaje en las unidades fisonómicas 3 y 4. Las

restricciones edáficas y climáticas severas de estas unidades han restringido el proceso

de reemplazo de los pastizales naturales por cultivos. En ambas unidades la agricultura

79

es sumamente arriesgada, y los procesos de cambio han estado relacionados

principalmente con la introducción de especies forrajeras africanas perennes. El pastizal

natural continúa siendo una fuente de recursos importantes para el ganado

especialmente durante el invierno, cuando la palatabilidad y producción primaria de las

especies exóticas decae sustancialmente (Marchi et al., 1974; Veneciano y Terenti,

1996).

Las clases Agua, Suelo desnudo y Bosque ocuparon superficies muy pequeñas a

lo largo de todo el estudio. Sin embargo, los cambios que presentaron fueron

importantes. La cobertura de agua se quintuplicó en el período analizado y fue la

cobertura de la tierra que proporcionalmente más creció. El cambio sustancial se

produce entre 1973 y 1989, cuando el área de estudio pasa de un ciclo seco a uno

húmedo (Collado et al., 2002). A finales de la década del 70’ finaliza un período seco de

40 años de duración (Collado et al., 2002), que coincide con el incremento de las

lagunas y con el incremento de las tasas de reemplazo del pastizal natural.

El cambio en las clases Suelo desnudo y Bosque está determinado principalmente

por el intercambio. Las ganancias y pérdidas de suelo desnudo entre las diferentes

fechas pueden estar asociadas a procesos de intensificación del pastoreo en diferentes

parcelas. El tipo de manejo característico de la zona es el pastoreo rotativo para realizar

un mejor aprovechamiento del recurso forrajero (Frasinelli, 1998). Esto implica la

intensificación del uso en algunas parcelas y el descanso de otras. Por lo tanto, las

parcelas bajo pastoreo tienen mayores porcentajes de suelo desnudo que las parcelas en

descanso y determinarían la dinámica de ganancias y pérdidas observadas.

La clase Bosque esta compuesta en su gran mayoría por isletas de chañar (G.

decorticans), cuyo crecimiento territorial es generalmente controlado para evitar la

pérdida de receptividad ganadera de los campos (Echeverría y Giulietti, 2002). La

vegetación que crece bajo las isletas de chañar es escasa y de bajo valor forrajero

(Anderson, 1976; Vera, 1977; Molinero et al., 1987), y frecuentemente presenta a la

especie Cestrum parqui que es tóxica para el ganado (Giulietti y Garay, 1987). La

capacidad de G. decorticans para invadir áreas de pastizal es muy alta (Echeverría y

Giulietti, 2002), y el intercambio observado en este estudio estaría relacionado con el

control y la regeneración de esta especie.

80

En las fincas pequeñas se produjo una mayor sustitución de los pastizales

naturales por cultivos o pasturas debido a la intensificación del uso de la tierra para

alcanzar niveles de rentabilidad aceptables. Por el contrario, las fincas de grandes

dimensiones potencian el uso extensivo de los pastizales, permiten realizar planes de

manejo más distendidos, y ejercen una menor presión sobre los numerosos factores

socio-económicos que pueden influir en el reemplazo de los pastizales. Aún así, se debe

advertir la debilidad intrínseca que implican las grandes extensiones en manos de un

número reducido de propietarios. Más del 30% del área que sufrió tasas de cambio

sumamente elevadas entre 1985 y 2001 (Demaría et al., 2003), se encontraba en manos

de 2 productores que se opusieron a la confiscación de parte de sus propiedades para la

creación del parque nacional. La posibilidad de contar con grandes capitales les

permitió afrontar los riesgos económicos que implica la implantación de nuevas

pasturas o cultivos en regiones semiáridas.

La importante superficie de pastizal natural aún remanente (13512 km2), que

forma un parche casi continuo al oeste del área de estudio, probablemente represente el

bloque de pastizales naturales mejor conservado de Argentina teniendo en cuenta su

extensión, estructura y funcionalidad. En áreas donde prácticamente la totalidad del

terreno se encuentra en manos privadas, los gobiernos con limitaciones económicas

tienen serias dificultades en desarrollar estrategias conservacionistas (Forman y

Collinge, 1996). Mientras la única forma de evaluar la sostenibilidad de una práctica de

manejo sea su rentabilidad económica a corto plazo, la agricultura continuará siendo

una práctica tentadora para los propietarios de la región pampeana semiárida argentina.

Es fundamental incorporar la totalidad de los pastizales pampeanos de San Luis en un

plan de manejo del territorio que considere tanto variables económicas como la

integridad paisajística y ecosistémica en los criterios para evaluar la sostenibilidad de

las prácticas de manejo realizadas. Por otro lado, aumentar la rentabilidad económica de

prácticas de manejo que no impliquen un reemplazo del pastizal natural por cultivos o

pasturas, constituye el gran desafío para los investigadores de la región.

81

CAPÍTULO 4:

CAMBIOS EN LA COBERTURA DE LA TIERRA DE LOS

PASTIZALES PAMPEANOS DE LA PROVINCIA DE SAN

LUIS Y SU RELACIÓN CON VARIABLES CLIMÁTICAS

82

4.1. Resumen

La conversión de los pastizales naturales en campos de cultivo o pasturas para

producción ganadera intensiva es el principal factor que amenaza a los pastizales

pampeanos semiáridos de San Luis. Sin embargo, se sabe muy poco de los factores que

determinan este cambio. El principal objetivo de este trabajo es determinar la posible

relación entre los cambios observados en las coberturas del terreno con la variación

geográfica y temporal de las precipitaciones a efectos de analizar el impacto del uso

agropecuario actual y su posible proyección futura. Para estudiar los patrones de

cambio, se utilizaron mosaicos de imágenes Landsat que cubren una superficie total de

20290 km2 sobre un período de 34 años (1973 - 2007). Los diferentes análisis se

realizaron a través de clasificaciones mixtas, técnicas de geoestadística (kriging), y

modelos de regresiones logísticas binomiales. El aumento de las precipitaciones en los

últimos 40 años del siglo XX ha sido significativo, y asociado a este aumento, cultivos y

pasturas pasaron de ocupar el 3,9% (796,1 Km2) del área de estudio en 1973 al 30,7%

(6227,3 Km2) en 2007. Ambas coberturas tuvieron una ganancia total de 5449,8 Km2

(26,9%) en el período analizado. Los mayores cambios observados se produjeron en

áreas con precipitaciones medias anuales superiores a 550 mm. Sin embargo, la

distribución espacial de las ganancias en relación a la variabilidad geográfica de las

precipitaciones fue diferente entre cultivos y pasturas. Existe una fuerte correlación

entre el aumento de las precipitaciones y las ganancias de cultivo (ROC= 0,81) y una

correlación débil con las pasturas (ROC=0,61). Una importante proporción del área de

estudio no ha sido modificada pero presenta riesgo de cambios futuros. A pesar de la

alta rentabilidad a corto plazo de los cultivos, las consecuencias negativas en términos

de erosión y pérdida de receptividad ganadera pueden ser importantes a largo plazo.

4.2. Abstract

Natural grasslands conversions into crop and pasture for intensive caw

productions are the main factor that threatened semiarid pampas grassland. However,

very little is known about the factors causing this process. The main objective of this

work is to correlated land cover changes with geographic and temporal precipitation

83

modifications to determine actual and future agricultural impact. Landsat images

covering 20290 km2 during a 34 year period (1973-2007) were used to study change

patterns. Different analyses were made using spectral mixture analysis, geostatistical

methods (kriging), and binomial logistic regression models. The increase in

precipitation during the last 40 years of XX century has been important and it has

caused that crops and pastures have increased from 3.9% (796.1 Km2) in 1973 to 30.7%

(6227.3 Km2) in 2007. Both cover types together gained 5449.8 Km2 (26.9%) in the

analyzed. Major changes were in areas where precipitations were higher than 550 mm.

However, spatial gain distribution in relation to geographic precipitation variability was

different in crops and pastures. Crops showed a strong correlation to precipitation

(ROC= 0.81), but pasture correlation was weak (ROC=0.61). An important proportion

of the study area has not been modified but it could present risk of transformation in the

future. Although crops provide high profitability in a short period of time, the negative

consequences in terms of erosion and cattle capacity loss could be important in long

term.

4.3. Introducción

La fragmentación y pérdida de hábitat naturales se encuentra intensamente

extendida a escala global y plantea la mayor amenaza para la conservación de la

biodiversidad (Solué, 1986; Kareiva et al., 1993; Edwards et al., 1994, Laurance y

Bierregaard, 1997). El proceso de destrucción de hábitat posee no solo efectos en la

extinción de especies sino que, a través de la extinción local de especies dominantes

(Tilman et al., 1994), puede producir efectos desconocidos a escala global a causa del

impacto en la integridad funcional de los ecosistemas (Chapin et al., 1992; Franklin,

1993). Uno de los principales factores que determinan la fragmentación de los hábitats y

pérdida de la biodiversidad es la conversión de ecosistemas naturales en campos de

cultivo o pasturas para producción ganadera intensiva. Dependiendo de las

estimaciones, las áreas destinadas a cultivos de cosecha han incrementado globalmente

entre un 392% y un 466% desde 1700 a 1980 (Richards, 1990), a expensas de bosques,

pastizales y humedales. Este impacto humano ha sido tan sustancial, que los pastizales

84

son considerados actualmente como el ecosistema más amenazado de América (Samson

and Knopf, 1994; Schlichter et al., 1997).

La región pampeana argentina es una basta planicie con más de 52 millones de

hectáreas adecuadas para la producción agrícola-ganadera (Viglizzo et al., 2001). Esta

región, ha permanecido como una inmensa área de pastizales naturales hasta finales del

siglo XIX y principios del XX, para luego sufrir un proceso de transformación intensivo

(Baéz, 1944; Vervoorst, 1967; Hall et al., 1992; Paruelo et al., 2005). El reemplazo de

los pastizales naturales por áreas de cultivo se ha visto favorecido principalmente por

condiciones edáficas y climáticas favorables en la mayor parte de la región pampeana

argentina (Viglizzo, 2001). Actualmente, las actividades agrícolas y ganaderas se

combinan en diferente grado de acuerdo a la susceptibilidad ambiental de las distintas

áreas de la región (Viglizzo, 1986). De esta manera, en las áreas con condiciones

climáticas y edáficas favorables los agro-ecosistemas han reemplazado a la mayoría de

los pastizales naturales. Por el contrario, las porciones semiáridas, con limitaciones

climáticas severas para las actividades agrícolas, aún presentan grandes extensiones de

pastizales naturales en diferente grado de conservación (Anderson et al., 1979; León et

al., 1984; Demaría et al., 2003). El pastoreo ha sido prácticamente el único proceso que

ha afectado la estructura y composición de estos pastizales semiáridos.

A pesar de que grandes porciones de pastizales naturales persistían en las regiones

semiáridas de la pampa argentina, su situación ha cambiado drásticamente a finales del

siglo XX debido a importantes reemplazos (Demaría et al., 2003; Demaría et al., 2008).

La profunda transformación observada, relacionada con procesos de pérdida del pastizal

por efecto de la agricultura y la implantación de pasturas exóticas, ha sido asociada a

diferentes factores ambientales y socioeconómicos que estarían actuando sobre la mayor

parte de la región pampean semiárida (Demaría et al., 2008). La incorporación de

nuevas especies forrajeras africanas (Eragrostis curvula y Digitaria eriantha), el

aumento del precio internacional de los granos, el desarrollo de nuevas tecnologías para

la implantación de cultivos en zonas semiáridas, junto con un aumento de las

precipitaciones en las últimas décadas del siglo XX, han favorecido a la pérdida de

grandes extensiones del pastizal nativo y al avance de la frontera agrícola desde el este

húmedo hacia el oeste semiárido (Demaría et al., 2008).

85

Varios autores han estudiado el comportamiento hidrológico de la región

pampeana argentina durante el siglo XX (Hoffman, 1988; Forte Lay y Falasca, 1991;

Carballo y Hartman, 1996; López Gay et al., 1996; Viglizzo et al., 1997). En términos

generales, análisis de regresión han mostrado una declinación de las precipitaciones en

toda la región pampeana hasta 1950, y luego una inversión de la tendencia durante la

segunda mitad del siglo XX. Períodos con mejores condiciones hidrológicas han

favorecido la conversión de los pastizales naturales en cultivos, mientras que períodos

secos han tenido el efecto contrario (Viglizzo et al., 2001). Viglizzo et al. (1997),

encontraron correlaciones significativas entre la variabilidad geográfica de las

precipitaciones y los porcentajes de cultivos para las regiones húmeda y sub-húmeda de

la Pampa. Sin embargo, estas correlaciones no fueron significativas para algunas

regiones consideradas semiáridas. Aunque estos estudios no abarcaron las áreas más

secas de la región pampeana, la variabilidad observada entre regiones húmedas y

semiáridas fue explicada por la baja capacidad de retención de agua de los suelos en la

región semiárida (Viglizzo et al., 1997).

En la provincia de San Luis las precipitaciones han aumentado de manera

significativa a partir de la segunda mitad del siglo XX (Bertón y Echeverría, 1999;

Echeverría y Giulietti, 2006), y la superficie que era considerada árida según los

registros climáticos del período 1921-50, ha pasado a ser semiárida según los datos de

las precipitaciones de la segunda mitad del siglo XX. Asimismo, áreas consideradas

semiáridas podrían ser clasificadas actualmente como sub-húmedas (Bertón y

Echeverría, 1999). La provincia de San Luís durante años ha sido una zona con

agricultura marginal, con un fuerte desarrollo de la actividad pecuaria y una escasa

producción agrícola debido sobre todo a un balance hidrológico deficitario, a

precipitaciones erráticas con una fuerte variabilidad interanual, y a la intensidad de las

heladas en casi todo su territorio (Bertón et al., 2006). Sin embargo, estudios realizados

en la zona cubierta por pastizales pampeanos indicarían un cambio en esta tendencia,

representado por un aumento de las actividades agrícolas y una intensificación en el uso

del terreno. La nueva tendencia observada podría estar relacionada con el incremento de

las precipitaciones ocurrido a finales del siglo XX (Demaría et al. 2008).

La región de pastizales pampeanos del sur de San Luis presentó a lo largo de su

formación geológica ciclos de aridez y humedad que condicionaron su estructura y

86

vegetación actual (Ramonell, 1991). Esta alternancia de ciclos húmedos y secos le

imprime un estado de alta fragilidad y prácticas inadecuadas pueden desencadenar

procesos erosivos importantes (Collado et al., 2002). A pesar de la fragilidad de la

región pampeana semiárida y su importancia desde el punto de vista económico, no

existen estudios que hayan analizado los principales factores causantes de los cambios

observados. Los objetivos de este trabajo son: (1) estudiar la dinámica de las

precipitaciones en los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis considerando un

período de casi 100 años, (2) cuantificar el incremento de las precipitaciones en los

últimos 40 años del siglo XX y determinar la superficie afectada, (3) evaluar de manera

precisa los cambios del uso de la tierra y su relación con el incremento de las

precipitaciones, y (4) correlacionar los cambios observados en las coberturas del terreno

con la variación geográfica y temporal de las precipitaciones con el propósito de

determinar el impacto del uso agropecuario actual y su proyección futura.

4.4. Área de estudio

El área de estudio comprende la superficie total de pastizales pampeanos de la

provincia de San Luis, la cual fue definida a través del mapa de las formaciones

vegetales de San Luis (Anderson et al., 1970) y la carta de suelos-vegetación (Peña

Zubiate et al., 1998). Los pastizales naturales de San Luis corresponden al extremo

occidental semiárido de la región pampeana (León y Anderson, 1983; Soriano 1991), y

presentan importantes limitaciones edáficas y climáticas para la implantación de

cultivos de cosecha (Peña Zubiate et al., 1998). El área abarca una superficie total de

20290,34 km2 en el centro sur provincial (Fig. 4.1).

Una descripción más detallada de los pastizales pampeanos se puede obtener en el

capítulo introductorio. Igualmente, fotos representativas de los diferentes ambientes y

usos del terreno.

87

Fig. 4. 1. Ubicación del área de estudio dentro de la porción semiárida occidental de la región pampeana, San Luis, Argentina. En la imagen satelital se observa el área de estudio en su totalidad y se señalan las isoyetas tomadas de Echeverría et al. (2006).

4.4.1. Consideraciones climáticas

En los pastizales pampeanos de San Luis la información climática es escasa. Su

localización en el sector semiárido del país, el escaso desarrollo, y la baja productividad

y densidad de población, no han contribuido a la implantación de una adecuada red

meteorológica. El área de estudio presenta un clima continental templado semiárido

(Thornthwaite y Mather, 1967), con una temperatura media que se sitúa en torno a los

25º C para el mes más cálido (enero), y próxima a los 8º C para el mes más frío (julio).

La región se localiza en el área de mayores amplitudes térmicas diarias y estacionales

del país. La temperatura máxima absoluta para la ciudad de Villa Mercedes (localizada

cerca del área de estudio) durante el período 1962-1996 fue de 42,6º C, y la mínima

absoluta de -16,9º C (Collado, 1998). Las heladas comienzan en término medio a

principios de mayo y pueden manifestarse hasta fines de septiembre, con una

variabilidad para ambas fechas de alrededor de 20 días.

Las precipitaciones se concentran en verano, aportando entre el 40% y el 47% del

total anual. Le siguen en importancia las precipitaciones de primavera, mientras que las

88

lluvias otoño-invernales solo constituyen aproximadamente entre el 5% y 9% del

volumen anual. Esta marcada estacionalidad está inducida por el desplazamiento hacia

el norte de los centros de alta presión del Atlántico y Pacífico, lo que deriva en

inviernos secos y determina el régimen de tipo continental (Wolcken, 1954). Las

precipitaciones presentan un comportamiento interanual muy irregular, lo que determina

la alternancia de años secos con otros de mayor humedad. Sin embargo, al analizar las

precipitaciones durante periodos de tiempos prolongados, algunos autores han

observado una alternancia de ciclos secos y húmedos (Collado et al., 2002). El

comportamiento irregular de las precipitaciones, tanto anual, interanual o en períodos

mayores a 10 años, presentan connotaciones muy importantes a la hora de analizar los

procesos ecológicos y de desertificación que afectan a los pastizales pampeanos de San

Luis.

De acuerdo con las isoyetas realizadas por el Servicio Meteorológico Nacional

con datos de precipitaciones correspondientes al período 1921-50 (Atlas Climático de la

República Argentina, 1960), los pastizales de San Luis estarían ubicados entre las

isoyetas de 400 y 500 mm aproximadamente (Anderson et al., 1970). Sin embargo,

diversos autores han estudiado las variaciones climáticas en el ámbito regional o

provincial (Bertón y Corral, 1989; Carballo y Hartmann, 1996; Bertón y Echeverría,

1999), y han determinado un desplazamiento de las isoyetas hacia el oeste. A partir de

1956 se inicia un período de mayores precipitaciones en toda la región pampeana que se

mantiene hasta el presente (Viglizzo et al., 1995).

El desplazamiento de las isoyetas habría permitido que en los últimos 50 años casi

4 millones de hectáreas de la provincia de San Luis pasen a integrar áreas con lluvias

anuales mayores a los 500 mm (Bertón y Echeverría, 1999). Si bien algunos autores han

argumentado que este aumento es producto de un ciclo húmedo temporal (Collado,

1998; Barros, 2005), otros autores consideran que debería atribuirse al cambio climático

global por su duración (medio siglo) y área abarcada (Paraguay, sur de Brasil y casi toda

Argentina) (Bertón et al., 2006).

89

4.5. Métodos

4.5.1. Precipitaciones históricas

El comportamiento histórico de las precipitaciones en los pastizales pampeanos

semiáridos de San Luis se determinó a partir de datos climáticos registrados durante un

período de 95 años en tres estaciones meteorológicas de fincas ubicadas dentro del área

de estudio. Si bien habría sido deseable disponer de un mayor número de localidades, la

distribución de las estaciones utilizadas recogen los distintos ambientes presentes en el

área de trabajo. Las estaciones se encuentran localizadas en el extremo noreste, centro-

este y centro-oeste del área de estudio. A partir de los datos originales de cada estación

se obtuvo una media para cada año. La caracterización de las precipitaciones fue

realizada a través del cálculo de la media móvil cada 10 años, utilizando como datos de

entrada la lluvia promedio anual de las tres fincas mencionadas (Fig. 4.2).

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1907

1911

1915

1919

1923

1927

1931

1935

1939

1943

1947

1951

1955

1959

1963

1967

1971

1975

1979

1983

1987

1991

1995

1999

Años

Prec

ipita

cion

es (m

m)

Precipitaciones Media Movil cada 10 años Media

A

B

Fig. 4. 2. Caracterización pluviométrica considerando la media de tres estaciones meteorológicas ubicadas dentro del área de estudio para un período de 95 años (1907-2002). Las letras A y B indican el período seco y húmedo respectivamente determinado a partir del cálculo de las medias móviles cada 10 años.

Este análisis permitió apreciar la variabilidad interanual de las precipitaciones y

determinar la alternancia de ciclos secos y húmedos y su duración, al comparar la media

móvil con respecto a la precipitación media caída durante todo el período (Collado et

al., 2002). En ciclos húmedos las medias móviles se sitúan por encima del valor medio

del período completo, y por debajo en los ciclos secos (Fig. 4.2). La tendencia

90

observada al considerar los datos de cada estación por separado fue similar a la

tendencia general (promedio de las tres estaciones).

Teniendo en cuenta las imágenes disponibles y siguiendo la tendencia observada

de las precipitaciones se seleccionaron imágenes de satélite de dos fechas: 1973 y 2007.

La primer fecha representa la situación de los pastizales después de un período seco de

aproximadamente 40 años de duración (1935-77), mientras que la segunda imagen nos

muestra la situación del pastizal después de un período húmedo de 30 años (1977-2007)

(Fig. 4.2).

4.5.2. Análisis digital de imágenes

En el presente estudio fueron utilizadas 6 imágenes para componer los mosaicos

del área de estudio. Dos grupos de imágenes Landsat contiguas correspondientes a dos

fechas diferentes, 1973 y 2007, fueron utilizadas para cubrir la totalidad del área de

estudio durante un período de 34 años (Tabla 4.1). El mosaico del año 1973 fue

realizado con 2 imágenes del sensor Landsat Multispectral Scanner (MSS), y el de 2007

con 4 imágenes del sensor Landsat Thematic Mapper (TM). Todas las imágenes fueron

adquiridas entre los meses de febrero y marzo (Tabla 4.1).

Tabla 4. 1. Imágenes Landsat utilizadas para la realización del mosaico de 1973 y 2007. Se detalla la fecha de adquisición de cada una de ellas (día/mes/año), y el Worldwide Reference System (WRS) utilizado para catalogar a las imágenes MSS (WRS1) y TM (WRS2).

Imágenes Landsat MSS 1973 Imágenes Landsat TM 2007 WRS1 Fecha WRS2 Fecha Path Row 1973 Fila Columna 2007 246 84 19/03/1973 229 84 11/02/2007 246 85 19/03/1973 230 83 18/02/2007 230 84 18/02/2007 230 85 18/02/2007

El ajuste geométrico entre imágenes se realizó utilizando el método de registro de

imagen a imagen (Jensen et al., 1993). Fueron tomados entre 35 y 50 puntos de control

para cada imagen. El remuestreo se realizó mediante el método del vecino más próximo,

con un polinomio de transformación de primer grado. En todas las imágenes, el error

medio cuadrático (RMS) fue menor a un píxel (Promedio del RMS=0.39±0.04). Las

imágenes se reproyectaron a UTM zona 19, Esferoide WGS84, Datum WGS84 con una

91

resolución espacial de 30 metros. Al mismo tiempo, se convirtieron a valores de

reflectividad todas las imágenes empleadas en este estudio a través del modelo

simplificado propuesto por Chávez (1996). Se utilizó como imagen de referencia en el

mosaico de 1973 a la imagen p246r84, y en el mosaico de 2007 a la imagen 230r84 ya

que abarcaba el mayor porcentaje del área de estudio.

Se consideraron tres categorías de cobertura del terreno: Cultivo, Pastura, y

Ambientes naturales (Tabla 4.2). La primera clase comprende a cultivos anuales de

cosecha o destinados como forraje, mientras que la segunda categoría considera solo a

pasturas exóticas perennes. Las praderas de alfalfa fueron incorporadas a la primera

categoría porque necesitan ser reimplantados cada 3 o 4 años. La tercera categoría

engloba a ambientes naturales constituidos por pastizales, isletas de chañar (Geoffroea

decorticans) o caldén (Prosopis caldenia), lagunas permanentes y dunas. Esta última

categoría esta constituida en un 95% por áreas cubiertas por pastizales naturales, 4% por

áreas boscosas y 1% por suelo desnudo y cuerpos de agua. La tabla 4.2 describe los

diferentes tipos de cobertura analizados.

Tabla 4. 2. Descripción de los tipos de cobertura del terreno analizados en este estudio.

Clase de Cobertura Descripción Cultivo Incluye a todos los cultivos anuales en cualquiera de sus estados fenológicos,

destinados a la obtención de granos o como suplemento forrajero del ganado. Los principales cultivos anuales realizados son girasol, maíz, centeno, trigo y en los últimos años soja. Las parcelas de alfalfa fueron incorporadas a esta categoría porque a pesar de ser un cultivo perenne, debe ser reimplantado cada 3 o 4 años (Funes, 2004). Las parcelas recientemente aradas fueron incorporadas en esta categoría ya que de acuerdo a la fecha de adquisición de las imágenes solo cultivos de alfalfa o centeno podrían presentar este estado fenológico.

Pasturas Esta categoría incluye pasturas exóticas perennes en todos sus estados fenológicos. Las pasturas exóticas implantadas principalmente en esta región son Eragrostis curvula, y Digitaria eriantha. Ambas especies son de origen africano y han sido incorporadas para aumentar la capacidad de carga ganadera de los campos. E. curvula fue introducida en la región en la década de 1940 (Marchi et al., 1974; Covas and Cairnie, 1985; Frasinelli, 1998) y D. eriantha son nuevas pasturas introducidas en la década de 1990 (Frassinelli et al., 1992).

Ambientes naturales Esta categoría engloba a ambientes naturales constituidos principalmente por pastizales. Las áreas cubiertas por dunas, bosques aislados de Geoffroea decorticans y Prosopis caldenia, y lagunas permanentes también fueron incorporadas a esta categoría.

Las coberturas del terreno fueron obtenidas aplicando un método de clasificación

utilizado con anterioridad en pastizales pampeanos semiáridos con muy buenos niveles

92

de precisión (Demaría et al., 2003; 2008). El método consiste en la realización de una

clasificación mixta (Chuvieco, 2002), y la aplicación a continuación de un análisis

visual para corregir errores que no pudieron ser identificados a través del análisis digital

(Demaría et al., 2003; 2008). Si bien el método requiere de un trabajo intensivo por

parte del operador, produce resultados altamente confiables para pastizales pampeanos

semiáridos. Más detalles sobre el método de clasificación pueden encontrarse en

Demaría et al., 2008 (capítulo 2).

La precisión de la clasificación de la imagen del 2007 fue verificada a través de

una matriz de error (Jensen, 1996). En el cálculo de la precisión se consideraron puntos

que fueron clasificados en las diferentes categorías estudiadas (Tabla 4.3). El tamaño

mínimo de la muestra fue estimado a partir de una distribución binomial de probabilidad

(Chuvieco, 2002). Los 196 puntos de verificación estimados (tamaño mínimo de

muestra), fueron seleccionados mediante un muestreo estratificado al azar. Sin embargo,

debido a las grandes diferencias de superficie ocupada por cada cobertura del terreno, se

estableció que un mínimo de 30 puntos cayera en cada clase (Hay, 1979, Congalton,

1991, Jensen, 1996, Stein et al., 1999). Los puntos de control fueron visitados utilizando

un receptor GPS (Trimble Geoexplorer II) y muestreados entre septiembre y noviembre

del 2007. La precisión total de la clasificación fue de 89,9% y el estadístico Kappa de

0,76 (Tabla 4.3). Asumimos que la precisión del mosaico de 1973 fue similar a la

obtenida en el mosaico del 2007 ya que el mismo método de clasificación fue utilizado

en ambas imágenes.

Tabla 4. 3. Precisión del productor (complementario del error por omisión) y precisión del usuario (complementario del error por comisión) para cada tipo de cobertura en la imagen de 2007.

Cultivo Pastura Ambientes naturales Precisión del productor (%) 84,6% 55,5% 95,7% Precisión del usuario (%) 89,2% 76,9% 91,2%

Los cambios en las superficies ocupadas por cultivos y pasturas entre 1973 y 2007

fueron obtenidas a partir de una matriz de tabulación cruzada. La matriz se completó a

través de la metodología desarrollada por Pontius et al. (2004), para determinar las

ganancias y pérdidas de las coberturas durante el período estudiado.

93

4.5.3. Precipitaciones y cambios del paisaje

Con el objeto de determinar la relación entre precipitaciones y cambios en la

cobertura de la tierra se caracterizaron las lluvias recibidas por los pastizales pampeanos

en función de las fechas de las imágenes utilizadas en este estudio (1973 y 2007). El

primer período climático considerado fue de 1960 a 1973 (ciclo seco), y el segundo

período de 1974 a 1999 (ciclo húmedo) (Fig. 4.2). No fue posible completar los datos

meteorológicos hasta 2007, pero la tendencia climática regional observada es similar a

la del último período analizado.

Los datos climáticos de los 40 años analizados (1960-99) fueron obtenidos a partir

de la recopilación realizada para la elaboración de un mapa de aptitud forestal de la

provincia de San Luis (Echeverría et al., 2006). Se recolectaron los datos de

precipitaciones de aproximadamente 200 localidades ubicadas dentro y fuera de la

provincia a partir de diversas fuentes de información (establecimientos agropecuarios,

Gobierno de la provincia de San Luis, INTA y Servicio Meteorológico Nacional).

Posteriormente, se seleccionaron 114 sitios con 20 o más años de registros cada uno

para el período 1960-1999. Siete localidades del noroeste de la provincia no cumplieron

este requisito pero fueron incluidas debido a la carencia de datos suficientes en dicha

zona (Echeverría y Giulietti, 2006).

Como no todos los registros estaban completos, se corrigieron las series de datos

de cada estación de acuerdo con la tendencia media del conjunto (Fig. 4.3). Para los

sitios con menos de 40 años de registros se calculó la precipitación media más probable

en cada uno de los años faltantes, hasta completar el número total de 40. La media

estimada para cada sitio y año se calculó a partir de la tendencia de las precipitaciones

para el período completo (1960-1999), considerando la totalidad de los 114 sitios (Fig.

4.3). La ecuación empleada fue la siguiente:

Mn = Mv + (0,009140924881 * Mv * Año)

donde: “Mn” es el promedio estimado para el año, “Mv” es el promedio de la serie de

datos observadas, “0,009140924881” es la proporción de incremento anual del

promedio de precipitaciones para el conjunto de sitios para todos los años observados.

94

Esta última constante es igual a 5,4726 / 598,69215 (Coeficiente de regresión / media

conjunto de datos observados). “Año” es la distancia en años a partir de la media del

período 1960-99 (media del eje X). Para 1979 = -0,5 y para 1980 = +0,5. Del mismo

modo para 1960 = -19,5 y para 1999 = +19,5.

y = 5.4726x + 486.5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

AÑO

PRE

CIP

ITA

CIO

N (m

m)

Número de Sitios Precipitación Tendencia (Precipitación) Fig. 4. 3. Promedio anual de precipitaciones (puntos) y tendencia (línea) para los 114 lugares considerados del centro de Argentina durante el período 1960-1999, utilizados en las estimaciones de las precipitaciones. Las barras indican el número de sitios para cada fecha.

La confección de mapas climáticos a partir de información incompleta es uno de

los problemas que generalmente enfrenta el investigador. Numerosos métodos han sido

propuestos para interpolar datos climáticos (Thiessen, 1911; Bedient y Huber, 1992;

McCuen, 1998). Sin embargo, la geoestadística se está imponiendo debido a que

permite aprovechar la correlación espacial entre observaciones vecinas para predecir

valores en áreas no muestreadas (Goovaerts, 1997; 2000). Dentro de este tipo de

análisis, numerosos autores han observado que las técnicas de predicción geoestadística

(kriging), proveen mejores estimaciones de las precipitaciones que otros métodos

convencionales (Tabios y Salas, 1985; Phillips et al., 1992; Biau, 1999). Por lo tanto, a

partir de los datos de precipitaciones medias de cada sitio, se estimaron las lluvias de

toda el área de estudio para cada período analizado mediante este método (kriging). El

95

ciclo seco se evaluó con las precipitaciones medias de los 114 sitios correspondientes al

período 1960-73, y el ciclo húmedo con las medias del período 1974-99. Ambos

conjuntos de datos fueron interpolados mediante un kriging ordinario que incorporó los

12 puntos más cercanos en el análisis y fue ajustado con un modelo teórico de

semivariograma lineal.

La superficie destinada a cultivos o pasturas en ambas imágenes (1973 y 2007), y

su relación con la variación geográfica de las precipitaciones fue determinada a través

de una tabulación cruzada. La imagen de 1973 fue relacionada con las precipitaciones

estimadas para el período 1960-73, y la imagen de 2007 con las precipitaciones del

período 1974-99. Asimismo, se evaluaron las variaciones de las precipitaciones entre

ambos períodos analizados considerando intervalos de 50 mm y determinando el área

ocupada por cada intervalo.

La ganancia de áreas de cultivo y pasturas entre 1973 y 2007 fue relacionada con

las precipitaciones caídas en ese período con el propósito de encontrar una explicación

cuantitativa al crecimiento de las superficies artificiales. Se llevó a cabo el ajuste de dos

modelos de regresión logística binomial (Clark y Hosking, 1986), uno para las

ganancias de las áreas de cultivo entre 1973 y 2007, y otro para las ganancias de

pasturas. En ambos casos, se utilizó como variable independiente las precipitaciones del

período 1974-99 calculada sobre píxeles de 30 metros para conseguir un ajuste

geométrico entre ambas variables. La forma del modelo de regresión logístico binomial

utilizado fue:

11010

1log x

P

P

Y

Yit ββ +=

−=

=

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

donde:β son los parámetros estimados por el modelo; es la variable explicativa

incluida en el modelo; y es la probabilidad de que un píxel se transforme a cultivo o

pastura.

1x

P

Para la validación de los modelos se utilizó el parámetro Relative Operating

Characteristic (ROC), el cual permitió estimar la correlación entre las precipitaciones y

los cambios observados. Este estadístico oscila entre 0 y 1. Un valor igual a 0 indica que

96

no existe ninguna asociación entre ambas variables, mientras que un resultado de 1 nos

indica un ajuste perfecto. Un ajuste de 0.5 indica un resultado similar al obtenido de

manera aleatoria. Por lo tanto, cuanto mayor sea el valor de ROC mejor es el ajuste del

modelo.

4.6. Resultados

4.6.1. Precipitaciones históricas

El análisis preliminar realizado con las tres estaciones meteorológicas de la

provincia de San Luis que presentan registros de precipitaciones históricas (1907-2002),

nos indica que la precipitación media para este período fue de 630 mm. Sin embargo,

los contrastes entre años y períodos secos y húmedos fueron muy marcados (Fig. 4.2).

En los primeros años registrados (1907-35), la media fue igual a la calculada al

considerar los datos del período completo (630 mm). Durante el ciclo seco de mediados

del siglo XX (1935-77), la precipitación media descendió a 550 mm. Finalmente,

durante el ciclo húmedo de finales del siglo XX y principios del XXI (1977-2002) las

lluvias promedio de las tres fincas alcanzaron los 753 mm (Fig. 4.2). La diferencia de

medias entre estos dos últimos ciclos considerados fue de 203 mm.

4.6.2. Análisis digital de imágenes

La superficie destinada a cultivos de cosecha o pasturas exóticas se incrementó

del 3,9% (796,08 km2) en 1973 al 30,7% (6227,27 km2) en 2007, mostrando un

crecimiento significativo entre ambas fechas (y = 1488,3x - 849,87; R2 = 0,98). En

ambas categorías, el cambio observado es cambio neto casi puro. Estas categorías son

las responsables de la mayor parte del cambio observado respecto a la superficie total

afectada. Para obtener más información sobre los procesos de cambios observados en

diferentes coberturas del terreno remitirse al capítulo 3.

97

4.6.3. Precipitaciones y cambios del paisaje

Las precipitaciones de los pastizales pampeanos se modificaron de manera

sustancial en los dos períodos analizados (Fig. 4.4). Durante el período 1960-73, en el

84% del área de estudio la precipitación media fue entre 400 mm y 550 mm, y no

superó los 600 mm (Tabla 4.4). Por el contrario, durante el período 1973-99 solo el 10%

de la superficie total recibió precipitaciones medias entre 400-550 mm, mientras que en

el 90% del área de estudio llovieron en promedio más de 550 mm (Tabla 4.4). Un

porcentaje elevado de la superficie total (60%) presentó precipitaciones superiores a 600

mm (Tabla 4.4).

Fig. 4. 4. Incremento de las precipitaciones en los pastizales pampeanos de San Luis entre el período 1960-73 (seco) y 1974-99 (húmedo).

Las pocas alteraciones o reemplazos del pastizal natural por cultivos y pasturas

observadas en 1973 se realizaron principalmente en áreas con precipitaciones medias

superiores a 500 mm (Tabla 4.5). En estás áreas, el reemplazo alcanzó el 14,5%. Por

98

otro lado, áreas con precipitaciones menores a 500 mm solo fueron reemplazadas en un

2% (Tabla 4.5). El mayor reemplazo en 2007 se observa en áreas con precipitaciones

superiores a 600 mm (Tabla 4.5). En estas áreas, no presentes en el período anterior,

cerca del 40% de su superficie fue reemplazada por cultivos o pasturas (Fig. 4.5). Los

cultivos y pasturas pasaron de ocupar el 3,9% (796,1 Km2) del área de estudio en 1973,

al 30,7% (6227,3 Km2) en el 2007. Ambas coberturas tuvieron una ganancia total de

5449,8 Km2 (26,9%) en el período analizado.

Tabla 4. 4. Área total cubierta por diferentes niveles de precipitación en los períodos 1960-73 (seco) y 1974-99 (húmedo). Los porcentajes fueron estimados sobre la superficie total del área de estudio. La diferencia expresa valores de superficie obtenidos a partir de la superficie del período seco menos la superficie del período húmedo. Periodo seco (1960-73) Periodo húmedo (1974-99) Diferencia Precipitaciones (mm) Superficie (km2) % Superficie (km2) % km2

350-400 377,55 1,86 --------- --------- 377,55 400-450 2472,89 12,19 --------- --------- 2472,89 450-500 7602,06 37,47 98,52 0,49 7503,54 500-550 6845,40 33,74 1928,53 9,50 4916,87 550-600 2992,44 14,75 6233,83 30,72 -3241,39 600-650 --------- --------- 7532,16 37,12 -7532,16 >650 --------- --------- 4497,30 22,16 -4497,30

Tabla 4. 5. Superficie de cultivos de cosecha y pasturas implantadas en 1973 y 2007 para cada nivel de precipitación. Las coberturas de cultivo y pasturas según el nivel de lluvias para la imagen de 1973 se obtuvieron a través de una tabulación cruzada con las precipitaciones correspondientes al período 1960-73 (seco). Las coberturas de cultivo y pasturas según el nivel de lluvias para la imagen de 2007 se obtuvieron a través de una tabulación cruzada con las precipitaciones correspondientes al período 1974-99 (húmedo). Entre paréntesis se presenta el porcentaje calculado con respecto a la superficie total ocupada por cada intervalo de precipitación en cada período. Precipitaciones 1960-73 Precipitaciones 1974-99 Precipitaciones (mm) Superficie de cultivo y pasturas (km2) Superficie de cultivo y pasturas (km2) 350-400 ---------- ---------- 400-450 15,97 (0,65%) ---------- 450-500 108,99 (1,43%) 5,93 (6,02%) 500-550 237,10 (3,46%) 310,65 (16,11%) 550-600 434,02 (14,50%) 1142,99 (18,34%) 600-650 ---------- 2208,64 (29,32%) >650 ---------- 2559,05 (56,90%)

Las ganancias más importantes de la cobertura cultivo se observan en áreas que

recibieron en promedio más de 600 mm. Las ganancias de cultivo para áreas con menos

de 550 mm son muy bajas o nulas (Tabla 4.6). Por otro lado, las pasturas presentan un

comportamiento totalmente diferente (Fig. 4.6). Las principales ganancias de esta

cobertura se observan principalmente en áreas con precipitaciones medias que van entre

99

500 mm a 550 mm (Tabla 4.6). Mientras que las ganancias de los cultivos aumentan

exponencialmente a medida que aumentan las precipitaciones, las pasturas presentan

ganancias que se distribuyeron asemejando una curva normal (Fig. 4.6).

Fig. 4. 5. Cobertura de cultivos y pasturas exóticas en 1973 y 2007 con las precipitaciones correspondientes a cada fecha. Ciclo seco para la imagen de 1973 (lluvias entre 1960-73) y ciclo húmedo en la imagen de 2007 (lluvias entre 1974-99). Tabla 4. 6. Ganancias de cultivos y pasturas entre 1973 y 2007 para cada intervalo de precipitación. Las ganancias de cultivo y pasturas según el nivel de lluvias se obtuvieron a través de una tabulación cruzada con las precipitaciones correspondientes al período 1974-99 (húmedo). Los porcentajes se calcularon con respecto a la superficie total ocupada por cada intervalo de precipitación.

Ganancias de cultivo Ganancias de Pasturas Precipitaciones (mm) Superficie (km2) % Superficie (km2) % 450-500 --------- 5,93 6,02 500-550 24,11 1,25 278,23 14,43 550-600 296,78 4,76 763,55 12,25 600-650 1275,07 16,93 732,26 9,72 >650 2042,56 53,62 174,66 4,59

100

Analizando la figura 4.6 observamos un evidente aumento de las áreas destinadas

a cultivos a medida que aumentan las precipitaciones. Los resultados obtenidos del

ajuste de los modelos de regresión logística binomial muestran que existe una

correlación positiva significativa entre las precipitaciones del período 1973-99 y las

ganancias de áreas destinadas a cultivo (Tabla 4.7). Por el contrario, las ganancias de

pasturas no presentan una correlación con las precipitaciones tan marcada (Tabla 4.7).

0

10

20

30

40

50

60

450 500 550 600 650

Precipitaciones (mm)

% d

e ár

ea r

eem

plaz

ada

Cultivo Pastura Fig. 4. 6. Porcentaje de área ocupada por las ganancias de las coberturas cultivo y pastura en relación a las precipitaciones medias registradas entre 1973-99. Tabla 4. 7. Resultado del ajuste de los modelos de regresión logística binomial realizado entre las ganancias de cultivo y pastura entre 1973 y 2007 y las precipitaciones de ese período analizadas a nivel de píxel (Kriging con lluvias 1974-99).

Cultivo Pastura Intercepto -19,3806 2,7888 Coeficiente de ecuación de regresión 0,0284 -0,0083 Exp (ß) 1,029 0,992 ROC 0.8134 0.6126

4.7. Discusión

Los importantes contrastes entre años y períodos secos y húmedos observados en

los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis, han condicionado las actividades

101

agropecuarias realizadas en la zona durante todo el siglo XX. Los 200 mm de diferencia

observados entre las medias históricas del último ciclo seco (1935-77) y el ciclo

húmedo actualmente vigente (1977-2002) son sorprendentes, y las consecuencias de

este cambio climático han comenzado a manifestase a nivel regional.

Diversos autores han estudiado los cambios de las precipitaciones en la región

pampeana durante el siglo XX encontrando un aumento de las precipitaciones en todo

su territorio a partir de 1950-60 (Prohaska, 1961; Hoffmann, 1988; Forte Lay y Falasca,

1991; Suriano y Ferpozzi, 1992; Roberto et al., 1994; Carballo y Hartmann, 1996). Las

precipitaciones habrían estado descendiendo paulatinamente a partir de 1880 para luego

revertir esta tendencia a mediados del siglo XX (Viglizzo et al., 1997). Un modelo de

regresión lineal realizado para describir el comportamiento de las precitaciones de la

región pampeana desde 1880 a 1990, sugiere que estos cambios climáticos se

incrementan hacia el oeste semiárido (Viglizzo et al., 1997). Las importantes diferencias

entre ciclos secos y húmedos observadas en este estudio confirmarían este patrón

espacial de cambio.

Los resultados obtenidos a partir del análisis geoestadístico ratifican la tendencia

en alza de las precipitaciones en los pastizales pampeanos de San Luis, ya que las

diferencias climáticas entre ambos períodos analizados son notables. Durante el primer

período estudiado (1960-73), la mayor proporción del área de estudio presentó

precipitaciones medias entre 450-550 mm. Sin embargo, importantes porciones del área

de estudio presentaron precipitaciones menores. La ausencia de suelos adecuados, la

carencia de tecnologías, junto a precipitaciones medias bajas, determinaron los bajos

porcentajes de áreas destinadas a pasturas o cultivos en la imagen de 1973. Los cultivos

anuales de cosecha, que presentan importantes requerimientos hídricos, ocuparon

proporciones mínimas debido a los riesgos que conlleva la realización de actividades

agrícolas en condiciones semiáridas. Por otro lado, las pasturas perennes de E. curvula,

con menos requerimientos hídricos, recién comenzaban a incorporarse a las fincas de la

región. Otras pasturas perennes actualmente utilizadas (D. eriantha, Panicum

Coloratum) eran totalmente desconocidas y se incorporan en la década de 1990

(Frasinelli et al., 1992).

102

Como resultado del aumento de las precitaciones observadas en el siguiente

período (1974-99), importantes áreas de pastizal comenzaron a registrar precipitaciones

medias superiores a 550 mm. Este ciclo húmedo, favoreció el desarrollo de actividades

agrícolas más intensivas y propias de las regiones más húmedas de la Pampa argentina.

Ligado al aumento de las precipitaciones, el desarrollo de nuevas tecnologías como la

siembra directa permitió incorporar áreas de cultivo que por la fragilidad de sus suelos

no toleraban la utilización de labranzas convencionales (Marelli, 1998). Por otro lado, la

incorporación de especies transgénicas que simplificaron y abarataron el control de

malezas y la implantación del cultivo, junto con el alza en la demanda internacional de

los granos de soja (Paruelo et al., 2005), han estimulado el desarrollo de cultivos de

cosecha en toda la región.

Estudios realizados por SAGPyA (2006) han observado que los cultivos de maíz,

trigo, girasol y soja, propios de la región pampeana central, se han expandido hacia las

zonas perimetrales de esa región. Como resultado final de este proceso, en la última

década se ha producido un incremento notable en la producción de granos. En la

campaña 2002/2003 se alcanzó una cifra record de 71,1 millones de toneladas, con una

superficie de 27,7 millones de hectáreas sembradas (SAGPyA, 2006). La principal

particularidad es que los incrementos observados se han producido casi exclusivamente

por el protagonismo alcanzado por la soja, especie transgénica que en la actualidad

aporta sobre el total de granos aproximadamente el 50% de la superficie bajo cultivo y

producción (SAGPyA, 2006).

Los resultados de este estudio revelan que la variación geográfica y temporal de

las precipitaciones es uno de los factores principales que ha condicionado el cambio de

uso del terreno en los pastizales pampeanos de San Luis. Sin embargo, los incrementos

de las áreas destinadas a cultivos de cosecha y pasturas han experimentado patrones

espaciales diferentes. Las áreas destinadas a cultivos anuales han aumentado

significativamente su porcentaje de cobertura a medida que aumentan las

precipitaciones. Por el contrario, las pasturas han sido principalmente implantadas en

áreas con precipitaciones medias que van entre 500 mm y 600 mm, disminuyendo hacia

ambos extremos de este intervalo y no presentando una correlación tan significativa con

las precipitaciones como la observada en los cultivos. Una explicación hipotética sobre

103

estos resultados estaría relacionada con los requerimientos hídricos de ambos tipos de

cobertura y su rentabilidad económica.

Las áreas con precipitaciones superiores a 550 mm sufrieron los mayores procesos

de cambio ya que permitieron la incorporación de cultivos de cosecha con menores

riesgos de implantación ocasionados por el déficit hídrico. Al disminuir las

precipitaciones los riesgos para actividades agrícolas aumentan y estas áreas son

destinadas a otros fines productivos. Por el contrario, las pasturas exóticas africanas

tienen una mayor tolerancia a las condiciones de sequía y en principio pueden ser

implantadas sobre áreas con precipitaciones superiores a 300 mm (Gibbs Russell et al.,

1990). Por lo tanto, encontramos pasturas dentro de todo el rango de lluvias presentes

en los pastizales de San Luis, mientras que los cultivos están principalmente confinados

a áreas con mejores condiciones pluviométricas. La disminución de las pasturas hacia

áreas con precipitaciones superiores a 500 mm estaría relacionada con la alta

rentabilidad de los cultivos de cosecha y la mayor oferta forrajera de las especies

anuales. Cuando las condiciones climáticas lo permiten, los propietarios prefieren

organizar sus fincas bajo sistemas de manejo basados en especies anuales debido a su

mayor productividad y rentabilidad económica.

Otros autores no han encontrado correlaciones significativas entre la variación

geográfica de las precipitaciones y el cambio de uso de la tierra en áreas semiáridas de

la región pampeana (Viglizzo et al., 1997). Sin embargo, para estos autores la región

pampeana semiárida abarca todas las áreas con precipitaciones menores a 700 mm

anuales (Hall et al., 1992). Los pastizales de San Luis, considerados como el límite

occidental del pastizal pampeano (León y Anderson, 1983; Soriano, 1991), no fueron

incluidos en sus análisis. Las diferencias observadas con este estudio podrían estar

relacionadas con la presencia de limitaciones climáticas y edáficas mucho más severas

en los pastizales de San Luis.

Las menores limitaciones climáticas de otros ambientes pampeanos permiten el

desarrollo de diferentes tipos de cultivos con menores riesgos de implantación, aunque

los rendimientos de la cosecha puedan variar considerablemente en función de la

calidad de los suelos o las precipitaciones caídas. Por el contrario, en áreas totalmente

marginales con un déficit hídrico importante las precipitaciones constituyen un factor

104

fundamental para la implantación de un cultivo. Al encontrarnos con un gradiente de

precipitaciones que en su extremo inferior dificulta considerablemente la realización de

cultivos, la variabilidad geográfica de las lluvias fue determinante.

En áreas semiáridas el aumento de las precipitaciones no necesariamente significa

mejores condiciones para el desarrollo de cultivos, ya que en áreas de transición de

zonas húmedas a secas a medida que disminuye la capacidad de retención del agua del

suelo aumenta la inestabilidad (Viglizzo et al., 1997). Por lo tanto, la calidad del suelo

es una limitante importante en la producción agrícola y condiciona su sustentabilidad. A

pesar de estas características edáficas, si no se produce un cambio en la tendencia de las

precipitaciones en la provincia de San Luis es esperable un mayor número de

transformaciones de pastizales a cultivos o pasturas en las próximas décadas.

Las consecuencias de esta intensificación del uso de la tierra son difíciles de

predecir a largo plazo. El probable retorno a condiciones de aridez, en conjunto con la

fragilidad de los suelos, puede favorecer la aparición de importantes fenómenos

erosivos. La estructura del suelo tiende a colapsar como resultado de prácticas de

manejo inadecuadas en suelos no aptos para actividades agrícolas y con condiciones

climáticas desfavorables (inviernos secos y primaveras ventosas) (Zaffanella, 1951).

Estos factores edáficos y climáticos ocasionaron serios problemas de erosión en la

década de 1930 en importantes áreas de la Pampa argentina (Tallarico et al., 1955;

Bonfils et al., 1960). Las condiciones de los pastizales de San Luis son aún más

extremas, y por lo tanto, los recaudos para incorporar actividades agropecuarias

intensivas deberían ser aún mayores.

Es importante recalcar que una sustancial proporción del área de estudio con

precipitaciones superiores a 550 mm no ha sido modificada. La implementación de

planes de manejo a nivel regional que tiendan a favorecer prácticas de manejo

estrictamente ganaderas bajo pasturas perennes debe ser uno de los objetivos prioritarios

de las instituciones provinciales. A pesar de la alta rentabilidad a corto plazo de los

cultivos, las consecuencias negativas en términos de erosión y pérdida de receptividad

ganadera pueden ser importantes a largo plazo. Lamentablemente, estos costos no son

incorporados en los análisis de rentabilidad y sustentabilidad económica a nivel

regional.

105

CAPÍTULO 5:

ANÁLISIS DE PROCESOS DE DESERTIFICACIÓN EN

LOS PASTIZALES PAMPEANOS SEMIÁRIDOS DE SAN

LUIS

106

5.1. Resumen

En tierras marginales del planeta, uno de los factores más relevantes causante de

desertificación es la erosión eólica originada por el uso inadecuado de prácticas

agrícolas y el pastoreo intensivo. Los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis han

sufrido un importante proceso de reemplazo asociado, entre otros factores, al

incremento de las precipitaciones. Los cambios observados establecen la necesidad de

evaluar, tanto espacial como temporalmente, los procesos erosivos que pueden haberse

generado. En este capítulo de la tesis se han utilizado cuatro mosaicos de imágenes

Landsat (1973, 1989, 1997, 2007), cubriendo una superficie total de 20290 km2, para

determinar la evolución de los porcentajes de suelo desnudo de los pastizales

pampeanos de San Luis en un período de 34 años. Estas variaciones se relacionaron con

la variación geográfica y temporal de las precipitaciones y con diferentes prácticas de

manejo. Los porcentajes de suelo desnudo fueron determinados a partir de un análisis

lineal de mezclas espectrales (ALME). Los resultados muestran que el porcentaje medio

de suelo desnudo y el área ocupada por dunas se redujo paulatinamente entre 1973 y

2007, aunque no se observó una relación directa significativa entre los porcentajes de

suelo desnudo y las precipitaciones registradas. En todas las fechas analizadas los

cultivos y pasturas presentaron porcentajes de suelo desnudo superiores a lo observado

en los pastizales naturales. Si bien los porcentajes de suelo desnudo han disminuido

entre 1973 y 2007, tanto para áreas de pastizal como de cultivos o pasturas, una

superficie de 535,5 km2 alcanzó porcentajes medios de suelo desnudo superiores al

30%. Un retorno a las condiciones de aridez podría desencadenar importantes procesos

erosivos si no se toman medidas encaminadas hacia la conservación de los suelos.

5.2. Abstract

One of the main factors that cause desertification in marginal lands is wind

erosion by unsuitable agricultural practices and intensive grazing. The semiarid Pampas

of San Luis has suffered an important replacement process associated, among other

factors, with precipitation increase. Due to those changes, it is necessary to evaluate

spatial and temporal erosion processes that could be generated. Four Landsat images

107

mosaics (1973, 1989, 1997, and 2007), covering 20290 km2, were used to quantify the

evolution of bare soil percentages in San Luis Pampas grassland in a 34 year period.

The changes were also observed in relation to different management practices, and the

geographical and temporal variations in precipitations. Bare soil percentages were

estimated through Spectral Mixture Analysis (SMA). Auxiliary information related to

land use cartography and precipitations distributions were also used. Although there

wasn’t a significant direct correlation between bare soil and precipitations, the

percentages of bare soil and dunes were gradually reduced between 1973 and 2007. On

the other hand, crops and pastures presented higher bare soil percentages than grassland

in all the images analyzed. Even though bare soil percentages were reduced between

1973 and 2007, in grassland and crops, 535.5 km2 had bare soil coverage larger than

30% and a return to arid conditions could unleash erosion processes if soil conservative

practices are not implemented.

5.3. Introducción

La desertificación comprende un conjunto de procesos que al actuar de modo

conjunto en ambientes áridos, semiáridos y subhúmedos secos, ocasionan pérdida de

productividad en los ecosistemas y promueven una extensión de condiciones desérticas

hacia áreas fértiles (la Riviere, 1991; Berkes y Folke, 1992; López Bermúdez, 1993;

Collado, 1998). Si bien han sido propuestas varias definiciones de desertificación

(Helldén, 1991), actualmente el concepto más común relaciona la desertificación no

solo con cambios climáticos, sino también con alteraciones humanas asociadas al

pastoreo inadecuado, intensificación de la agricultura y deforestación (Ibrahim, 1978;

Helldén, 1991).

En tierras marginales del planeta uno de los factores más relevantes causante de

desertificación es la erosión eólica originada por el uso inadecuado del suelo (Watson,

1989; Dregne y Willis, 1983; Lal y Stewart, 1990). La erosión eólica es un importante

mecanismo de degradación de los suelos que produce efectos negativos en sus

propiedades edáficas (Buschiazzo y Taylor, 1993; Zobeck y Fryrear, 1986), y

significativos deterioros ambientales que pueden incluso afectar la salud humana

108

(Wilson y Sprengler, 1996). La existencia de escasa cobertura vegetal, suelos

susceptibles a la erosión, topografía llana, precipitaciones escasas y variables,

incorporación de tierras marginales, y prácticas agrícolas inadecuadas constituyen los

principales factores responsables de favorecer los procesos erosivos (Allen, 1970;

Quitantes, 1989; López Bermúdez, 1993). Todos estos agentes mencionados, convergen

en los pastizales pampeanos semiáridos de Argentina y han conducido a sucesivos

procesos de desertificación verdaderamente relevantes en el sector (Collado, 1998).

En la región pampera semiárida argentina uno de los principales factores causante

de procesos de erosión ha sido la utilización de prácticas agrícolas inadecuadas. La

labranza del suelo puede incrementar las tasas de erosión debido a que provoca cambios

en la rugosidad de la superficie (Fryrear, 1984), desagregación de los materiales

(Zobeck et al., 2004), y un aumento en los porcentajes de suelo desnudo (Findlater et

al., 1990; Ghebreiyessus y Gregory, 1987). A largo plazo, prácticas de labranza

inadecuadas pueden producir una disminución de los contenidos de materia orgánica en

los suelos y afectar a su estructura y volverlos susceptibles a la erosión eólica. Se ha

estimado que a una velocidad de 13 km/h el viento puede provocar erosión cuando

existe una alteración estructural del suelo, mientras que vientos con velocidades

superiores a 60 km/h no lo afectan cuando este se encuentra bien agregado (Collado,

1998). En la región pampeana semiárida argentina, el 60% de la pérdida total de

nitrógeno y fósforo del suelo después de 86 años de cultivos ha sido atribuida a la

erosión eólica, y solo un 40% de las pérdidas fueron relacionadas a la extracción propia

del cultivo (Zanotti y Buschiazzo, 1997).

En la Pampa semiárida la primavera y el verano son los meses más críticos de

erosión eólica debido a que los vientos en estas estaciones adquieren mayores

velocidades y frecuencias (Casagrande y Vergara, 1996). Por otro lado, es en estos

meses cuando encontramos una alta exposición de suelos desnudos producidos por la

preparación de las parcelas para su sembrado (Buschiazzo et al., 2007). Como los suelos

son principalmente arenosos y muy susceptibles de ser afectados por la erosión eólica,

una vez removida la cobertura vegetal original el riesgo de erosión aumenta

significativamente (Collado et al., 2002).

109

El pastoreo intenso es otro de los principales factores causante de procesos de

erosión en ambientes áridos y semiáridos (Hennessy et al., 1986), y uno de los

principales mecanismos responsables de su degradación ambiental (Okin et al., 2001).

Áreas intensamente pastoreadas pueden experimentar variaciones en la cobertura y

diversidad vegetal (Pour y Ejtehadi, 1996-1997), en la producción primaria y de

semillas (Coffin y Lauenroth, 1989; Bertiller, 1996; Fensham, 1998), y en la erosión y

pérdida de la estructura del suelo (Faraggitaki, 1985; Scholl y Kinucan, 1996). Cuando

el suelo queda expuesto luego de un pastoreo intensivo, la erosión eólica actúa

inmediatamente en ambientes arenosos (Whitford et al., 1995), ocasionando a largo

plazo procesos de desertificación (Faraggitaki, 1985; Manzano y Navar, 2000).

A pesar de la fragilidad de los suelos de los pastizales pampeanos semiáridos de

San Luis y de su importancia agropecuaria dentro de la provincia, existen muy pocos

estudios regionales sobre procesos de desertificación. Los estudios de desertificación

realizados han sido parciales y no han considerado los importantes cambios climáticos y

de uso del territorio ocurridos a partir de la segunda mitad del siglo XX. Estudios

parciales realizados en el área de transición agrícola y ganadera de los pastizales

pampeanos de San Luis, han reflejado una disminución del área total ocupada por

complejos dunares entre 1962 y 1992 (Collado, 1999). Sin embargo, el comportamiento

de estos complejos dunares varió en relación a su tamaño y forma, ya que se registraron

aumentos de la superficie de algunas de estas formaciones, aumentos en el número de

dunas, e importantes desplazamientos. Por otro lado, la intensificación del pastoreo y un

incremento de las áreas destinadas a cultivos determinaron una disminución de la

cobertura vegetal (Collado et al., 2002).

La teledetección espacial, al permitir la valoración de un mismo espacio en

momentos diferentes y analizar cambios a nivel de paisaje durante períodos de tiempo

relativamente prolongados, constituyen una herramienta esencial para determinar

cambios de cobertura de la tierra a gran escala (Johnson, 1990). En estudios de

desertificación, la teledetección ha sido utilizada para establecer tendencias de

degradación del suelo, como así también, para identificar y caracterizar dunas y su

dinámica temporal (Chen et al., 1998; Smith et al., 1990a, b; Paisley et al., 1991; Tucker

et al., 1991, 1994). Los primeros autores mencionados, han basado sus estudios

principalmente sobre análisis de series multitemporales de índices espectrales de

110

vegetación. Este tipo de índices, son transformaciones aritméticas de las bandas

originales de la imagen que permiten resaltar la vegetación sobre otros tipos de

coberturas (Sellers, 1989). Habitualmente, la reflectividad del rojo e infrarrojo son

combinadas (Tucker, 1979; Bannari et al., 1995), ya que la vegetación absorbe

intensamente la radiación incidente en el espectro del rojo, mientras que en el infrarrojo

las hojas verdes son altamente reflectivas debido a su propia estructura. Este fuerte

contraste en la reflectividad es solo observado en la vegetación verde, ya que el suelo

desnudo presenta un comportamiento espectral similar en ambas bandas (Mulders,

1987). En tierras áridas y semiáridas, los índices espectrales de vegetación han sido

también utilizados para monitorear la degradación de los suelos producida por efecto del

pastoreo (Pickup y Chewings, 1994), para seguir las tendencias estacionales de dunas

fijadas por la vegetación (Jacobberger y Hooper, 1991), y monitorear cambios

temporales en los límites de áreas desérticas (Tucker et al., 1991, 1994).

Otros autores han utilizado técnicas de análisis de mezclas espectrales para

analizar procesos de desertificación (Metternicht y Fermont, 1998; McGwire et al.,

2000; Collado et al., 2002; Haboudance et al., 2002). Este tipo de técnicas permiten

realizar un análisis más completo del fenómeno y resultan más robustas que las técnicas

tradicionales (Elmore et al., 2000; Peddle et al., 2001; Riano et al., 2002). A pesar de

que han sido extensamente utilizadas a finales del siglo XX en diferentes aplicaciones

(Cross et al., 1991; Ustin et al., 1993; Caetano et al., 1994; Novo y Shimabukuro, 1994),

fueron propuestas por primera vez en los años 70 (Horwitz et al., 1971; Marsh et al.,

1980; Adams et al., 1986). La principal fortaleza de los análisis de mezclas espectrales

es que permiten obtener la proporción de los diferentes tipos básicos de cobertura del

terreno que componen un píxel (Chuvieco, 2002). Por lo tanto, esta técnica puede

brindar mejores estimaciones de degradación ambiental que las prácticas

convencionales, ya que logramos obtener imágenes con proporciones de cobertura

vegetal, agua y suelo desnudo, entre otras variables (Elmore et al., 2000; Collado et al.,

2002). Los porcentajes de suelo desnudo presentes en regiones semiáridas y los patrones

de su distribución espacial son de gran importancia como indicadores de vulnerabilidad

erosiva en el ámbito de la gestión medioambiental.

Los pastizales pampeanos semiáridos de San Luis han sido utilizados durante más

de 100 años para actividades ganaderas extensivas debido a las profundas limitaciones

111

edáficas y climáticas para desarrollar actividades agrícolas (Peña Zubiate et al., 1998).

Sin embargo, a finales del siglo XX se produce un importante proceso de

transformación caracterizado por el reemplazo de los pastizales naturales por cultivos o

pasturas exóticas. Este reemplazo ha sido asociado a un aumento de las precipitaciones

que ha producido un corrimiento de la frontera agropecuaria desde el este húmedo hacia

el oeste semiárido, al desarrollo de nuevas técnicas de labranza, y a la incorporación de

nuevas especies forrajeras. La superficie cubierta por cultivos o pasturas exóticas pasó

de ocupar del 4% al 31% en un período de 34 años (1973-2007) (Capítulo 3). Sin

embargo, las áreas de pastizales pampeanos semiáridos de San Luis con mejores

aptitudes agrícolas sufrieron una transformación mucho mayor, con porcentajes de

reemplazos que alcanzaron el 70%. Si bien estos procesos y patrones de reemplazo han

sido estudiados, sus posibles efectos sobre procesos de desertificación no han sido

evaluados hasta el momento.

Los cambios de cobertura del terreno observados establecen la necesidad de

evaluar, tanto espacial como temporalmente, los procesos erosivos que pueden haberse

generado a partir de una intensificación del uso del territorio. El aumento en los

porcentajes de suelo desnudo por efecto de la agricultura y el pastoreo intenso es uno de

los principales factores causante de procesos erosivos en zonas áridas y semiáridas. Por

lo tanto, los objetivos de este trabajo son: (1) determinar a partir de imágenes satelitales

la evolución de los porcentajes de suelo desnudo de los pastizales pampeanos de San

Luis en un período de 34 años, (2) relacionar los porcentajes de suelo desnudo con

diferentes prácticas de manejo, (3) correlacionar los cambios observados en los

porcentajes de suelo desnudo con la variación geográfica y temporal de las

precipitaciones, y (4) determinar el impacto del uso agropecuario actual e identificar

áreas potenciales con riesgo de desertificación por erosión eólica.

5.4. Área de estudio

El estudio fue realizado cubriendo la totalidad de los pastizales pampeanos

semiáridos de San Luis. Estos pastizales naturales corresponden al extremo occidental

semiárido de la región pampeana (León y Anderson, 1983; Soriano 1991), y abarcan

112

una superficie total de 20290,34 km2 en el centro sur de la provincia (Fig. 5.1). El área

de estudio se caracteriza por presentar suelos de textura arenosa, con bajo contenido de

materia orgánica (0.7% a 0.9%), baja capacidad de retención de la humedad, y muy

susceptibles a la erosión eólica (Peña Zubiate et al., 1998). Debido a estas

características, las limitaciones edáficas para actividades agrícolas son muy severas en

la totalidad del área de estudio, mientras que las climáticas se sitúan entre moderadas en

el extremo este a muy severas en el extremo oeste (Peña Zubiate et al., 1998).

El registro geológico, analizado a partir de sedimentos y geoformas de origen

eólico en la planicie medanosa de San Luis indica la existencia alternante de ciclos

climáticos que han configurado el paisaje actual por sobreimposición de geoformas

(Ramonell, 1991) En esta planicie, los sedimentos que forman su superficie han sido

transportados por el viento y fijados en gran parte por la vegetación. Al observar

imágenes satelitales del área de estudio, se aprecian conjuntos de formas eólicas, tanto

de erosión como de acumulación, sin relación alguna con los sistemas actuales de

vientos de la región o condiciones climáticas (Collado, 1998). Se deduce por lo tanto,

que estas geoformas fueron originadas por paleovientos y al encontrarse sobreimpuestas

son indicadores de más de un episodio de aridez y humedad.

Actualmente los pastizales pampeanos de San Luis se asientan en la denominada

“diagonal árida argentina”, la cual determina una bipolarización del paisaje en áreas con

predominancia de actividades agrícolas o ganaderas intensivas y áreas de ganadería

extensiva (Collado et al., 2002). La primera ocupa el sector este del área de distribución

de los pastizales pampeanos, limitando hacia el este con áreas más productivas y de

mejores condiciones edáficas y climáticas de la región pampeana argentina. En la

segunda, al oeste y sur oeste de la anterior, las actividades ganaderas se hacen cada vez

menos intensivas hacia el oeste debido a la disminución progresiva de las

precipitaciones y al incremento de los rasgos de continentalidad.

En la provincia de San Luis, la frontera entre actividades agrícolas y ganaderas ha

sido muy dinámica y depende en gran medida de las precipitaciones anuales y la

alternancia de ciclos húmedos y secos. Dentro de un ciclo húmedo, los propietarios

tienden a sembrar cultivos de cosecha para aumentar la rentabilidad económica de sus

fincas y a intensificar las actividades ganaderas. Los riesgos de erosión eólica aumentan

113

considerablemente al ser removida la vegetación original debido a la fragilidad de los

suelos arenosos de los pastizales de San Luis (Collado et al., 2002). Esta situación

puede agravarse especialmente cuando los ciclos climáticos retornan a las condiciones

de aridez (Collado et al., 2002).

Fig. 5. 1. Ubicación del área de estudio dentro de la porción semiárida occidental de la región pampeana, San Luis, Argentina.

5.5. Métodos

Para la realización del presente estudio fueron utilizados los mosaicos generados

en el capítulo 3, los cuales abarcan un período de 34 años y cubren la totalidad de los

pastizales pampeanos semiáridos de San Luis. Los mosaicos fueron realizados a partir

de 14 imágenes Landsat distribuidas en 4 fechas diferentes: 1973, 1989, 1997 y 2007. El

mosaico del año 1973 fue realizado con 2 imágenes del sensor Landsat Multispectral

Scanner (MSS), y el de los años 1989, 1997 y 2007 con 4 imágenes cada uno del sensor

Landsat Thematic Mapper (TM). Todas las imágenes fueron adquiridas entre los meses

de diciembre y abril, coincidiendo con la estación húmeda y de mayor actividad

fotosintética de las especies vegetales del pastizal. Las imágenes Landsat MSS (1973)

114

están compuestas por 4 bandas: 2 en el visible y 2 en el infrarrojo cercano, con una

resolución espacial de 57 metros. Las imágenes Landsat TM (1989, 1997, 2007)

cuentan con 7 bandas: 3 del visible, 1 en el infrarrojo cercano, 2 en el SWIR y una en el

térmico. Las 5 primeras con una resolución espacial de 28,5 metros y la última de 60

metros. La banda térmica no fue utilizada en los análisis de este estudio.

El ajuste geométrico entre imágenes se realizó utilizando el método de registro de

imagen a imagen (Jensen et al., 1996), y fueron tomados entre 35 y 50 puntos de control

para cada imagen. El remuestreo se realizó mediante el método del vecino más próximo,

con un polinomio de transformación de primer grado. El error medio cuadrático (RMS)

fue menor a un píxel en todas las imágenes utilizadas (promedio del RMS=0.39±0.04).

Las imágenes se reproyectaron a UTM zona 19, esferoide WGS84, Datum WGS84 con

una resolución espacial de 30 metros. Al mismo tiempo, todas las imágenes fueron

convertidas a valores de reflectividad a través del modelo simplificado propuesto por

Chávez (1996).

5.5.1. Análisis lineal de mezclas espectrales

A través de un análisis lineal de mezclas espectrales (ALME) se calcularon los

porcentajes de suelo desnudo para determinar signos de degradación ambiental y

analizar los procesos de desertificación en el área de estudio. Tradicionalmente los

análisis de teledetección consideran que un píxel esta uniformemente cubierto. Por lo

tanto, las diferentes técnicas de clasificación asignan a cada píxel solo una categoría

(Chuvieco, 2002). Por el contrario, el ALME parte de asumir que la señal emitida por

un determinado píxel es el resultado de las reflectividades de varias cubiertas en función

a la proporción que ocupan en ese píxel (Horwitz et al., 1971; Marsh et al., 1980;

Adams et al., 1986). Consecuentemente, a partir de esta técnica podemos estimar las

diferentes proporciones ocupadas por las cubiertas que componen un píxel asumiendo

que la respuesta recibida por el sensor es una combinación de signaturas espectrales

puras (Chuvieco, 2002).

El ALME se basa en tres asunciones fundamentales: (1) la radiación recibida por

el sensor se restringe al ámbito del área ocupada por cada píxel (Sette y Drake, 1993),

(2) la radiación global es proporcional a la superficie ocupada por cada cubierta, y (3)

115

existen signaturas espectrales puras válidas para toda la zona analizada (Quarmby et al.,

1992). A partir de estas tres suposiciones podemos asumir la reflectividad de un píxel

como la combinación lineal de las reflectividades de sus componentes puros

(Shimabukuro y Smith, 1991):

∑=

+⋅=pm

kjikmmjikji eF,1

,,,,,,, ρρ

donde kji ,,ρ indica la reflectividad observada en el píxel i,j para la banda k; es la

proporción del componente m en el píxel i,j para cada uno de los p componentes puros;

mjiF ,,

km,ρ corresponde a la reflectividad característica de ese componente m en la banda k; y

es un término del error asociado a la estimación de la proporciones en cada píxel

i,j (Shimabukuro y Smith, 1991). Según esta fórmula la proporción de cada componente

puro debe estar comprendida entre 0 y 1, no puede haber proporciones negativas y la

suma de todas las proporciones es igual a la superficie total del píxel (Chuvieco, 2002).

La mejor forma de solucionar esta ecuación es minimizando el error residual de cada

píxel ( ), y reescribiendo la formula en función de ese error (Chuvieco, 2002). Si

bien existen muchos procedimientos algebraicos para solucionar esta ecuación, el más

utilizado es el ajuste por mínimos cuadrados (Shimabukuro y Smith, 1991). En notación

matricial este cuadrado se expresa como (Sette y Drake, 1993):

kjie ,,

kjie ,,

XMMMf TT 1)( −=

donde indica el vector con las proporciones calculadas para cada píxel; f M indica la

matriz con los valores de los componente puros en las bandas de análisis y X es el

vector con el valor de los píxeles en cuestión para esas mismas bandas. El superíndice T

indica la transpuesta de la matriz y el valor -1 la inversa. Ya que el número de

ecuaciones debería ser al menos igual al número de incógnitas, el ALME solo puede ser

resuelto cuando el número de componentes puros es igual al número de bandas

espectrales de la imagen menos uno (Chuvieco, 2002).

Como consecuencia de las limitaciones de bandas espectrales en las imágenes

Landsat MSS, tres componentes puros fueron seleccionados para la imagen de 1973:

agua, suelo desnudo y vegetación. Sin embargo, este último componente fue desdoblado

116

en vegetación fotosintéticamente activa e inactiva en las imágenes Landsat TM de 1989,

1997 y 2007. El agregado de un nuevo componente puro mejoró el resultado del análisis

y fue posible en las imágenes Landsat TM debido a que cuentan con un mayor número

de bandas espectrales.

El comportamiento espectral de los componentes puros fue obtenido a partir de la

selección de áreas homogéneas dentro de cada imagen. Las áreas homogéneas

correspondientes a la categoría agua y suelo desnudo fueron obtenidas a partir de

píxeles que conformaban lagunas y dunas permanentes respectivamente. Las áreas

homogéneas de vegetación fotosintéticamente activa se obtuvieron a partir de cultivos

en crecimiento, y las de vegetación fotosintéticamente inactiva en áreas de pastizal

natural maduro. Fueron seleccionados entre 5 y 12 polígonos para cada área

homogénea, respetándose en las diferentes fechas (1973, 1989, 1997, 2007) los mismos

polígonos cuando fue posible.

El comportamiento espectral de cada componente puro fue utilizado para la

obtención del ALME de cada imagen. Se utilizó el programa ENVI tanto para la

determinación de los componentes puros como en el cálculo de las mezclas espectrales.

A partir de los ALME realizados se determinó el porcentaje de suelo desnudo presente

en cada fecha y su evolución en el período analizado. La principal categoría utilizada en

los análisis fue la proporción de suelo desnudo por considerarla como la variable más

relevante para cumplir los objetivos planteados. También se determinó la presencia de

complejos dunares y lagunas y su evolución entre 1973 y 2007. La superficie ocupada

por ambas coberturas en cada fecha (1973, 1989, 1997, 2007) se determinó a partir de

las imágenes con porcentajes de suelo desnudo y agua obtenidas con el ALME.

Aunque muy variable dependiendo de las condiciones de pastoreo, los porcentajes

de suelo desnudo en los pastizales naturales de San Luis en buen estado de conservación

no superan el 20% (Aguilera et al., 1999). Coberturas de suelo desnudo superiores al

30% pueden desencadenar procesos erosivos y generalmente son encontradas en

pastizales degradados con potenciales productivos muy bajos (Aguilera et al., 1999). A

efectos de determinar áreas potenciales con riesgos de desertificación por erosión eólica,

los porcentajes de suelo desnudo de las cuatro fechas analizadas fueron promediados

para obtener una imagen que representara la variación del suelo desnudo durante el

117

período completo (1973-2007). Posteriormente, se identificaron píxeles con un

promedio de suelo desnudo superior al 30%, tasa considerada crítica para el inicio de

procesos de desertificación en este entorno. Sobre esta imagen fueron seleccionadas y

digitalizadas áreas con riesgo de desertificación por erosión eólica considerando la

presencia, distribución y número de parches con una proporción de suelo desnudo

superior al 30%.

Se utilizaron líneas de tendencia para examinar las variaciones en la cobertura de

suelo desnudo entre 1973 y 2007, y en las áreas ocupadas por dunas y lagunas durante

el mismo período. Los errores medios cuadráticos (RMS) de los ALME realizados

mostraron un valor medio que no superó el 0.004 en todas las imágenes utilizadas

(Tabla 5.1).

Tabla 5. 1. Promedio de los errores medios cuadráticos (RMS) observados en cada imagen clasificada a partir de la técnica de mezclas espectrales.

RMS medio Desvío estándar 1973 0,004 0,004 1989 0,004 0,003 1997 0,003 0,002 2007 0,004 0,002

5.5.2. Relación entre coberturas del terreno y porcentajes de suelo desnudo

Para completar los análisis de este trabajo se utilizaron las coberturas del terreno

obtenidas a partir de un estudio integral que detalla la distribución de los pastizales

naturales y sus patrones de cambios ocurridos entre 1973 y 2007 (Capítulo 3). En este

estudio previo se describe la distribución y cambios producidos, en un período total de

34 años, por 5 tipos de coberturas diferentes: Agua, Suelo Desnudo, Pastizales,

Cultivos, y Bosque. Las coberturas fueron cartografiadas a través de análisis digitales de

mosaicos de imágenes Landsant MSS y TM correspondientes a 4 fechas diferentes:

1973, 1989, 1997 y 2007.

En el presente estudio solo consideraremos del trabajo anterior las coberturas

pastizal y cultivo para analizar los cambios en los porcentajes de suelo desnudo

presentes en ambas cubiertas. La primera cobertura (pastizal), comprende pastizales

naturales no roturados con diferente composición específica, condición ecológica e

118

intensificación de uso. En 1973 los pastizales naturales ocupaban el 91% del área de

estudio, mientras que en el año 2007 fueron reducidos al 67%. La segunda cobertura

considerada (cultivo), incluye a los cultivos de cosecha, pasturas exóticas anuales y

perennes en todos sus estados fenológicos. También se incorporaron a esta categoría

parcelas recientemente aradas y barbechos. En 1973 la cobertura cultivo solo ocupaba el

4% del área de estudio, pero experimentó un importante incremento hasta llegar al 31%

en 2007.

Las imágenes con datos de porcentajes de suelo desnudo obtenidas a partir del

ALME fueron superpuestas con las coberturas de pastizal y cultivo de las fechas

correspondientes (1973, 1989, 1997, 2007), a efectos de analizar variaciones en la

proporción de suelo desnudo en píxeles clasificados previamente como pastizal o

cultivo. Para comparar las medias de porcentaje de suelo desnudo entre áreas de pastizal

y cultivo se utilizaron test U de Mann-Whitney.

5.5.3. Relación entre porcentajes de suelo desnudo y precipitaciones

Los datos de precipitaciones corresponden al análisis realizado en el capítulo 4

sobre la distribución, variación geográfica y abundancia de las precipitaciones en los

pastizales pampeanos de San Luis. El trabajo analiza las precitaciones considerando un

intervalo de 40 años dividido en dos períodos diferentes. El primero caracteriza las

precipitaciones entre 1960-1973, y corresponde a un ciclo climático seco. Mientras que

el segundo considera las precipitaciones entre 1974-1999, y corresponde a un ciclo

climático húmedo. La confección de ambos mapas climáticos (ciclo seco y húmedo) se

realizó mediante geoestadística (kriging), a partir de los registros de precipitaciones

anuales de 114 sitios.

Con el objetivo de analizar los cambios en porcentajes de suelo desnudo y su

relación con la variación geográfica y temporal de las precipitaciones se seleccionaron

dos mosaicos de imágenes: 1973 y 2007. Siguiendo la tendencia de las precipitaciones,

la imagen de 1973 representa las condiciones de los pastizales pampeanos de San Luis

después de un período seco de aproximadamente 40 años de duración (1935-77),

mientras que la segunda imagen representa la situación del pastizal después de un

período húmedo de 30 años (1977-2007). La relación entre porcentaje de suelo desnudo

119

y variación de las precipitaciones fue determinada mediante una regresión lineal entre

las imágenes obtenidas a partir de los ALME de 1973 y 2007, con las precipitaciones

estimadas para el período 1960-73 y 1974-99 respectivamente.

5.6. Resultados

5.6.1. Análisis lineal de mezclas espectrales

Los porcentajes de suelo desnudo fueron relativamente bajos en todas las

imágenes analizadas (Fig. 5.2). Todas las fechas (1973, 1989, 1997, 2007) presentaron

más del 65% de su superficie con porcentajes de suelo desnudo inferiores al 20% (Fig.

5.2). Por otro lado, en las imágenes de 1989, 1997 y 2007 las áreas con porcentajes de

suelo desnudo inferiores al 10% cubrieron alrededor del 50% de la superficie total. Sin

embardo, en la imagen de 1973 solo el 11% de la superficie total presentó porcentajes

de suelo desnudo inferiores al 10% (Fig. 5.2).

El porcentaje medio de suelo desnudo se redujo paulatinamente entre 1973 y 2007

(y = -0,0249x + 0,1953 R2 = 0,84) (Fig. 5.3). En 1973 el porcentaje medio de suelo

desnudo considerando todos los píxeles de la imagen fue de 18%. Este porcentaje

desciende al 10% en el año 2007 (Fig. 5.3). Asimismo, el área ocupada por dunas

disminuyó entre 1973 y 2007 (y = -985,35x + 8948,7 R2 = 0,92) (Fig. 5.4). Las dunas

que ocupaban una superficie de 8303 ha en 1973, pasaron a cubrir 5295 ha en 2007

(Fig. 5.4).

La superficie cubierta por lagunas incrementó significativamente entre 1973 y

2007 (y = 888,52x + 670,81 R2 = 0,82). En 1973 las lagunas ocupaban una superficie

total de 1089 ha, mientras que en 2007 llegaron a cubrir 4055 ha. El incremento más

importante, de 2131 ha, se produjo entre 1973 y 1989 (de 1089 ha en 1973 a 3220 ha en

1989).

120

Fig. 5. 2. Porcentajes de suelo desnudo obtenidas a nivel de píxel para las 4 fechas analizadas.

Al considerar en conjunto los datos de todo el período analizado (1973-2007),

observamos que 535,5 km2 presentaron una cobertura promedio de más del 30% de

suelo desnudo. Si bien esta superficie solo representa el 2,6% del área total analizada, su

distribución espacial pudo asociarse a zonas específicas (Fig. 5.5). Un total de cinco

121

áreas con riesgos potenciales de desertificación fueron delimitadas (Fig. 5.5). La más

importante de estas áreas por su extensión y número de parches se encuentra sobre el

extremo este del área de estudio (Fig. 5.5).

y = -0,0249x + 0,1953R2 = 0,8376

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

1973 1989 1997 2007Fechas

% d

e su

elo

desn

udo

Fig. 5. 3. Porcentaje medio de suelo desnudo para cada fecha analizada y línea de tendencia. La media se obtuvo a partir de todos los píxeles de las imágenes clasificadas (ALME).

y = -985,35x + 8948,7R2 = 0,9227

y = 888,52x + 670,81R2 = 0,8205

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1973 1989 1997 2007

Imágenes

Supe

rfic

ie (h

a)

DunasLagunasTendencias

Fig. 5. 4. Área cubierta por dunas y lagunas en las diferentes fechas analizadas y líneas de tendencia de ambas coberturas.

122

Fig. 5. 5. Distribución de píxeles con un porcentaje promedio de suelo desnudo superior al 30%, considerando todas las imágenes del período de estudio (1973-2007). Las áreas con riesgo de desertificación potencial fueron digitalizadas teniendo en cuenta la distribución y número de parches de suelo desnudo

5.6.2. Relación entre coberturas del terreno y porcentajes de suelo desnudo

En todas las fechas analizadas la clase cultivo presentó porcentajes de suelo

desnudo significativamente superiores a la observada en los pastizales naturales

(P<0,001) (Fig. 5.6). Sin embargo, los porcentajes medios de suelo desnudo fueron

disminuyendo entre 1973 y 2007 en ambos tipos de cobertura (Fig. 5.6). En términos

generales, los pastizales naturales presentaron porcentajes de suelo desnudo inferiores al

123

20% y los cultivo y pasturas superiores al 20% (Fig. 5.6). La diferencia más marcada

entre áreas de pastizal y cultivo se observaron en 1973 (P<0,001), y las menores aunque

altamente significativas en la imagen de 2007 (P<0,001) (Fig. 5.6).

La superficie total ocupada por pastizales naturales disminuye en el período 1973-

2007, y los cultivos y pasturas exóticas aumentan (Tabla 5.2). Esto explica la

disminución e incremento observado entre 1989 y 2007 de la superficie (expresada en

km2) ocupada por coberturas de suelo desnudo inferiores al 10% en áreas de pastizal y

cultivo respectivamente (Tabla 5.2). Sin embargo, debemos realizar este análisis

considerando la superficie total ocupada por ambas coberturas en las distintas fechas

estudiadas. De esta manera, observamos que en 1973 menos del 7% del área cubierta

por pastizales naturales poseía una cobertura de suelo desnudo inferior al 10% (Tabla

5.2). Por el contrario, en 1989, 1997 y 2007, el 51%, 55% y 63% del área ocupada por

pastizales posee menos del 10% de suelo desnudo respectivamente (Tabla 5.2). Un

comportamiento similar, pero con proporciones menores, se observa en áreas con

cultivos o pasturas (Tabla 5.2).

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

1973 1989 1997 2007

Pastizal Natural Cultivo y Pasturas Fig. 5. 6. Porcentaje medio de suelo desnudo para cada fecha analizada en áreas cubiertas por pastizales naturales y cultivos o pasturas.

124

Tabla 5. 2. Superficie en km2 ocupada por diferentes intervalos de porcentaje de suelo desnudo en áreas clasificadas como pastizal y cultivo para cada fecha analizada. Los porcentajes fueron calculados considerando la superficie total de cada cobertura en cada fecha. < 10% 10-20% 20-30% 30-40% 40-50% >50% Total 1973 Pastizal 1271,1 11085,0 5536,8 433,8 70,1 75,6 18472,4 6,9% 60,0% 30,0% 2,3% 0,4% 0,4% Cultivo 81,2 123,0 170,8 179,4 97,1 144,6 796,1 10,2% 15,4% 21,5% 22,5% 12,2% 18,2% 1989 Pastizal 9029,2 4825,3 2360,2 1060,1 378,2 173,0 17826,0 50,7% 27,1% 13,2% 5,9% 2,1% 1,0% Cultivo 469,2 439,9 291,9 215,7 189,2 147,5 1753,4 26,8% 25,1% 16,6% 12,3% 10,8% 8,4% 1997 Pastizal 8618,9 5733,9 1084,5 155,6 29,9 17,3 15640,1 55,1% 36,7% 6,9% 1,0% 0,2% 0,1% Cultivo 1366,8 953,3 577,8 298,5 198,6 493,3 3888,3 35,2% 24,5% 14,9% 7,7% 5,1% 12,7% 2007 Pastizal 8515,9 3851,7 985,3 131,5 19,1 8,6 13512,0 63,0% 28,5% 7,3% 1,0% 0,1% 0,1% Cultivo 2212,3 2192,8 1138,4 439,9 157,4 86,4 6227,3 35,5% 35,2% 18,3% 7,1% 2,5% 1,4%

5.6.3. Relación entre porcentajes de suelo desnudo y precipitaciones

No se observaron diferencias significativas entre el porcentaje de suelo desnudo

obtenidos en las imágenes de 1973 y 2007 con las precipitaciones registrada en ambos

períodos climáticos (1960-73 y 1974-99) (Fig. 5.7).

Fig. 5. 7. Regresiones lineales entre los porcentajes de suelo desnudo en las imágenes de 1973 y 2007 y la variación geográfica de las precipitaciones en el período 1960-73 y 1974-99 respectivamente. A: Regresión entre ALME 1973 y precipitaciones 1960-73. B: Regresión entre ALME 2007 y precipitaciones 1974-99.

125

Las precipitaciones del período 1960-73 no explican los cambios observados en

los porcentajes de suelo desnudo (y=10,324+0,016x, r= 0,078) (Fig. 5.5), y el mismo

comportamiento se observa entre la imagen de 2007 con las precipitaciones del período

1974-99 (=12,675-0,003x; r=0,014).

5.7. Discusión

A pesar de la transformación sufrida por los pastizales pampeanos semiáridos de

San Luis, las condiciones de aridez entre 1973 y 2007 han disminuido y esto ha

favorecido una paulatina disminución en los porcentajes de suelo desnudo entre ambas

fechas. La presencia de un ciclo climático húmedo ha contrarestado parcialmente los

efectos negativos relacionados con la intensificación del uso del territorio, ya que tanto

en áreas de pastizales naturales como de cultivos o pasturas implantadas los porcentajes

de suelo desnudo han disminuido a lo largo del período analizado.

La presencia de complejos dunares constituye la variable de mayor incidencia en

la reducción de la productividad, ya que se trata de áreas con altos porcentajes de suelo

desnudo sin ninguna aptitud agrícola-ganadera y que pueden favorecer procesos de

desertificación si su superficie se extiende. Siguiendo el mismo patrón observado, la

disminución de los complejos dunares debido a su colonización por la vegetación

psamófila circundante refleja el mejoramiento en las condiciones climáticas. Asimismo,

el importante incremento entre 1973 y 2007 de los cuerpos de agua en la región debido

a la recarga de los acuíferos puede ser explicado por el aumento de las precipitaciones

registradas en los últimos años.

Los patrones de cambio en los porcentajes de suelo desnudo determinados en este

estudio no se ajustan totalmente a los cambios registrados por otros autores en estudios

realizados en el área de los pastizales pampeanos de San Luis. Estudios realizados con

imágenes Landsat de 1982 y 1992 sobre una superficie de 2610 km2 ubicada en el área

de transición agrícola-ganadera, determinaron aumentos en las coberturas de suelo

desnudo por efecto de la intensificación del uso entre ambas fechas (Collado et al.,

2002). Las diferencias observadas entre las imágenes utilizadas fue asociada a la

126

conversión de áreas de pastizal en cultivos, al incremento de las áreas ocupadas por

dunas y a la degradación de la vegetación en algunos sectores por la intensificación del

uso ganadero (Collado et al., 2002). Resultados similares fueron obtenidos en otro

estudio realizado en los pastizales naturales de San Luis, pero localizado sobre una

porción más marginal desde el punto de vista agropecuario en el extremo oeste de su

distribución (Demaría et al., 2008). En este estudio multitemporal realizado con

imágenes Landsat de 1985 y 2001 sobre una superficie de 4130 km2, se observó un

incremento en los porcentajes de suelo desnudo entre ambas imágenes asociado a un

importante proceso de reemplazo de los pastizales naturales por cultivos o pasturas

(Demaría et al., 2008). Los incrementos en los porcentajes de suelo desnudo también

fueron observados al analizar exclusivamente las áreas de pastizal natural presentes en

ambas fechas (Demaría et al., 2008). Estas diferencias de suelo desnudo en las áreas de

pastizal fueron asociadas a una intensificación del uso ganadero debido a una

disminución de la oferta forrajera como resultado del incremento de las actividades

agrícolas (Demaría et al., 2008).

Las diferencias observadas en este trabajo (disminución en los porcentajes de

suelo denudo y del área ocupada por dunas) con respecto a estudios anteriores, pueden

deberse al uso de escalas temporales y espaciales mayores. Al considerar en el presente

estudio la totalidad de los pastizales pampeanos de San Luis durante un período de 34

años, abarcamos una mayor variabilidad espacial y temporal, obteniendo resultados

novedosos. Con respecto a la variabilidad espacial, fueron incorporadas una gran

proporción de áreas marginales con actividades ganaderas extensivas que no sufrieron

transformaciones importantes. Con respecto a la variabilidad temporal, han sido

incorporados dos períodos climáticos distintos (seco y húmedo) con una diferencia en

las precipitaciones de 200 mm. Estudios realizados en la zona sobre una superficie de

2610 km2, pero con una gran variabilidad temporal (1962-1992), determinaron una

disminución del área total ocupada por complejos dunares entre ambas fechas (Collado,

1999). Por otro lado, en el estudio desarrollado por Demaría et al. (2008), los

principales cambios de cobertura se producen al final del período estudiado, y esto

probablemente no permitió registrar una recuperación de las áreas degradadas en el

momento de realización de los análisis.

127

A pesar de la mejora observada a nivel general en los porcentajes de suelo

desnudo durante el período analizado, las áreas destinadas a cultivos o pasturas

presentaron coberturas de suelo desnudo superiores a las encontradas en los pastizales

naturales. La pérdida de las propiedades del suelo y materia orgánica por efecto de la

labranza ha sido ampliamente documentada por diversos autores (Elliott, 1986; Dalal y

Henry, 1988; Rasmussen y Collins, 1991; Bronson et al., 2004), y en las regiones áridas

y semiáridas la fragilidad de los suelos y la variabilidad climática acrecientan los

efectos negativos de las actividades agrícolas (Hepper et al., 1996; Quiroga et al., 1996;

Buschiazzo et al., 2000). Estudios realizados en los pastizales pampeanos semiáridos

han mostrado que en terrenos arenosos la pérdida de suelo por erosión eólica durante un

período de vientos fuertes y ausencia de precipitaciones ocurre bajo cualquier sistema

de labranza, siendo menor en aquellos que dejan un mayor residuo vegetal (Buschiazzo

et al., 2007). Por lo tanto, con el fin de disminuir los procesos erosivos es recomendable

la implementación de actividades ganaderas bajo sistemas de pastoreo basado en

especies forrajeras perennes y pastizales naturales. Solo dentro de las áreas sin

limitaciones climáticas y edáficas severas deberían realizarse actividades agrícolas, pero

bajo sistemas de labranza mínima que dejen una alta cobertura de residuos vegetales y

de este modo se diminuyan los riesgos de erosión. Sin embargo, teniendo en cuenta las

diferencias en los porcentajes de suelo desnudo observadas entre áreas de pastizal y

cultivo, los riesgos potenciales de erosión podrían incrementarse si las tasas de

reemplazo del pastizal natural se aceleran.

La ausencia de relaciones entre la variación geográfica de las precipitaciones y los

porcentajes de suelo desnudo de las imágenes correspondientes a la finalización de cada

período climático (1973 y 2007 respectivamente), indicarían que los procesos asociados

a la desertificación son complejos y difíciles de modelar a través de una sola variable.

Aparentemente, la disminución en los porcentajes de suelo desnudo entre 1973 y 2007

ha sido un proceso paulatino y lento de mejoras en las condiciones de aridez que ha

afectado al área de estudio en su totalidad independientemente de la variación

geográfica de las precipitaciones registradas en ambos ciclos climáticos. Por lo tanto, no

observamos relaciones al analizar individualmente ambas fechas por separado.

Modificaciones en las prácticas de manejo ganadero relacionadas con la

implementación de sistemas de pastoreo rotativos y la implementación de técnicas de

labranza mínima implementadas a finales del siglo XX pueden también explicar

128

parcialmente los cambios en los porcentajes de suelo desnudo observados a lo largo del

período analizado.

Aunque los porcentajes de suelo desudo han disminuido entre 1973 y 2007, tanto

para áreas de pastizal como de cultivos o pasturas, una superficie de 535,5 km2 alcanzó

porcentajes medios de suelo desnudo superiores al 30% al analizar en conjunto las 4

fechas estudiadas. La distribución espacial de estas áreas pudo asociarse a 5 zonas

específicas considerando el número, tamaño y ubicación de los parches con porcentajes

de suelo desnudo superiores al 30%. Si bien en este trabajo no se realizaron mediciones

en campo y no podemos asegurar que se estén produciendo procesos erosivos, las zonas

seleccionadas presentarían riesgos potenciales de erosión y deberían ser analizadas más

profundamente. La situación podría agravarse de manera significativa si retornan las

condiciones de aridez observadas a mediados del siglo XX.

De las 5 zonas seleccionadas la más afectada e importante es la ubicada sobre el

extremo este de los pastizales semiáridos de San Luis. Esta superficie, contrariamente a

las limitaciones edáficas que presenta, ha recibido una mayor intensidad de uso y

reemplazo de los pastizales debido a la presencia de condiciones climáticas menos

severas. A principios del siglo XX una proporción no cuantificada del área de estudio

fue reemplazada por cultivos de cosecha favorecidos por la presencia de un ciclo

climático húmedo. El ciclo climático seco que le sucedió provocó importantes procesos

erosivos y la generación de importantes complejos dunares de origen antrópico

(Collado, 1998). Pese a que los resultados observados en este trabajo indicarían una

recuperación de la cobertura vegetal favorecida por el incremento de las precipitaciones

en la segunda mitad del siglo XX, la presencia de zonas con riesgos potenciales de

erosión alertan sobre la posibilidad de que la situación pasada puede volver a repetirse si

retornan las condiciones de aridez. En la actualidad existen nuevas técnicas de labranza

que disminuyen los riesgos de erosión y pasturas perennes que combinadas con los

pastizales naturales aumentan la rentabilidad económica de las fincas. Estos adelantos

tecnológicos deberían ser implementados para impedir la degradación de los suelos y

evitar generar procesos de desertificación irreversibles a corto plazo.

129

CAPÍTULO 6:

CONCLUSIONES

130

Los resultados de este trabajo proporcionan una precisa caracterización de la

situación actual de los pastizales pampeanos semiáridos de la provincia de San Luis.

Una cartografía precisa de estos pastizales es esencial para planificar su conservación e

implementar planes de manejo que consideren la integridad ecosistémica. Estos mapas

en combinación con el estudio de detección de cambios sobre largos períodos de tiempo

permiten determinar áreas que deberían recibir una atención especial en términos de

protección y manejo.

Las zonas con menores limitaciones edáficas y climáticas han sido severamente

modificadas por la implantación de cultivos o pasturas exóticas. Factores sociales, como

el intento fallido de creación de un Parque Nacional, ha favorecido un reemplazo del

pastizal natural por pasturas y cultivos a tasas extraordinarias en áreas con limitaciones

edáficas y climáticas más severas. La intensificación del uso provocó un aumento de

suelo desnudo en estas áreas.

La evolución de la reestructuración parcelaria manifiesta una evidente

fragmentación del territorio. Responde a un cambio de la tradicional vocación ganadera

sobre grandes extensiones de pastizal a un uso mixto (agrícola-ganadero) en las áreas

con mayores precipitaciones y a una intensificación ganadera en áreas más marginales.

Los pastizales con mejor condición ecológica fueron encontrados en parcelas de grandes

dimensiones que no permiten la realización de un uso intensivo.

A nivel regional las tasas de reemplazo fueron menores a las registradas en el área

afectada por el proyecto de creación de un Parque Nacional. En las áreas con mayor

aptitud agronómica el reemplazo del pastizal está asociado principalmente a la

conversión de los campos ganaderos de cría en campos mixtos (agrícola-ganaderos). Por

otro lado, los pastizales naturales continúan dominando el paisaje en áreas con

limitaciones climáticas y edáficas severas. Estas restricciones han limitado el proceso de

reemplazo de los pastizales naturales por cultivos y los procesos de cambio han estado

relacionados principalmente con la introducción de especies forrajeras de origen

africano, especialmente Eragrostis curvula y Digitaria eriantha. El parche de más de

13.512 km2 de pastizales naturales ubicado sobre el extremo oeste del área de estudio,

probablemente representa el bloque de pastizales naturales mejor conservado de

Argentina teniendo en cuenta su extensión, estructura y funcionalidad ecosistémica.

131

El reemplazo de los pastizales naturales por pasturas o cultivos ha sido favorecido

por el incremento de las precipitaciones observado a partir de la segunda mitad del siglo

XX. Este período húmedo actualmente vigente ha permitido una aparente cicatrización

de los daños ocasionados en el período seco anterior, lo que se evidencia en la

disminución de los porcentajes de suelo desnudo en el período 1973-2007 y en el área

ocupada por complejos dunares tanto en áreas agrícolas como ganaderas. Sin embargo,

un retorno a condiciones de aridez puede provocar importantes procesos de erosión,

incluso más extensos que los observados a principios del siglo XX debido a la magnitud

del reemplazo actual.

Por otro lado, los resultados obtenidos respecto a la metodología muestran que la

cartografía de pastizales naturales a través del empleo de imágenes satelitales representa

un importante desafío. Muchas características de los pastizales dificultan la

diferenciación de las diferentes coberturas. Algunas especies de pasturas introducidas

(ej., Eragrostis curvula) presentan una estructura foliar muy similar a la de los

pastizales naturales, lo que determina un comportamiento espectral muy semejante. Por

otro lado, las características arenosas de los suelos de los pastizales de San Luis

ocasionaron confusiones entre dunas y campos recientemente arados. La interpretación

visual, información auxiliar obtenida de estudios, e imágenes previas ayudó a mejorar

los resultados de la clasificación.

El grado de precisión alcanzado con el método de clasificación utilizado para

determinar las diferentes coberturas del terreno fue superior al observado en otros

estudios de detección de cambios en pastizales naturales. La solidez comparativa del

método de clasificación empleado estuvo determinada por la simplicidad de la leyenda,

la utilización de imágenes con una relativa elevada resolución espacial, la combinación

de clasificaciones no supervisada y supervisada, y el uso de interpretación visual e

información auxiliar para corregir los errores del análisis digital.

El uso de imágenes satelitales fue también valioso para determinar el estado de

conservación de los pastizales de San Luis, al menos en términos de áreas no

modificadas por la explotación agrícola. El análisis multitemporal fue particularmente

útil para entender la dinámica espacial y temporal de los diferentes tipos de cobertura

del terreno. Estos resultados combinados con información relacionada con las

132

características ambientales y ecológicas de los pastizales de San Luis, permitieron

realizar un análisis más preciso y amplio del fenómeno estudiado.

La resolución espacial y número de bandas de las imágenes ha permitido la

discriminación de diferentes procesos de reemplazo y degradación del pastizal a

distintas escalas. No obstante, una mejor valoración del ALME podría haberse

alcanzado con un mayor número de bandas, especialmente al considerar las imágenes

MSS.

La teledetección y los SIG han posibilitado una valoración cuantitativa más

rápida y precisa de los procesos de transformación del pastizal que la información

aportada por trabajos de campo convencionales, permitiendo la localización de áreas

afectadas o vulnerables al fenómeno para facilitar la toma de decisiones tendentes a la

inhibición del proceso. Sin embargo, los análisis digitales deberían estar integrados con

estudios de campo ya que la biodiversidad no es una función directa de solo la presencia

o ausencia de pastizales naturales. El grado de deterioro de los mismos y su

composición específica puede variar significativamente bajo diferentes presiones de

pastoreo.

6.1. Recomendaciones

La magnitud de los cambios observados determina la necesidad de implementar

planes de manejo regionales que compatibilicen criterios conservacionistas y

productivos para favorecer un desarrollo sustentable. Estos planes de manejo deben ir

acompañados de una adecuada política de valoración, manejo y conservación de los

recursos. Las prácticas de manejo deberían estar sujetas a una evaluación regional de las

aptitudes agrícola-ganaderas y las consideradas inadecuadas ser restringidas a través de

la implementación de una nueva legislación territorial. Asimismo, el mantenimiento o

incorporación de territorios a diferentes sistemas productivos debe basarse en profundos

estudios de impacto ambiental que minimicen los efectos negativos sobre el medio

ambiente.

Una sustancial proporción de áreas cubiertas por pastizales naturales presenta

actualmente precipitaciones superiores a 550 mm, lo que podría favorecer su reemplazo

133

o la intensificación del uso agrícola-ganadero. Teniendo en cuenta la susceptibilidad de

los suelos a los procesos de erosión, la implementación de prácticas de manejo

estrictamente ganaderas bajo pasturas perennes debería ser uno de los objetivos

prioritarios de las instituciones provinciales. A pesar de la alta rentabilidad a corto plazo

de los cultivos, las consecuencias negativas en términos de erosión y pérdida de

receptividad ganadera pueden ser importantes a largo plazo. En las áreas con mayor

aptitud agrícola intensamente modificadas deberían ser generalizadas las nuevas

técnicas de labranza mínima que disminuyen los riesgos de erosión. Estos adelantos

tecnológicos, en combinación con un mayor reemplazo de forrajeras anuales por

perennes pueden disminuir la degradación de los suelos y evitar generar procesos de

desertificación irreversibles a corto plazo.

6.2. Líneas futuras de investigación

En función a los resultados obtenidos en este trabajo futuras investigaciones

deberían considerar:

Realizar una aplicación a través de modelos predictivos con el propósito de

inferir escenarios futuros en la región estableciendo diferentes escenarios

legislativos, económicos, ambientales y climáticos para la representación del

fenómeno de reemplazo y erosión de los próximos años.

Ampliar los procedimientos utilizados en el análisis digital con otras técnicas de

clasificación, especialmente aquellas que incorporan textura y análisis de

objetos, para diferenciar distintos tipos de pastizales y mejorar las

clasificaciones.

Incorporar estudios de campo para determinar el estado de conservación de las

áreas remanentes de pastizal natural, e intentar a través del análisis digital de

imágenes diferenciar pastizales en diferentes estados sucesionales.

Ampliar los estudios de campo realizados en la zona para determinar el alcance

real de los procesos erosivos especialmente en las áreas señaladas con mayores

riesgos.

134

Fomentar estudios tendentes a estimar, a partir de imágenes, las cargas

ganaderas adecuadas en función de la historia de uso y condiciones climáticas,

con el fin de evitar la degradación del pastizal por efectos del pastoreo intenso y

proponer planes de manejos adecuados para cada finca.

Completar el análisis realizado con los pastizales pampeanos semiáridos

presentes en la provincia de la Pampa y comparar tendencias de reemplazo en

distritos políticos diferentes.

Realizar un análisis regional que incluya a la totalidad de los pastizales del Río

de la Plata para determinar áreas valiosas de pastizal y desarrollar estrategias de

conservación.

Promover estudios e iniciativas tendentes a aumentar la rentabilidad económica

de prácticas de manejo que no impliquen un reemplazo del pastizal natural por

cultivos o pasturas.

135

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