RIESGO DE PERDIDA DE SUELO POR EROSIÓN HÍDRICA POTENCIAL EN EL ÁREA DE INFLUENCIA DE LA ESTACIÓN EXPERIMENTAL BALCARCE DEL INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGÍA AGROPECUARIA

RIESGO DE PERDIDA DE SUELO POR EROSIÓN HÍDRICA POTENCIAL EN EL ÁREA DE INFLUENCIA DE LA ESTACION EXPERIMENTAL BALCARCE DEL INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA AGROPECUARIA

SEBASTIÁN LUIS CASTORINA

Trabajo de tesis para ser presentado como requisito parcial para optar al título de INGENIERO AGRONOMO

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE MAR DEL PLATA

Balcarce, Argentina Octubre de 2014

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RIESGO DE PERDIDA DE SUELO POR EROSIÓN HÍDRICA POTENCIAL EN EL ÁREA DE INFLUENCIA DE LA ESTACION EXPERIMENTAL BALCARCE DEL INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA AGROPECUARIA

SEBASTIÁN LUIS CASTORINA

Comité Consejero:

………………………………………. M. Sc. Fabián Néstor Cabria Director

………………………………………. Dr. Roberto Héctor Rizzalli Asesor

………………………………………. M. Sc. Germán Franco Domínguez Asesor

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RIESGO DE PERDIDA DE SUELO POR EROSIÓN HÍDRICA POTENCIAL EN EL ÁREA DE INFLUENCIA DE LA ESTACION EXPERIMENTAL BALCARCE DEL INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA AGROPECUARIA

SEBASTIÁN LUIS CASTORINA

Aprobada por:

………………………………………. M. Sc. Fabián Néstor Cabria Director de Tesis

………………………………………. Dr. Roberto Héctor Rizzalli Asesor

………………………………………. M. Sc. Germán Franco Domínguez Asesor

………………………………………. Dr. Guillermo Alberto Studdert Delegado del Decano

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ÍNDICE GENERAL Sección

Página

ÍNDICE DE TABLAS

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ÍNDICE DE FIGURAS

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RESUMEN

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1. INTRODUCCIÓN

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2. MATERIALES Y MÉTODOS

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2.1. Descripción del área de estudio 2.1.1. Ubicación del área de influencia de la Estación Experimental

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Agropecuaria Balcarce 2.1.2. Subzonas del área de influencia de la EEA Balcarce

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2.2. Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE-RUSLE)

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2.3. Factor erosividad (R)

8

2.4. Factor erodibilidad (K)

8

2.5. Factor topográfico o geomorfológico (LS)

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2.6. SATEEC Gis

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2.7. Definición de niveles de riesgo de pérdida de suelo, unidades de vulnerabilidad

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3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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4. CONCLUSIONES

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5. BIBLIOGRAFÍA

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ÍNDICE DE TABLAS

1. Superficie correspondiente a cada intervalo de pendiente.

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2. Superficie del territorio susceptible de ser afectada por erosión hídrica y nivel de

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riesgo asociado por pérdidas de suelo potenciales superiores a lo admisible. 3. Superficie del territorio susceptible de ser afectada por erosión hídrica y nivel de riesgo asociado por pérdidas de suelo potenciales superiores a lo admisible.

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ÍNDICE DE FIGURAS

1. Zonas y subzonas agroecológicas comprendidas en el área de influencia de la

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estación experimental agropecuaria de Balcarce. 2. Esquema del procedimiento empleado para resolver el cálculo de la erosión

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hídrica potencial de referencia. 3. Modelo Digital de Elevación para el área de influencia de la Estación 14 Experimental Agropecuaria de Balcarce proveniente de imágenes radar del proyecto Shuttle Radar Topographic Mission. 4. Patrón de distribución de las unidades cartográficas que denotan el grado de

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inclinación de la superficie de la tierra. 5. Patrón de distribución de las unidades cartográficas que denotan el efecto de la

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longitud y el gradiente de las pendientes sobre la tasa de erosión (factor topográfico, LS). 6. Resistencia de los materiales de la capa superficial de los suelos a la capacidad 17 erosiva de las precipitaciones (factor K según USLE). 7. Pérdida potencial de material en capas superficiales de suelo por acción de la

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erosión hídrica. 8. Distribución de las unidades cartográficas que representan la tolerancia de los

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suelos a pérdidas de material por acción de la erosión hídrica. 9. Distribución de unidades cartográficas que representan niveles de riesgo de pérdida de suelo asociados a la erosión hídrica potencial.

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RESUMEN Con el propósito de generar información que contribuya a resolver incertidumbres que se plantean durante procesos de gestión ambiental orientados al desarrollo agropecuario, nos propusimos estimar la erosión hídrica potencial o de referencia (Er) para establecer niveles de riesgo de pérdida de suelo y generar un sistema de información geográfica (SIG). Se considera que la información generada y el modo de consulta propuesto, son requerimientos que auxiliarán la elaboración y ejecución de programas para la preservación y conservación del medio ambiente. La Er se calculó resolviendo la ecuación universal de pérdida de suelo revisada (RUSLE), para lo cual, en el contexto de la metodología SIG, se empleó la técnica procedimental “Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control” (SATEEC). Los niveles de riesgo de pérdida de suelo fueron definidos relacionando tasas de Er con tasas de tolerancia de pérdida de suelo; y entre otros resultados se cuantificó que en el 79,58% de la superficie del territorio cabe esperar que las pérdidas de suelo por Er sean de menor cuantía que estándares considerados admisibles. El riesgo de pérdida de suelo por Er es bajo o moderadamente bajo en el 14,37% de la superficie evaluada, y tan sólo en el 3,00% del área la Er se asocia con niveles de riesgo de pérdida de suelo que califican como alto, muy alto o crítico. También puede enunciarse que la erosión hídrica en la mayoría de los paisajes en el territorio relevado no es una variable relevante de valorar cuando se evalúa el riesgo de ocasionar daño al medio ambiente debido a la actividad agropecuaria; sin embargo existen tierras ubicadas en paisajes distribuidos en los partidos de Tandil, Balcarce, General Pueyrredón, Lobería, Benito Juárez, General Alvarado, Necochea y Olavarría, donde las tasas de Er se asocian con niveles de pérdida de suelo muy superiores a los considerados admisibles. Sobre la base de la información que genera el procedimiento SATEEC puede afirmarse que el grado de inclinación de las pendientes y la escasa tolerancia de los suelos a pérdidas de material por erosión hídrica, son factores determinantes para que unidades con niveles de riesgo de pérdida de suelo alto, muy alto o crítico se emplacen en sectores serranos y periserranos; característica que distingue a dichos sitios geográficos a pesar que los índices de erodibilidad en las capas superficiales de sus tierras están entre los de menor cuantía de la región. Palabras Clave: riesgo de erosión hídrica potencial, RUSLE, sistemas de información geográfica, SATEEC.

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1. INTRODUCCION Los sistemas de información geográfica (SIG, o GIS en su acrónimo inglés) permiten capturar, almacenar, administrar, procesar, analizar y desplegar datos referenciales distribuidos en un espacio tridimensional (González Rosas, 2012). Mediante la utilización de distintos instrumentos computacionales y programas específicos, facilitan la resolución de cálculos espaciales complejos donde intervienen múltiples variables, y que es necesario resolver para simular y representar la realidad del espacio rural (modelos). Según Zhang et al. (1999), los SIG contribuyen a resolver problemas reales complejos, como lo es, por ejemplo, la estimación del patrón de distribución que adquiere en el paisaje rural la pérdida del material de los suelos que resulta de la erosión hídrica. En el marco del presente trabajo se denomina tierra a todo sistema terrestre bioproductivo que comprende al suelo, la biota y los procesos ecológicos e hidrológicos que operan dentro del sistema. En cambio, degradación es el vocablo elegido para hacer referencia a la reducción o pérdida de la productividad biológica, económica y/o complejidad que ocasionan los sistemas de utilización de la tierra que implementa el hombre (CCD, 1994). La pérdida de material de suelo, como fenómeno natural, es un evento ocasionado por la acción del agua y/o el viento. Desde el punto de vista de las Ciencias de la Tierra la acción del agua tiene un aspecto positivo, ya que se le atribuye el transporte de los sedimentos y nutrientes que permiten sostener el equilibrio dinámico y el estado estable en llanuras aluviales, playas, cauces y deltas. Sin embargo, es frecuente que la intervención del hombre en el paisaje acelere la tasa de pérdida de suelo, provocando que sea mayor la cantidad de material edáfico que se expulsa del sistema por el transito del agua que escurre sobre la superficie. Esta pérdida de materiales edáficos producto de la intervención del hombre es lo que se denomina erosión hídrica (Almorox Alonso et al., 2010). La erosión hídrica involucra la desagregación, el transporte y la sedimentación de las partículas del suelo por la acción de las precipitaciones y el escurrimiento superficial. Si bien la relación entre la pérdida de suelo y las características de la lluvia, la infiltración y el escurrimiento superficial es compleja, se reconoce que la intensidad y duración de las precipitaciones son los factores causales que dan inicio al proceso erosivo. La erosión hídrica comienza cuando la energía cinética de las gotas de lluvia que impactan sobre la superficie de los agregados los disgrega, mientras que la

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topografía del terreno, mediante el grado de inclinación, longitud y forma de las pendientes facilita el escurrimiento superficial del agua y el arrastre y transporte de las partículas en suspensión. La vegetación proporciona protección a las capas superficiales del suelo, pudiendo variar la cobertura con la época del año y el cultivo. Según Pouey (1998) y Toy et al. (2002), la vegetación tiene efecto sobre la infiltración y el escurrimiento, y se relaciona directamente con la erosión hídrica dado que intercepta a las gotas de lluvia. Según diferentes autores la erosión hídrica puede contaminar los ecosistemas fluviales, debido a que los nutrientes y los tóxicos son transportados y convergen hacia cursos y reservorios afectando la calidad del agua (Thornes, 1990; López Bermúdez et al., 1996; García Ruiz; López Bermúdez, 2009; García Ruiz, 2010). Estudios realizados empleando la metodología de evaluación de degradación de suelos provista por la FAO, muestran que, hasta inicios de la década de 1980, la erosión hídrica en la Argentina, considerando todos los grados de intensidad, habría afectado 25.000.000 ha (FAO-PNUMA-UNESCO, 1981). Según Irania et al. (1981), la tasa de afectación durante el período 1950-1980 fue de 223.000 ha por año. Estudios sobre cómo los procesos de erosión hídrica podrían afectar distintas cuencas y regiones del país comienzan a publicarse en la década de 1990 (Ligier et al., 1998; Gaspari et al., 2006; Elorrieta, 2006), determinándose áreas particularmente críticas en función a la tolerancia de pérdida de suelo a comienzos del siglo 21 (Orúe et al., 2007). Desarrollada por Wischmeier y Smith (1978), la ecuación universal de pérdida de suelo (USLE) ha sido utilizada para gestar planes de manejo integral en cuencas hidrológicas, y quizás, según Chen (2000), sea el algoritmo más empleado para estimar la erosión hídrica. La ecuación estima la media anual de pérdida de suelo por erosión hídrica bajo diferentes escenarios de manejo, y se emplea como guía para la toma de decisiones en los planes de conservación (TRAGSATEC, 1994). El modelo resuelve primariamente el cálculo de la erosión hídrica potencial o de referencia (Er), valor que representa la media anual de pérdida de suelo por la acción erosiva de las lluvias cuando se ara a favor de la pendiente y durante un año se mantiene a la superficie sin cobertura vegetal. Según Wischmeier y Smith (1978), esta variable pone de manifiesto la susceptibilidad erosiva de cada unidad. Es sabido que para contener la declinación de la calidad de los suelos y el agua es necesario controlar las tasas de pérdida de suelo y de sedimentación, y se reconoce que la implementación colectiva de sistemas productivos conservacionistas y

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sustentables permite gestar ambientes antrópicos sostenibles. Si se aspira preservar al medio ambiente se torna necesario trabajar a escala territorial (países, provincias, partidos, departamentos), requiriéndose alterar adecuadamente la composición del paisaje natural en aquellos sitios de las cuencas donde la incorporación de prácticas antrópicas conduce a menoscabar las capas superficiales de los suelos. Para alcanzar este objetivo se requiere caracterizar las tasas de pérdida de suelo e identificar, en el espacio rural, sitios donde la pérdida de suelo supera a la tasa de la erosión crítica (Hofierka, 1996; Lane et al., 1995; Mitasova et al., 1996; Garen et al., 1999). Reconociendo que la distribución espacial de la Er permite discernir cómo interactúan la topografía y erodibilidad de los materiales que están dispuestos en la capa superficial del suelo, se propone estimar la Er, establecer niveles de riesgo de pérdida de suelo y generar un SIG. La finalidad del trabajo se relaciona con la necesidad de disponer de información que contribuya a resolver incertidumbres que se plantean durante procesos de gestión ambiental que involucran tierras destinadas a la producción agropecuaria; es así que la información que provee este trabajo permite auxiliar la toma de decisiones al evaluar la necesidad de implementar sistemas de manejo específicos con el propósito de preservar y conservar al recurso suelo.

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2. MATERIALES Y METODOS 2.1. Descripción del área de estudio 2.1.1. Ubicación del área de influencia de la Estación Experimental Agropecuaria Balcarce Las tierras ubicadas en el área de influencia de la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) Balcarce comprenden territorios de diez partidos del centrosudeste de la provincia de Buenos Aires (Balcarce, Benito Juárez, General Alvarado, General Lamadrid, General Pueyrredón, Laprida, Lobería, Necochea, Olavarría y Tandil). Las tierras distribuidas sobre una superficie aproximada de 4.262.000 ha, responden a las características edáficas y climáticas que caracterizan a dos zonas agroecológicas (INTA, 2010). En la Figura 1 se observa que la zona agroecológica III, en el área de influencia de la EEA Balcarce, comprende el área continental y costera de los partidos de Lobería y Necochea (subzonas III D y III E respectivamente), así como también la totalidad del territorio de los partidos de Balcarce, General Alvarado, General Pueyrredón y Tandil (subzona III F). Por otra parte en el área de influencia de la EEA Balcarce la zona agroecológica IV está representada por la subzona C, la cual queda constituida por el territorio de los partidos de Benito Juárez, General Lamadrid, Laprida y Olavarría. 2.1.2. Subzonas del área de influencia de la EEA Balcarce Subzona III D (Lobería) Comprende el área continental de los partidos de Necochea y Lobería extendiéndose sobre una superficie de 654.496 ha. Se destacan como principales localidades Lobería, J. N. Fernández y Pieres. Caracterización de clima y suelo Esta subzona está constituida por una llanura loéssica ondulada a suavemente ondulada, dirigiéndose el escurrimiento superficial hacia el océano Atlántico. Los suelos más frecuentes pertenecen al subgrupo de suelos denominados Argiudoles petrocálcicos, existiendo áreas donde dominan Argialboles, Natralboles y Natracuoles típicos. En el área es frecuente observar que las limitaciones edáficas están asociadas a la presencia de horizontes petrocálcicos (tosca) dentro del metro de profundidad.

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Olavarría

Lamadrid

Tandil Laprida Benito Juárez

Lobería

Gral. Alvarado

Gral. Pueyrredón

Necochea

Balcarce

Figura 1: Zonas y subzonas agroecológicas comprendidas en el área de influencia de la Estación Experimental Agropecuaria del INTA de Balcarce.

El régimen hídrico es subhúmedo – seco, las precipitaciones disminuyen en sentido este-oeste y la deficiencia de agua es probable durante el período estival (diciembre – febrero). La temperatura media anual es de 14,0° C; la temperatura media del mes más cálido (enero) es de 21,4° C y en el mes más frío, julio, es de 7,3° C. El período medio libre de heladas abarca desde principios de octubre hasta mediados de mayo. Subzona III E (Necochea) Comprende el área costera de los partidos de Necochea y Lobería, abarcando una superficie de 269.633 ha. Se destaca como principal área urbana el sector que comprende a las ciudades de Necochea y Quequén.

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Caracterización de clima y suelo La forma geomorfológica preponderante en el paisaje es una llanura suavemente ondulada. Los suelos que pertenecen al gran grupo de los Argiudoles presentan una disminución gradual en el contenido de arcilla del horizonte B en sentido este – oeste. Se encuentran pequeñas áreas donde los suelos son hidromórficos. La capacidad de almacenaje hídrico de los suelos es mayor que en la subzona III D y además, debido a la

proximidad

del océano,

presenta

veranos

frescos.

Estas

características

proporcionan condiciones de humedad en el suelo y el ambiente favorables para el desarrollo de cultivos estivales. Subzona III F (Balcarce) Comprende el área de los partidos de Gral. Pueyrredón, Gral. Alvarado, Balcarce y Tandil abarcando una superficie de 1.206.162 ha. Se destacan como principales localidades Mar del Plata, Tandil, Balcarce, Miramar y Cte. N. Otamendi. Caracterización de clima y suelo La subregión III F comprende sierras del sistema de Tandilia, predominan las ondulaciones interserranas y pedemontanas. En las sierras se observan afloramientos rocosos, y en sectores pedemontanos colinas de sedimentos loéssicos con pendientes pronunciadas que se atenúan a medida que se distancian de las sierras. Se pueden diferenciar tres situaciones edáficas dominantes: a) En el área de sierras los suelos son someros por roca subyacente muy cerca de la superficie. b) En la franja eólica periserrana los suelos son someros y moderadamente profundos debido a un manto de tosca, horizonte petrocálcico, que suele ubicarse dentro de los primeros 150 cm de profundidad (Argiudoles petrocálcicos). c) También en la franja eólica periserrana se distribuyen suelos profundos, Argiudoles típicos sin capas que restringen la profundidad efectiva antes de los 180 cm de profundidad. Las restricciones para el desarrollo de actividades agrícolas están asociadas con la profundidad efectiva y pendientes excesivas de los suelos. El régimen hídrico de la subzona es subhúmedo – húmedo siendo los meses más lluviosos enero, febrero y marzo. El trimestre con menos precipitaciones es junio, julio

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y agosto; no obstante el déficit de agua disponible ara la vegetación se registra en el período diciembre-febrero. El sector más próximo a la costa presenta veranos más húmedos y frescos, por consiguiente los cultivos suelen padecer niveles de estrés hídrico menores que en el sector continental. La temperatura media anual es de 13,3° C. El período medio libre de heladas abarca desde principios de octubre a mediados de mayo. Subzona IV C (Olavarría) Comprende los partidos de Benito Juárez, Gral. Lamadrid, Laprida y Olavarría, abarcando una superficie de 2.124.000 ha. Caracterización de clima y suelo Corresponde a una zona de producción ganadero-agrícola, donde la limitante edáfica, en la mayor parte del territorio se relaciona con la existencia de tosca a escasa profundidad, salinidad y/o alcalinidad e hidromorfismo. Comprende sectores de la Pampa Deprimida que son propensos a anegarse, determinando que la aptitud de las tierras sea para actividades relacionadas con la ganadería. La subzona está dominada por una llanura plana, de escasa pendiente, con desagüe dificultoso o impedido. Presenta un patrón de suelos muy heterogéneo, predominando Natracuoles y Natralboles. Las limitaciones más frecuentes de los suelos se asocian con el drenaje interno restringido, el exceso de alcalinidad, napas freáticas cerca de la superficie, escasa pendiente y horizontes petrocálcicos a poca profundidad. La subzona IV C también comprende sectores Serranos y Pedemontanos donde la aptitud de las tierras es agrícola. En el partido de Olavarría la altitud de las sierras que forman parte del paisaje está en el rango de los 250 a 300 metros. El régimen hídrico es subhúmedo – húmedo. La precipitación media anual disminuye hacia el oeste, siendo febrero, marzo y abril el trimestre más lluvioso; el menos lluvioso, junio, julio y agosto. La temperatura media del mes más cálido es de 21,4° C (enero) y la del mes más frío de 6,9° C (julio). El período medio libre de heladas se extiende de principios de octubre a mediados de mayo. 2.2. Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE-RUSLE) Según Renard y Foster (1983), puede utilizarse la siguiente función para presentar a la erosión:

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E = f (C, S, T, SS, M) donde: E: erosión, f: función, C: clima, S: propiedades del suelo, T: topografía, SS: condiciones de la superficie del suelo, M: actividades humanas. Existen diferentes modelos que permiten estimar pérdidas de suelo por erosión. Entre otros se destacan la USLE (Wischmeier; Smith, 1978), el Cálculo del Impacto Erosión/Productividad (EPIC) de Williams et al. (1984) y la USLE Revisada (RUSLE, Renard et al., 1997). Por ser sencilla y de fácil aplicación la USLE está entre las ecuaciones más utilizadas (Merritt et al., 2003). Sus limitaciones refieren a que no permite estimar la erosión para un evento o período específico (tormenta, estación, año), que sólo la estima para la condición promedio, y que no tiene en cuenta la erosión por flujo concentrado (Foster, 1979). A pesar de las limitaciones enunciadas se evalúa que sería útil el alcance de la información que proporciona, debido a que el dato que se obtiene permite argüir las decisiones que se toman al evaluar la necesidad de implementar sistemas de manejo específicos para la conservación del recurso suelo (TRAGSATEC, 1994). Según Wischmeier y Smith (1978), la ecuación de pérdida de suelo por efecto de la erosión hídrica es la siguiente: A = R x K x LS x C x P donde: A: tasa de pérdida de suelo en Mg·ha-1·año-1, R: factor “capacidad erosiva de las precipitaciones” en J·cm·m -2·h-1, K: factor “erodibilidad de la capa u horizonte superficial” en Mg·m 2·h·ha-1·J-1·cm -1, LS: factor “topográfico” o “geomorfológico” (adimensional), C: factor “cobertura vegetal: cultivo y manejo” (adimensional), P: factor “prácticas de conservación” (adimensional).

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La Er es la pérdida de suelo que resulta de la interacción entre los factores lluvia, escurrimiento, suelo y topografía, que bajo el procedimiento de cálculo que se propone en la USLE se los representa a partir de los factores R, K y LS. La USLE es una ecuación empírica que proviene de información recolectada en parcelas estándar con 9% de pendiente, 22,13 m de largo y suelo desnudo, por consiguiente la Er es la tasa de pérdida de suelo en Mg·ha-1·año-1 que puede esperase en un sitio labrado a favor de la pendiente y sometido a barbecho desnudo por el término de un año. Su aplicación en áreas de pendientes complejas requirió de modificaciones, pues en estas áreas el factor topográfico (LS) no toma un valor único como en el caso de la parcela experimental. Para soslayar este inconveniente se desarrolló la RUSLE (Renard et al., 1991). Esta ecuación mantiene la estructura básica de la USLE pero modifica el modo en que se estima el factor LS. Incorpora el efecto que produce el cambio de pendientes a lo largo del paisaje sobre la erosión. Otro cambio significativo ha sido la informatización de este procedimiento, el cual requiere de bases de datos que se integran a programas informáticos. En este trabajo el programa informático utilizado para el cálculo de la RUSLE fue el Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control o SATEEC (Lim et al., 2005).

2.3. Factor erosividad (R) Wischmeier y Smith (1978), desarrollaron una metodología para estimar el índice de erosividad de las tormentas sobre la base de las dos características cuantificables de las precipitaciones que mejor se relacionan con la tasa de erosión: energía total (E) e intensidad máxima en 30 minutos (I30) de tormenta. El índice de erosividad (R) es la suma anual de los EI30 de todas las tormentas donde el agua que se acumula excede láminas de 13,5 mm. En este trabajo se estimaron los R mediante metodologías de interpolación geoestadística (Krigging) sobre la base de la información disponible para distintos sitios de la región de interés (Rojas; Conde, 1985). 2.4. Factor erodibilidad (K) La erodibilidad es el factor que pondera la resistencia que ofrece el material de la capa

superficial

de

un

suelo

a

la

erosividad

de

las

precipitaciones

(Mg·m 2·h·ha-1·j-1·cm -1). Al multiplicar este factor por el anterior (j/ha) se obtiene la cantidad anual de material erosionado (Mg·ha-1·año-1) en parcelas estándar de 22,13 m de longitud y 9% de pendiente.

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Wischmeier (1971), definió qué propiedades de las observadas y cuantificadas en las descripciones de perfiles permiten estimar el factor “erodibilidad”. Determinaron que sobre la base de la estructura, la permeabilidad, los porcentajes de limo más arena muy fina (2 µm a 0,1 mm), de materia orgánica y de las fracciones de arena entre 1 a 2 mm de diámetro se obtenía una buena estimación. La ecuación para el cálculo de K en unidades del sistema métrico (Mg ha h ha-1 Mj -1 mm-1) es la siguiente: K= [2,766 M1,14 10-5 (12-%MO)+0,428(Ie-2)+0, 329(Ip-3)]*100 siendo: M = (100 - %As) · (%Li + %Amf) donde: MO: materia orgánica Ie: índice estructural Ip: índice de permeabilidad As: contenido de arcilla Li: contenido de limo Amf: contenido de arena muy fina En este trabajo la información requerida para estimar la erodibilidad del material que constituye a la capa superficial de los suelos se obtuvo de las descripciones de perfiles que están publicadas en las Cartas de Suelos de la República Argentina. Los relevamientos de suelos que condujeron a la ejecución de dicho material cartográfico fueron realizados entre los años 1970 y 1995 por personal del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Obtenido el factor K para la capa superficial de los suelos se generó un mapa de erodibilidad. Fue necesario contar con valores de K que representaran la capa superficial del suelo asociada a cada píxel de la cobertura del mapa de suelos, para posteriormente relacionarlo con R y LS y estimar la Er. Dada la cartografía digital disponible, mapas de suelos bajo formato digital de los partidos que integran el área de interés, para generar el mapa de erodibilidad se promediaron los factores K de las unidades taxonómicas que componen cada unidad cartográfica, considerando las proporciones con que las integran. De este modo se generó un mapa temático donde las delineaciones y la magnitud de la erodibilidad representan el promedio ponderado entre las K de los suelos que están descriptas en las unidades cartográficas. Este mapa que se generó en formato vectorial, posteriormente se transformó al formato GRD utilizando funciones disponibles en comandos del programa ArcView (ESRI,

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1996). Bajo el formato GDR, que es un archivo de imagen, en cada celda se registra y almacena el valor de K que le corresponde a la porción de la cobertura vectorial que él representa. 2.5. Factor topográfico o geomorfológico (LS) El factor topográfico pondera el efecto de la longitud (L) y el gradiente (S) de las pendientes sobre la tasa de erosión. Al evaluar la erosión del suelo a escala regional utilizando el procedimiento RUSLE, es al resolver el cálculo de este factor donde suele presentarse el mayor inconveniente. Esto sucede debido a que es necesario estimar la longitud del terreno (λ), la cual no es constante como en el caso de la parcela estándar (22,13 m). Un modo de estimar el factor LS en unidades de paisajes topográficamente complejas es mediante la aplicación de algoritmos de flujo. Este procedimiento permite calcular el factor LS a partir de la información taquimétrica que suministran los modelos digitales de elevación (MDE), siendo el utilizado en este trabajo un producto generado que proviene de la información que proporcionan imágenes radar del proyecto Shuttle Radar Topographic Mission (Jarvis et al., 2006). El MDE utilizado requirió que inicialmente se confeccionara un mosaico desde imágenes Geo Tiff que suministra gratuitamente la NASA, al cual se le aplicó una máscara que representa la superficie del territorio de los partidos de interés. Para disminuir errores altimétricos provenientes de masas forestales, previa identificación de las mismas y eliminación de las celdas, en función de las cotas circundantes se estimó la altimetría mediante metodologías de interpolación geoestadística (Krigging). El producto que se obtuvo es una imagen donde el tamaño de la celda representa una superficie de 8100 m 2 (90m x 90m) y el valor altimétrico que almacena es la altitud sobre el nivel del mar en metros. 2.6. SATEEC Gis El sistema SATEEC es una aplicación SIG que se desarrolló para proporcionar un instrumento que facilitara la resolución de los cálculos que se requieren para evaluar la pérdida de sedimentos. Es una aplicación Avenue del software ArcView GIS (Lim et al., 2003). La pérdida de suelo la estima resolviendo la ecuación RUSLE y para calcular el factor LS desde un MDE, resuelve el cálculo del algoritmo propuesto por Desmet y Govers (1996). A modo de síntesis se presenta, a continuación, un diagrama que integra las etapas de la técnica procedimental a partir de la cual se generó el mapa temático que representa la distribución geográfica de la Er (Figura 2).

Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC)

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Modelo digital de elevación

Mapa de suelos

Datos

meteorológicos Análisis estadísticos de series Temporales

Factor erosividad

Mapa de pendiente s

Interpolación Krigging

Factor topográfico

Factor erodibilidad

Factor erosividad

Erosión potencial RUSLE

Figura 2: Esquema del procedimiento empleado para resolver el cálculo de la erosión hídrica potencial de referencia.

2.7. Definición de niveles de riesgo de pérdida de suelo, unidades de vulnerabilidad Para definir niveles de riesgo de pérdida de suelo es necesario reconocer la tasa de erosión crítica, para lo cual, en función del criterio que ha establecido el Servicio de Conservación de Recursos Naturales de los EEUU (NRCS, 1995), se debió estimar la profundidad efectiva de los suelos. Siguiendo el mismo procedimiento que en el cálculo de erodibilidad (K), la profundidad efectiva de los suelos en centímetros para las delineaciones de una unidad cartográfica se estimó como el promedio ponderado de las profundidades efectivas de las series de suelos que la componen. La profundidad del suelo es uno de los criterios a utilizar en la determinación de la Tolerancia de Pérdida de Suelo (NRCS, 1995), y sobre la base de este criterio se asignó, a cada unidad cartográfica, el valor recomendado para la Tolerancia de Pérdida de Suelo en Mg·ha-1·año-1. Mediante este procedimiento se asume que la tolerancia a las pérdidas de suelo por erosión hídrica es menor en los perfiles someros

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que en los profundos y que, por consiguiente, estos últimos, en principio, son menos vulnerables. Una vez obtenido el mapa de Tolerancia de Pérdida de Suelo se calculó la diferencia entre la Er y la tolerancia en cada una de las celdas que constituyen a las distintas unidades cartográficas, de manera que se identifican sitios donde la erosión podría superar lo que es admisible conforme a la profundidad efectiva del suelo. Este cálculo da como resultado el mapa de Gravedad de las Pérdidas de Suelo o de Unidades de Vulnerabilidad. En este mapa se representan dos unidades cartográficas. En una las pérdidas de suelo son sostenibles, pues la tasa de Er es menor que la tasa de pérdida de suelo tolerable. En la segunda, donde las tasas de Er superan a las de tolerancia, las pérdidas de suelo son mayores a lo admisible y permiten diferenciar grados de severidad. El mapa de Riesgo de Pérdida de Suelo provee información más detallada que el de gravedad, proporciona el nivel de riesgo en las áreas con pérdidas potenciales mayores que la admisible (tolerancia). En este trabajo se distinguen siete (7) niveles de riesgo según lo propuesto por la FAO-PNUMA-UNESCO (1981). Con este procedimiento se califica la gravedad de las pérdidas de suelo asociadas con la tasa de Er (nulo, bajo, moderadamente bajo, medio, alto, muy alto y crítico), pudiendo distinguir los sectores del paisaje donde la gestión ambiental, mediante el ordenamiento y la planificación territorial, debe bregar por el control de las pérdidas de suelo. Una vez elaborados todos los mapas se integraron en un SIG bajo formatos que por defecto admite el programa ArcGIS.

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3. RESULTADOS y DISCUSION En la Figura 3 se presenta el mapa generado a partir de la información proporcionada por las imágenes RADAR. El MDE denota que el rango altimétrico en el área de estudio es aproximadamente de 518m.

µ

Elevación en metros sobre el nivel del mar

518m 0m 0

20,500 41,000

82,000

123,000

164,000 Metros

Figura 3: Modelo Digital de Elevación para el área de influencia de la Estación Experimental Agropecuaria de Balcarce proveniente de imágenes radar del proyecto Shuttle Radar Topographic Mission. Sobre la base de la información que suministra el MDE se generó el mapa de pendientes, las cuales agrupadas en 6 intervalos se presentan en la Figura 4. Los intervalos fueron establecidos basándose en criterios de manejo de suelos, considerando que en función del porcentaje de pendiente se requieren prácticas de conservación diferentes (Gualati, A., com. pers.). Los porcentajes de pendientes con mayor grado de inclinación se sitúan en el área serrana, donde valores extremadamente elevados están relacionados con la existencia de vertientes rocosas. No obstante, es de destacar que en el 40,9% de la superficie la inclinación de las pendientes no supera el 1,0% y que en el 58,5% requeriría de alguna práctica de manejo para controlar la pérdida del suelo (Tabla 1). Según la distribución representada en la Figura 4, las tierras que requerirían prácticas de manejo para

15

controlar

la

pérdida

del

suelo

se

sitúan,

mayoritariamente,

en

unidades

geomorfológicas del área serrana y periserrana.

µ

Gradiente de pendientes 15 %

0

21.250

42.500

85.000

127.500

170.000 Metros

Figura 4: Patrón de distribución de las unidades cartográficas que denotan el grado de inclinación de la superficie de la tierra. Tabla 1: Superficie correspondiente a cada intervalo de pendiente

PENDIENTE (%)

REQUERIMIENTO DE MANEJO

SUPERFICIE (ha)

(Gualati, A., com. pers.) 15

No rentable

26.341,9

360.563,0

En el mapa factor topográfico (LS) los valores se distinguen del mismo modo que en la Figura 4, seis (6) clases que derivan de los seis (6) intervalos definidos para los

16

porcentajes de pendiente (Figura 5). Al igual que en el mapa de pendientes, los valores más altos se sitúan en las vertientes rocosas del área serrana. Sin embargo, en la franja eólica periserrana, al alejarse de las sierras, el factor LS tiende a clasificar en el primer intervalo de clase, lo cual denota que la topografía en las unidades del paisaje con porcentajes de pendiente de 1 a 7% tiende a ser menos compleja que en el piedemonte.

µ

Factor Topografico (LS)

Factor Topografico (LS) en % 15 %

µ Tesisde grado: Sebastian Luis Castorina

0 0

21.250 42.500 42.500 21.250

85.000 85.000

127.500 127.500

170.000 170.000 Metros Metros

Figura 5: Patrón de distribución de las unidades cartográficas que denotan el efecto de la longitud y el gradiente de las pendientes sobre la tasa de erosión (factor topográfico, LS). La magnitud de los valores del factor “erodibilidad” (K) (Mg·m 2·h·ha-1·J-1·cm -1) en el área de estudio denota un amplio rango de variabilidad. Para describir y analizar la distribución de los mismos en el área de estudio se generaron arbitrariamente cinco (5) intervalos. En este caso los rangos fueron establecidos mediante la opción “rupturas naturales” que ofrece el programa ArcView. Observando el mapa se puede apreciar que el valor mínimo del factor K es de 0,069 Mg·m 2·h·ha-1·J-1·cm -1 y que el máximo es 0,752 Mg·m 2·h·ha-1·J-1·cm -1 (Figura 6). También se puede visualizar que los dos intervalos que agrupan los valores más bajos definen unidades cartográficas de erodibilidad que se sitúan en el área serrana y la franja eólica periserrana. Cabe destacar que el primero tiende a ser representativo de sectores perimetrales

17

circundantes a afloramientos rocosos, lo cual significa que los suelos de las sierras y el piedemonte son los menos erodibles.

µ

Erodibilidad Mg•m2•h•ha-1•J-1•cm-1 0.069 - 0.179 0.179 - 0.279 0.279 - 0.379 0.379 - 0.490 0.490 - 0.752 Area no evaluada 0

20,500 41,000

82,000

123,000

164,000 Metros

Figura 6: Resistencia de los materiales de la capa superficial de los suelos a la capacidad erosiva de las precipitaciones (factor K según USLE) Las tierras donde los suelos exhiben grados severos de alcalinidad e hidromorfismo no suelen ser aptas para cultivos labrados o lo son pero marginalmente. Considerando que en esos ambientes los perjuicios por erosión se relacionan con procesos de sedimentación debido a la tendencia al anegamiento, se decidió no evaluar la tasa de pérdida de suelo en dichas áreas. En el mapa que se presenta a continuación (Figura 7) se visualiza una unidad cartográfica de misceláneas denominada “área no evaluada”, que además de comprender los sitios donde los suelos exhiben grados de alcalinidad e hidromorfismo asociados a ciclos de anegamiento, se incorporaron las áreas urbanas y suburbanas, ríos, arroyos, lagunas y roca. El mapa de la Figura 7 representa la distribución espacial de tasas de Er, es decir, cuáles serían las pérdidas de suelo bajo el supuesto de que el suelo es labrado a favor de la pendiente y sometido a barbecho desnudo durante el transcurso de un año.

18

Erosion Potencial (Er) Mg.Ha-1.año-1

µ

1 - 2.5 2.5 - 5 5 - 7.5 7.5 - 12.5 12.5 - 25 25 - 50 50 - 100 100 - 250 250 - 500 500 - 1,798 Area no evaluada

0

21,000 42,000

84,000

126,000

168,000 Metros

Figura 7: Pérdida potencial de material en capas superficiales de suelo por acción de la erosión hídrica. Los valores de Er oscilan entre la erosión prácticamente nula de las zonas bajas y poco erodibles hasta 1.798 Mg·ha-1·año-1 en sectores cercanos a las vertientes o perfiles rocosos. También se cuantifica que en el 50% de la superficie la Er es inferior a 7,11 Mg·ha-1·año-1 (valor de la mediana). Estos resultados evidencian que, aunque el rango de valores es muy amplio, en una gran proporción del territorio la Er es limitada. En este mapa también se observa que si bien los suelos en torno a los afloramientos rocosos son, según el factor K, los menos erodibles, es precisamente en esos lugares donde la tasa de Er resulta ser más alta. Se puede afirmar que donde el factor topográfico (LS) alcanza valores muy elevados, también lo hace la tasa de Er, disminuyendo esta última a medida que lo hace la pendiente. Esto demuestra que las altas tasas de erosión en el sector serrano y periserrano dependen, en gran medida, del factor topográfico (LS), es decir de la inclinación, el largo y la complejidad de las pendientes. En el mapa de unidades de tolerancia de pérdida de suelo (Figura 8), aproximadamente el 70 % de la superficie total susceptible de ser afectada por procesos de erosión hídrica (incluye pérdida de suelo o deposición de sedimentos)

19

corresponde a sectores donde la vulnerabilidad es baja (2.948.930,53 ha, excluyendo lagunas, ríos, rocas y ciudades). En sólo el 6,11 % de la superficie los suelos son muy vulnerables (tolerancia menor que 2,5 Mg·ha-1·año-1). Estos suelos se encuentran distribuidos en varios ambientes. Son frecuentes en torno a los afloramientos rocosos de las sierras, tanto en las faldas como en las cumbres donde los suelos son someros debido a la roca subyacente al horizonte A. También se observan varios suelos clasificados como altamente vulnerables en la Franja Eólica Periserrana, sobre las lomas interserranas que la constituyen. En este caso son suelos someros por la presencia de tosca a escasa profundidad de la superficie.

µ

Tolerancia de Perdida de Suelo Mg.Ha-1.año-1 1.50 - 2.50 2.51 - 5.00 5.01 - 7.50 7.51 - 12.50 Area no evaluada 0

21.250

42.500

85.000

127.500

170.000 Metros

Figura 8: Distribución de las unidades cartográficas que representan la tolerancia de los suelos a pérdidas de material por acción de la erosión hídrica.

Tras restar el valor de Tolerancia de Pérdida de Suelo al de Er se obtuvo un mapa en el que las pérdidas mayores a lo admisible se subdividieron en siete (7) clases, las cuales, en el presente trabajo, constituyen niveles de riesgo de pérdida de suelo debido a la acción de la Er (Figura 9). Desde este mapa se deduce que en una hipotética situación de terrenos labrados a favor de la pendiente y sujetos a barbecho

20

desnudo, un 20,4% de la superficie evaluada presentaría riesgo de pérdidas de suelo por erosión. Es en áreas adyacentes a las vertientes rocosas, al igual que en el mapa de Er, donde cabría esperar situaciones críticas, pudiéndose advertir que la pendiente en el sector serrano y periserrano es un buen indicador de la pérdida de suelo. Puede afirmarse que la escasa tolerancia a pérdidas de material por erosión y el grado de inclinación de las pendientes determina que el emplazamiento de las unidades de riesgo por pérdida de suelo con niveles altos, muy altos o críticos sea en sectores del área serrana y pedemontana, lo cual acontece a pesar de que los materiales de las capas superficiales de los suelos, en dichos sectores, son los menos erodibles de la región.

µ

Riesgo de Perdida de Suelo

Riesgo de Perdida de Suelo Mg.Ha-1.año-1 0,00 (Riesgos Nulos) 0,01 - 5,00 5,01 - 25,00 25,01 - 50,00 50,01 - 100,00 100,01 - 200,00 200,01 - 1.781,53 Area no evaluada

Tesisde grado: Sebastian Luis Castorina

0

21.500 43.000

86.000

129.000

172.000 Metros

Figura 9: Distribución de unidades cartográficas que representan niveles de riesgo de pérdida de suelo asociados a la erosión hídrica potencial.

En la Tabla 2 se presentan los datos de la superficie vinculada a cada rango de pérdida de suelo superior a lo admisible o niveles de riesgo asociados a la Er. Tabla 2: Superficie del territorio susceptible de ser afectada por erosión hídrica y nivel de riesgo asociado por pérdidas de suelo potenciales superiores a lo admisible.

21

Pérdidas potenciales mayores a las admisibles (Mg·ha-1·año-1) 0

Nivel de Riesgo

Superficie (ha)

Porcentaje

Nulo

2.222.234,3

79,6

>0 - 5

Bajo

176.155,8

6,3

>5 - 25

Moderadamente Bajo

225.086,6

8,1

>25 -50

Medio

85.299,8

3,1

>50 - 100

Alto

51.785,3

1,9

>100 - 200

Muy Alto

19.898,5

0,72

>200 - 1781

Crítico

11.856,8

0,43

Más de las tres cuartas partes de la superficie en los territorios evaluados no presenta riesgo alguno por erosión hídrica asociado a pérdidas de suelo que superen los límites críticos, las pérdidas de suelo son admisibles. El 14,4 % registra riesgo bajo o moderadamente bajo, y los sectores expuestos a riesgo alto, muy alto o crítico constituyen el 3,0 %, 80.000 ha aproximadamente. La superficie con nivel de riesgo de pérdida de suelo medio es de 85.300 ha, que representa el 3,1% de las tierras que constituyen el área de influencia de la EEA INTA Balcarce. Los resultados permiten aseverar que el área de superficies factibles de ser afectadas por procesos de erosión hídrica debido a que conforman las unidades de riesgo alto, muy alto o crítico sólo supera al promedio de la región en los partidos de Balcarce, Tandil, Gral. Pueyrredón y Lobería (Tabla 3). En el resto de dicha área los porcentajes de las superficies con niveles de riesgo superiores al nivel de riesgo medio están por debajo de los promedios de la región. Es de destacar que a pesar de las diferencias metodológicas y fuentes de información, existen reportes con resultados similares a los obtenidos en este trabajo. Para el territorio del partido de Balcarce, Elorrieta (2006) publicó que en más del 79% de la superficie no se registrarían pérdidas que superen las cantidades admisibles de tolerancia de pérdida de suelo (estándares según NRCS, 1995). También registró que en el 10,6% del territorio el nivel de riesgo por Er es bajo o moderadamente bajo, y que sólo el 4,6% de la superficie del partido de Balcarce está bajo niveles de riesgo alto, muy alto o crítico frente a procesos de pérdida de suelos por acción de la erosión hídrica. Estos resultados son coincidentes con los obtenidos en este trabajo (Tabla 3).

22

Balcarce

Tandil

Gral. Pueyrredón

Lobería

Gral. Alvarado

Benito Juárez

Necochea

Olavarría

Gral. Lamadrid

Laprida

Promedio

Tabla 3: Porcentajes de tierra por partidos susceptible de ser afectada por erosión hídrica y nivel de riesgo asociado por pérdidas potenciales de suelo superiores a lo admisible.

Nulo

81,18

71,57

79,03

83,54

86,57

87,42

87,74

94,52

93,27

92,92

85,78

Bajo

4,19

4,71

3,87

5,26

4,72

4,47

5,31

1,98

4,01

4,30

4,28

Moderadamente bajo

7,27

10,69

8,33

6,74

6,07

5,16

5,08

2,27

2,44

2,47

5,65

Medio

3,32

6,39

4,39

2,29

1,62

1,36

1,17

0,75

0,22

0,23

2,17

Alto

2,07

4,42

2,70

1,30

0,81

0,86

0,55

0,33

0,05

0,07

1,32

Muy alto

0,96

1,64

1,01

0,48

0,21

0,44

0,12

0,11

0,01

0,01

0,50

Crítico

1,02

0,59

0,66

0,38

0,01

0,29

0,03

0,04

0,00

0,00

0,30

NIVEL DE RIESGO

23

4. CONCLUSIONES Pudo precisarse que en el 79,6% de la superficie del territorio relevado las pérdidas de suelo por Er no superarían estándares admisibles (niveles de riesgo nulo), y que existen tierras ubicadas en paisajes de los partidos de Tandil, Balcarce, General Pueyrredón, Lobería, Benito Juárez, General Alvarado, Necochea y Olavarría, donde las tasas de Er se asocian con niveles de pérdida de suelo altos, muy altos o críticos. También se determinó que en el 14,4% del territorio el nivel de riesgo de pérdidas de suelo por encima de lo admisible es bajo o moderadamente bajo, y que en sólo el 3,0% de la superficie podrán desarrollarse procesos erosivos asociados a niveles de riesgo de pérdida de suelo que se consideran altos, muy altos o críticos. El grado de inclinación de las pendientes y la escasa tolerancia de los suelos a pérdidas de material por erosión hídrica son factores determinantes para que el emplazamiento de las unidades de riesgo por pérdida de suelo con niveles altos, muy altos o críticos sea en sectores serranos y pedemontanos, lo cual acontece a pesar de que el material de las capas superficiales en suelos de dichos sectores está entre los menos erodibles del área de influencia de la EEA del INTA Balcarce. Al establecerse los niveles de riesgo de pérdida de suelo por Er se contribuye a la caracterización de las tierras en cuencas hidrológicas distribuidas en el área de influencia de la EEA del INTA Balcarce, precisándose, sobre la base de la información que proporcionó la distribución espacial que adquieren los intervalos de clase del factor topográfico, que si bien el gradiente de pendiente es un indicador de la necesidad de implementar prácticas de manejo para la conservación del suelo, la asociación es variable por estar supeditada a la complejidad que el relieve adquiere en las distintas unidades geomorfológicas. Resolver la ecuación RUSLE mediante la técnica procedimental SATEEC permitió discernir cómo la topografía y la erodibilidad de los materiales de las capas superficiales de los suelos accionan en distintas unidades geomorfológicas, lo cual contribuyó a la identificación de sectores en el paisaje donde la gestión ambiental, mediante el ordenamiento y la planificación territorial, debe intervenir para controlar la degradación del suelo.

24

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