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Introducción
La influencia de la acción antrópica sobre la naturaleza, especialmente en las cuencas de los rios, ha sido objeto creciente de investigación, con vistas a gestionar su ocupación e, incluso, a evaluar el estado de conservación del territorio. Para esto, es necesario la utilización de herramientas que apoyen la planificación y gestión adecuada de los recursos naturales de manera sostenible, especialmente cuando la discusión se centra en la fragilidad de estos ambientes frente a la degradación del suelo y sus pérdidas por los procesos erosivos.
Con respecto a la degradación de los suelos, el informe denominado Status of the World's Soil Resources, elaborado en 2015 por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación -en adelante, FAO- senala que, aproximadamente, el 33 % de los suelos del mundo presentan algún estado de degradación, ya sea por procesos de erosión, salinización, sellado, compactación, acidificación y contaminación, causando esto innumerables pérdidas ambientales, sociales y económicas (FAO 2015). Una conclusión similar fue presentada en el proyecto coordinado por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) llamado Global Assessment of Soil Degradatio (GLASOD), que estimó que la pérdida anual de los suelos agricolas por los procesos erosivos en todo el mundo alcanza entre 6 y 7 millones de toneladas (Guerra 2005).
Comprender la fragilidad de los ambientes naturales de forma integrada, superando el pensamiento dualista cartesiano, ha sido destacado en diversos enfoques teórico-metodológicos aplicados en la geografia, como son: la concepción sistémica y holistica de los paisajes y los geosistemas, que comenzó su desarrollo a fines del siglo XIX y continuo durante todo el siglo xx (Dokuchaev 1948; Troll 1971; Isachenko y Massey 1973; Sotchava 1977; Bertrand 2004; Salinas et ál. 2019); la concepción de la ecodinámica (Tricart 1977;Tricart y Kilian 1982) que unida a los trabajos de estabilidad geomorfológica (Panizza 1973, 1975) sentó las bases en Brasil para los estudios de la fragilidad (Ross 1994, 2012) y vulnerabilidad ambiental (Crepani et ál. 2001), relacionados con los trabajos del Department of Agriculture, Agricultural Research Service y Soil Conservation Service de los EE.UU. que culminaron con la propuesta de la Universal Soil Loss Equation (Wischmeier y Smith 1978).
Estos enfoques teórico-metodológicos han sido ampliamente difundidos e incorporados en las evaluaciones de impacto ambiental (Conesa 2009), en los trabajos de degradación de los suelos de la FAO (FAO 1976) y en los estudios de peligro, vulnerabilidad y riesgos (OEA 1993) que buscan explorar el potencial y las restricciones naturales de un territorio, a partir de un análisis complejo e integrado, destacando que la cuenca hidrográfica se constituye como una excelente unidad de estudio y planificación, ya que presenta propiedades especificas que convergen en la misma.
La cuenca hidrográfica como unidad fisico-geográfica presenta caracteristicas únicas derivadas de las relaciones e interacciones de sus componentes naturales como son: suelos, geologia, relieve, vegetación, hidrografia y clima, entre otros, siendo posible, además, evaluar la acción antrópica en esta, mediante el análisis del uso y cobertura de la tierra. Lo que permite, entonces, mediante la representación cartográfica de algunas de dichas caracteristicas, el análisis ambiental de la cuenca, con vistas a su ordenamiento y planificación ambiental.
En este contexto, las técnicas de geoprocesamiento, asociadas con el desarrollo de las ciencias de la información (Camara 2013), permiten una amplia gama de aplicaciones prácticas para el análisis y la comprensión de las potencialidades y restricciones de los territorios, ya sean rural o urbano, natural o artificial, conservado o degradado, dando como resultado una serie de procedimientos metodológicos capaces de evaluar los diferentes ambientes, cada uno de ellos, tomando en cuenta un conjunto de variables diferentes, entre las cuales se puede destacar el análisis de la fragilidad ambiental, originalmente propuesto por Ross (1994, 2012) y adaptado por Cunha et ál. (2013) y Bacani y Luchiari (2014), y el análisis de la vulnerabilidad ambiental, propuesto por Crepani et ál. (2001).
Aunque muchos investigadores han adoptado esta metodologia para determinar la fragilidad ambiental de un territorio, existe aún una falta de trabajos que vinculen las afectaciones observadas por la ocurrencia de los eventos de degradación del suelo, como una forma de validar la cartografia elaborada. En este sentido, siendo el suelo, el componente natural que más sufre los resultados de la explotación inadecuada de sus potenciales naturales y, siendo los procesos erosivos el evento más destacado de la degradación del suelo, el estudio de los sitios con erosión y su correlación espacial con las diferentes clases de fragilidad ambiental obtenidas, puede servir como un indicador importante de la confiabilidad del mapa final elaborado, un hecho que es esencial para que este producto tenga credibilidad y pueda ser utilizado por las instituciones y agentes interesados.
El presente trabajo tiene como objeto de estudio la cuenca hidrográfica del arroyo de La Onça, cuenca que presenta una amplia diversidad fisico-geográfica y en la cual la historia de la ocupación humana ha condicionado el desarrollo de importantes procesos erosivos, principalmente, asociados con el predominio de la ganaderia como principal actividad económica, que fue el resultado de proyectos impulsados por el gobierno brasilero, para la ocupación de la sabana brasilena (Bioma Cerrado), como el Polocentro (Abdon 2004). Esta cuenca se caracteriza por una alta diversidad en su geologia, relieve y suelos, distribuidos en un ambiente de pendientes irregulares y alta susceptibilidad natural a los procesos erosivos, formando parte integral de la cuenca del Alto Taquari, el mayor proveedor de sedimentos en suspensión para la cuenca sedimentaria del Pantanal (Carvalho 1994; Ministério do Meio Ambiente dos Recursos Hidricos e da Amazonia Legal 1997; Padovani 1998; Oliveira y Calheiro 1998; Assine et ál. 2015).
Se pretende, con este trabajo, analizar la fragilidad ambiental de la cuenca hidrográfica del arroyo La Onça, ubicado en el municipio de Coxim, Mato Grosso do Sul, mediante la adaptación de la metodologia elaborada por Ross (1994), incorporando las modificaciones propuestas por diversos autores más recientemente (Crepani et ál. 2001; Cunha et ál. 2013; Bacani y Luchiari 2014), asi como validar los resultados obtenidos mediante su comparación con los procesos erosivos que realmente ocurren en la cuenca, que fueron determinados por el análisis de imágenes de satélite y trabajo de campo.
Área de estudio
La cuenca hidrográfica del arroyo La Onça, tiene un área de 593 km2 y está situada en el interior del municipio de Coxim (Figura 1). El arroyo de La Onça tiene 54 km de curso, desde sus origenes en las tierras mesozoicas del Planalto Taquari-Itiquira hasta su desembocadura en la margen izquierda del rio Taquari. El arroyo forma parte de la cuenca del rio Paraguay y, por lo tanto, de la cuenca del rio de la Plata, quinta cuenca hidrográfica más extensa del mundo (Silva 2010). Sus principales afluentes son los arroyos Barreiro y Pedra en la margen derecha, y el arroyo Curizal en la margen izquierda.
Datos: Shuttle Radar Topography Mission (SRTM, 2020); Instituto Brasileno de Geografia y Estadistica (IBGE, 2019).
Figura 1 Localización de la cuenca hidrográfica del arroyo La Onça.
Geológicamente la cuenca de este arroyo se desarrolla sobre seis formaciones geológicas, en las cuales predomina la presencia de areniscas de diferentes edades y procesos de formación, las formaciones son: Grupo Caiuá, Formación Botucatu, Aquidauana, Palermo, Furnas y Ponta Grossa. El Grupo Caiuá se caracteriza por la presencia de areniscas cuarciticas finas y medias, de baja selección, originarias de un ambiente continental desértico durante el Cretácico Superior (IBGE 2018). La formación Botucatu presenta areniscas medias a finas, de color marrón rojizo con estratificación cruzada de tarmano medio a grande del Jurásico superior (Alvarenga, Brasil y Melo 1982). A su vez, la Formación Aquidauana está constituida por areniscas rojas a rosadas de medianas a gruesas, con estratificación cruzada de tamaño pequeno a medio del Carbonifero Pensilvaniano, en las que también están presentes conglomerados (IBGE 2018). La Formación Palermo presenta areniscas de color gris violáceo del Silurico Cunguriano, mientras que la Formación Furnas presenta areniscas conglomeráticas con presencia de arcillas y limolitas, constituidas en un ambiente de deposición fluvial relacionado con deltas costeros y rios entrelazados del Silúrico y el Pérmico (CPRM 2006). La excepción es la Formación Ponta Grossa, compuesta por rocas arcillosas, esquistos y areniscas limosas, formadas a lo largo de la parte baja del periodo Devónico (Figura 2).
Datos: Instituto Brasileno de Geografia y Estadistica (IBGE, 2018); Shuttle Radar Topography Mission (SRTM, 2020).
Nota: en la leyenda de la figura 2c, las iniciales D.H significan relieves de disección homogénea y las A.P. significan superficies de aplanamiento.
Figura 2 Geologia (a), Hipsometria (b), Relieve (c) y Suelos (d) de la cuenca del arroyo La Onça.
Tomando en cuenta las categorias del relieve de la cuenca, según IBGE (2018), esta se puede subdividir en relieves de disección homogénea de cima tabular (Dt) y de cima convexa (Dc), superficies de aplanamiento con Pediplano degradado denudado (Pgi) y Pediplano retocado denudado (Pru) y, finalmente, la llanura fluvial (Apf) (véase figura 2c). Según el IBGE (2009), el relieve de disección homogénea se define de acuerdo con la forma de las cimas, la densidad y profundidad de la red de drenaje, en la cual las cimas convexas se caracterizan por presentar valles bien definidos, con pendientes de diferente inclinación, mientras que las cimas tabulares presentan baja densidad de drenaje, valles poco profundos y ligeras pendientes. En lineas generales, la profundidad de la red de drenaje (disección vertical) en la cuenca se puede clasificar de muy débil a débil, con valores que van de 0 a 100 metros (IBGE 2018).
A pesar de que la hipsometria de la cuenca varia entre alturas de 200 a 500 metros (véase figura 2b), los relieves diseccionados se distribuyen entre los 210 y 350 metros de altitud, con las superficies de disección homogénea con cimas convexas (Dc) entre 300 y 350 metros y las superficies con disección homogénea con cimas tabulares (Dt) con alturas más bajas, entre los 210 y 300 metros.
Las superficies de aplanamiento, por otro lado, se caracterizan por ser geomorfológicamente maduras, y van desde una topografia plana a suavemente ondulada, en la que el Pediplano degradado denudado se conserva o disecciona poco y/o se separa por escarpes o crestas de otros modelos de aplanamiento, mientras que los Pediplanos retocados denudados se originan en terrenos poco inclinados, a veces cóncavos, que son el resultado de sucesivas fases de reactivación erosiva (IBGE 2018). Las altitudes registradas en los terrenos de aplanamiento varian entre los 350 y 500 metros, con el Pediplano retocado denudado (Pru) con altitudes intermedias (300 a 350 metros) y el Pediplano degradado denudado (Pgi) con alturas superiores a los 450 metros.
En relación con los suelos, la cuenca está constituida (según la clasificación brasilera) por los suelos siguientes: Neossol quartzarênico ortico (RQo), Neossolo litólico distrófico (RLd), Argissol vermelho-amarelo distrófico (pVAd), Argissolo vermelho eutrófico (PVe), Latossolo vermelho distrófico (Lvd) y Gleissolo háplico distrófico (Gxbd) (Figura 2d). Una correspondencia entre la clasificación brasileira, la de la FAO y la Soil Taxonomy de los EE.UU. puede ser visto en la Tabla 1.
Tabla 1 Correspondencia entre la clasificación brasileira, FAO y Soil Taxonomy
| Clasificación brasileira1 | WRB2 | Soil Taxonomy3 |
|---|---|---|
| GXbd-Gleissolo Háplico Distrófico | Gleysols; Stagnosols (some) | Entisols (Aqu-alf-and-ent-ept-) |
| LVD-Latossolo Vermelho Distrófico | Ferralsols | Oxisols |
| PVAd-Argissolo Vermelho-Ama relo Distrófico | Acrisols Lixisols Alisols | Ultisols; some Oxisols (Kandic) |
| PVe-Argissolo Vermelho Eutrófico | ||
| RLd-Neossolo Litólico Distrófico | Leptosols | (Lithic...Orthents) (Lithic...Psamments) |
| RQo-Neossolo Quartzarenico Órtico | Arenosols | (Quartzipsamments) |
Datos: IBGE (2015), IUSS (2015), (USDA, 1999, 2014).
Nota: 1 Clases de suelo según IBGE (2015); 2IUSS (2015); 3 Soil Taxonomy.
Procedimientos metodológicos
Para alcanzar los objetivos de la investigación se creó una base de datos geográficos que contenia archivos en formato vectorial y matricial: en el caso de los archivos en formato matricial se utilizó la escena orbital del satélite Sentinel-2B (T21KYD), sensor MSI, con 10 metros de resolución espacial, con fecha de abril del 2018, adquiridos en el portal Earth Explorer (USGS) y la escena orbital del satélite ALOS (Advanced Land Observing Satellite), sensor PALSAR (Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar) con 12,5 metros de resolución espacial, disponible en el portal Alaska Satellite Facility's; en términos de archivos vectoriales, se utilizaron los datos de geologia, relieve y suelos de la cartografia de los recursos naturales de Brasil (IBGE 2018), hoja SE-21, disponible en formato Shapefile en el portal Geociencias. También, en este mismo portal, se adquirieron los archivos vectoriales de los limites territoriales de los paises de América del Sur, de las Unidades Federativas de Brasil y de los municipios del estado de Mato Grosso do Sul para el ano 2019.
En términos metodológicos, la estructura de este trabajo se basa en la adaptación de la propuesta metodológica para el análisis de la fragilidad ambiental de Ross (1994), incorporando las contribuciones (ya mencionadas) realizadas con posterioridad por otros autores. Sobre la base de estos trabajos se definieron un conjunto de cinco variables a utilizar, que fueron: áreas prioritarias para la conservación de la biodiversidad, inclinación de la pendiente, precipitación, suelos y el uso y cobertura de la tierra. Cada una de estas variables fue procesada y reajustada de acuerdo con los objetivos de este trabajo, siendo luego reclasificadas y ponderadas atendiendo a su importancia, según la propuesta metodológica de Ross (1994), buscando estandarizar sus pesos. Este proceso se realizó en el SIG ArcGis 10.6® (Esri 2018), utilizando la herramienta reclassify.
Los procedimientos adoptados para el procesamiento de cada una de las variables seleccionadas para determinar la fragilidad ambiental en la cuenca se detallan a continuación.
Áreas prioritarias para la conservación de la biodiversidad
Esta constituye una nueva variable (Cunha y Bacani 2016), agregada para la evaluación de la fragilidad potencial de un territorio por su importancia y, según MMA (2016), se define como aquella área destinada a la conservación de la biodiversidad y que puede ser clasificada como de alta y muy alta prioridad. Son áreas caracterizadas por su amplitud geográfica y diversidad biológica, siendo definidas a partir del grado de amenaza y presión antrópica (Conabio 2005). Estas áreas constituyen importantes elementos para la conservación de la biodiversidad brasilera con criterios definidos según MMA (2007) tomando en cuenta lo dispuesto en Brasil (1998, 2004).
Adaptando la metodologia para la determinación de la fragilidad ambiental (Ross 1994), las áreas de alta prioridad se clasificaron con un peso de cuatro, y las áreas de muy alta prioridad recibieron un peso de cinco. En el caso de nuestra cuenca, se identificó una sola clase de prioridad para la conservación de la biodiversidad, las áreas de prioridad muy alta, que ocupan el 81,37 % del área total, siendo en el resto de la cuenca esta variable clasificada como nula (Tabla 2). Asi, esta variable se reclasificó en el SIG ArcGis 10.6® utilizando la herramienta reclassify (ArcToolbox-Spatial Analyst Tools-reclassify).
Tabla 2 Clasificación de las áreas prioritarias para la conservación de la biodiversidad según Ross (1994)
| Área Prioritaria | Categoria Jerárquica | Área (km2) | Área(%) |
|---|---|---|---|
| No existe prioridad | Nula | 110,46 | 18,63 |
| Prioridad muy alta | Muy alta | 482,54 | 81,37 |
| Total | 593 | 100 |
Datos: MMA (2016).
Inclinación de la pendiente
La pendiente está relacionada con la formación de procesos erosivos, siendo que las tierras con mayores pendientes tienen un mayor potencial para el escurrimiento del agua de lluvia y, como consecuencia, para generar procesos erosivos, ya que hay una transformación de la energia potencial en energia cinética. En vista de esta caracteristica, la cartografia de la inclinación de la pendiente se generó en el SIG ArcGis 10.6® a partir de la escena orbital del satélite ALOS, sensor PALSAR, utilizando la herramienta Slope (ArcToolbox-Spatial Analyst Tools-Surface-Slope). La reclasificación del grado de fragilidad de las pendientes identificadas en la región se realizó según la metodologia de Ross (1994) presentada en la Tabla 3.
Tabla 3 Clasificación de la inclinación de la pendiente
| Pendiente (%) | Peso | Categoria jerárquica | Área (km2) | Área (%) |
|---|---|---|---|---|
| 0-6 | 1 | Muy baja | 325,44 | 54,88 |
| 6-12 | 2 | Baja | 208,09 | 35,09 |
| 12-20 | 3 | Media | 46,81 | 7,89 |
| 20-30 | 4 | Alta | 8,20 | 1,38 |
| >30 | 5 | Muy alta | 4,46 | 0,75 |
| TOTAL | 593 | 100 | ||
Datos: Procesado a partir da ALOS - PALSAR; clasificación de Ross (1994).
La clasificación de la inclinación de la pendiente en la cuenca de estudio, según Ross (1994), permite identificar su concentración en intervalos que varian entre muy baja y baja fragilidad, representando respectivamente el 54,88 % y el 35,09 % del total, esto es, un 89,97 % del área de la cuenca está ocupada por pendientes que no exceden el 12 % de inclinación. Sin embargo, se registran áreas con una inclinación fuerte y muy fuerte, especialmente en las regiones escarpadas entre el relieve Pediplano retocado denudado (Pru) y la superficie de Disección homogénea de cima convexa (Dc), con Neossolos litólicos distróficos (RLd), principalmente.
Precipitación
El análisis de las precipitaciones fue realizado de acuerdo con Crepani et ál. (2001), ya que Ross (1994) no propuso en su metodologia una ponderación para esta variable. La precipitación está vinculada con los sistemas morfodinámicos y contribuye al desarrollo de los procesos erosivos, luego la caracteristica estudiada en esta investigación es la intensidad de la lluvia que analiza cuánto y cuándo llueve. Esta caracteristica resulta en la disponibilidad de energia potencial y su transformación en energia cinética, es decir, cuanto mayor es la intensidad de la lluvia, mayor será su poder erosivo.
Para la clasificación de los datos pluviométricos se utilizaron las isoyetas extraidas de la base de datos de la Compania de Investigación de Recursos Minerales (CPRM 2019), los que se agruparon en el SIG ArcGis 10.6®, con una interpolación de distancia inversa, utilizando la herramienta Inverse Distance Weighted (IDW). A partir del recorte de la interpolación de esta variable para la cuenca, mediante la herramienta Clip (ArcToolbox - Analysis Tools - Extract - Clip), se calculó la precipitación promedio y luego la intensidad de la lluvia, que es la división de la media de la precipitación total anual entre el número de meses lluviosos que, según el IBGE (1993) y Crepani et ál. (2001), para el centro oeste de Brasil (donde se encuentra situada nuestra cuenca) son nueve.
Sobre la base del resultado del análisis de la intensidad de la lluvia, fue posible ajustar la vulnerabilidad del área, según Crepani et ál. (2001). Sin embargo, fue necesario estandarizar los pesos de acuerdo con la propuesta metodológica para determinar la fragilidad ambiental de Ross (1994) que varia en intervalos entre 1 y 5. Posteriormente, para la reclasificación de la intensidad de la lluvia ya convertida por la regla de tres simples, fue adoptada la herramienta Reclass.
Suelos
Estos juegan un papel importante en términos de resistencia a los procesos erosivos, lo que está vinculado a diversas caracteristicas como son: textura, porosidad y profundidad. Los suelos más profundos y maduros tienen, en general, una mayor resistencia a los procesos erosivos, en nuestro caso los Latossolos. Asi, los datos del suelo tomados, de IBGE (2018) se cortaron en el SIG ArcGis 10.6® para la cuenca utilizando la herramienta Clip y, posteriormente, se reclasificaron con la herramienta reclassify. Los colores y la nomenclatura de los suelos se estandarizaron de acuerdo con el IBGE (2015).
Se encontraron seis clases de suelos en la cuenca, a saber: Neossolos quartzarenicos orticos (RQo), Neossolos litólicos distróficos (RLd), Argissolos vermelho-amarelos distróficos (PVAd), Argissolos vermelhos eutróficos (PVe), Latossoles vermelhos distróficos (LVd) y Gleissolos háplicos distróficos (Gxbd), que fueron reclasificados según la metodologia de Ross (1994) presentada en la Tabla 4.
Tabla 4 Reclasificación de los suelos identificados en la cuenca
| Clase de suelo | Categoria jerárquica | Peso | Área (km2) | Área (%) |
|---|---|---|---|---|
| Gxbd-Gleissolo Háplico Distrófico | Muy alta | 5 | 13,19 | 2,22 |
| LVd-Latossolo Vermelho Distrófico | Muy baja | 1 | 112,78 | 19,02 |
| PVAd-Argissolo Vermelho- Amarelo Distrófico | Alta | 4 | 113,13 | 19,08 |
| PVe-Argissolo Vermelho Eutrófico | Media | 3 | 153,57 | 25,90 |
| RLd-Neossolo Litólico Distrófico | Muy alta | 5 | 67,55 | 11,39 |
| RQo-Neossolo Quartzarenico Órtico | Muy alta | 5 | 132,78 | 22,39 |
| Total | 593 | 100 |
Datos: IBGE (2018), clasificación de Ross (1994).
Uso y cobertura de la tierra
El análisis de esta variable es fundamental para la determinación de la fragilidad ambiental, ya que el uso desordenado, o el tipo de cobertura vegetal puede causar una serie de danos al ambiente y contribuir al desarrollo de procesos de erosión, sedimentación de los canales fluviales y cambios en la cantidad y calidad de las aguas subterráneas y superficiales, entre otros.
La clasificación del uso y cobertura de la tierra se realizó en el SIG eCognition Developer 9.2® (Trimble 2018), de la escena orbital del satélite Sentinel 2-B, sensor MSI, con 10 metros de resolución espacial, de abril de 2018. Las bandas utilizadas se sometieron a su corrección atmosférica en el SIG QGIS (QGIS 2019). Estas imágenes, ya corregidas, fueron sometidas al proceso de segmentación multirresolución y, luego, al algoritmo clasificador "vecino más cercano" (nearest neighbor, "NN"). Las clases temáticas utilizadas para esto siguieron, en parte, las definidas por el manual técnico para el uso de la tierra (IBGE 2013). Sin embargo, la vegetación ciliar y las zonas húmedas de la cuenca se agruparon en la misma clase, mientras que fueron creadas dos nuevas clases llamadas suelo impermeabilizado (correspondiente a los caminos pavimentados) y caminos rurales. Asi, las clases definidas fueron: agricultura de temporal (cana de azúcar), cuerpos de agua, pastos, caminos rurales (suelo expuesto), suelo impermeabilizado, vegetación ciliar y vegetación natural (sabana).
Después de clasificar el uso y la cobertura de la tierra, los datos se exportaron al SIG ArcGis 10.6®, siendo estas clases reclasificadas posteriormente de acuerdo con Ross (1994), mediante la herramienta Reclassify. Las áreas ocupadas por cada categoria de fragilidad, asi como su área, se pueden apreciar en la Tabla 5.
Tabla 5 Uso y cobertura de la tierra en la cuenca
| Categoria | Peso | Área (km2) | Área (%) | |
|---|---|---|---|---|
| Muy baja | 1 | 220,75 | 37,23 | |
| Baja | 2 | - | - | |
| Media | 3 | 367,9 | 62,04 | |
| Alta | 4 | 1,58 | 0,27 | |
| Muy alta | 5 | 2,77 | 0,47 | |
| Total | 593 | 100 | ||
Datos: clasificación de Ross (1994).
Fragilidad potencial
Esta fue calculada, entonces, a partir de la superposición booleana ponderada de las variables: áreas prioritarias para la conservación de la biodiversidad, inclinación de la pendiente, precipitación y suelos que, en conjunto, conforman la fragilidad natural del ambiente- Esta superposición de las variables fue realizada utilizando la herramienta Weighted Overlay, adoptándose un valor de importancia similar para todas.
Fragilidad ambiental
Finalmente, la fragilidad ambiental fue obtenida por la superposición booleana ponderada de los mapas de fragilidad potencial y el de uso y cobertura de la tierra, con el empleo de la herramienta Weighted Overlay, adoptando, también, un valor de importancia similar para todos, diferenciando solo los pesos atribuidos a cada clase, según Ross (1994).
Validación de la fragilidad obtenida
Para la fase de validación del mapa de fragilidad ambiental fue utilizada la teledetección remota, donde fueron identificados 143 sitios con erosión en el área de la cuenca, cartografiados mediante la interpretación visual (Novo 2010) en imágenes de alta resolución del mismo ano, disponibles en la plataforma Google Earth (Sullivan 2009), utilizando para esta identificación los patrones espaciales que se muestran en la Figura 3.
Aún en el sentido de agregar esfuerzos para validar el mapa de fragilidad ambiental obtenido, se realizó un levantamiento más detallado en las imágenes, buscando las áreas llamadas "suelos con exposición extrema" tratando de identificar áreas que presentan el menor grado de protección/cobertura del suelo. Para este levantamiento, se realizó una segunda clasificación buscando identificar dichas áreas. La diferencia entre esta clasificación y la primera (la clasificación del uso y cobertura de la tierra) está en el objeto a clasificar, teniendo en cuenta para esto diferentes valores para los parámetros de la segmentación multirresolución y el algoritmo clasificador, con la forma, escala y compactación, definido en el SIG eCognition Developer 9.2® (Trimble 2018).
Se prestó especial atención al proceso de segmentación, ya que tiene una importancia única para la discriminación de las características analizadas. Por lo tanto, mientras que para una clasificación general los valores de forma, escala y compactación deben ajustarse para adaptarse a los objetivos previstos, en una clasificación especifica, dirigida a identificar una sola clase, definiendo se para identificar con precisión los suelos con exposición extrema, lo que resulta en un producto más preciso y apreciado.
Resultados y Discusión
Fragilidad potencial
La cartografia de la fragilidad potencial (Figura 4 y Tabla 6) permitió la identificación de cuatro clases, a saber: baja, media, alta y muy alta.
Tabla 6 Clasificación de la fragilidad potencial
| Categoria | Peso | Área (km2) | Área (%) | |
|---|---|---|---|---|
| Muy baja | 1 | - | - | |
| Baja | 2 | 99,45 | 16,77 | |
| Media | 3 | 232,72 | 39,24 | |
| Alta | 4 | 256,86 | 43,31 | |
| Muy alta | 5 | 3,97 | 0,67 | |
| Total | 593 | 100 | ||
Datos: superposición ponderada de variables según clasificación de Ross (1994).
La fragilidad potencial baja es la tercera clase con mayor incidencia en la cuenca, ocupando aproximadamente el 16 % del área total, con una mayor distribución en su porción occidental en terrenos de pendientes muy bajas a bajas (entre el 0 % y el 12 %), cubiertos principalmente por argissolos vermelhos eutróficos con grado medio de fragilidad. Otro elemento importante para comprender la distribución espacial de las áreas con fragilidad potencial baja es su inserción en áreas que no son una prioridad para la conservación de la biodiversidad (véase figura 4 y la tabla 6).
Datos: imágenes de Google Earth (Sullivan 2009).
Figura 3 Claves para la interpretación de los sitios con erosión.
Datos: superposición ponderada de variables áreas prioritarias (MMA 2016); inclinación de la pendiente (ALOS-PALSAR); precipitación (CPRM 2019) y suelos (IBGE 2018). Imagen satelital Sentinel 2-B.
Figura 4 Fragilidad potencial de la cuenca del arroyo La Onça. Áreas prioritarias para la conservación de la biodiversidad (a); inclinación de la pendiente (b); precipitación (c) suelos (d).
La fragilidad potencial media (véase figura 4 y la tabla 6) ocupa, aproximadamente, el 39 % de la cuenca, estando distribuida principalmente en su región central, asi como en parches hacia el sur y el oeste estas áreas están cubiertas principalmente por Latossolos vermelhos distróficos (con muy baja fragilidad) y en menor medida por Argissolos vermelhos-amarelos distróficos (alta fragilidad) y Argisoslos vermelhos eutróficos (fragilidad media), en relieves diseccionados de cima tabular y convexa con pendientes poco pronunciadas (hasta 20 %).
La fragilidad potencial alta (véase figura 4 y la tabla 6) constituye la principal clase representada en la cuenca y está distribuida en, aproximadamente, el 43,32 % de la cuenca, principalmente en las regiones este y oeste (en las cercanias del curso bajo del arroyo La Onça). Se concentra en tres áreas principales: la primera situada al este, en tierras cubiertas por Neossolos quartzarênicos orticos y Neossolos litolicos distroficos, ambos con muy alta fragilidad, con pendientes irregulares a lo largo de los Pediplanos degradado denudado y retocado denudado; la segunda área está al oeste, en una porción cubierta básicamente por Gleissolos háplicos (con alta fragilidad) dispuestos en pendientes entre muy bajas y medias (hasta 20 %) y el resto están esparcidas por toda la cuenca, en áreas significativas, pero no continuas, en las que predominan las pendientes altas (más del 20 %) y los suelos con un alto grado de fragilidad.
La fragilidad potencial muy alta (véase figura 4 y tabla 6) ocupa solo el 0,67 % del área total de la cuenca, sobre Neossolos litólicos distróficos, coincidiendo con las pendientes más altas del territorio (más del 30 %), clasificadas como de alta y muy alta fragilidad en relieves de aplanamiento en Pediplano retocado denudado y superficies de Disección homogenea con cima convexa.
Uso y cobertura de la tierra
La cartografia del uso y cobertura de la tierra identificó siete clases diferentes a lo largo de cuenca, a saber: agricultura de temporal, cuerpos de agua, pastos, caminos rurales, suelo impermeabilizado, vegetación ciliar y vegetación natural (sabana).
La agricultura de temporal, llamada asi por el IBGE (2013), se refiere a cultivos no anuales que, en el caso de la cuenca hidrográfica del arroyo de La Onça, se refieren a plantaciones de cana de azúcar, un patrón de cultura semi-perenne. Asi, la agricultura de temporal, dadas sus caracteristicas intrinsecas, se define como de alto grado de fragilidad para el desarrollo de los procesos erosivos. Por lo tanto, de acuerdo con la cartografia del uso y cobertura de la tierra (Figura 5 y Tabla 7), esta clase ocupa solo 1,58 km2, es decir, un 0,27 % de la cuenca, en su porción centro-oriental, asociada con dos sistemas de riego de pivote central ubicados cerca del arroyo Pedra. Los cuerpos de agua se refieren a cualquier tipo de reservorio de agua natural o artificial, en un sistema léntico o lótico, que no sea de origen marino (IBGE 2013). En el caso de la cuenca estudiada, esta clase se refiere a rios, arroyos, lagos, y pequenas represas, totalizando un área de unos 0,48 Km2 (0,08 % del área total).
Tabla 7 Uso y cobertura de la tierra en la cuenca
| Uso y cobertura de la tierra | Área (km2) | Área (%) |
|---|---|---|
| Cuerpos de agua | 0,48 | 0,08 |
| Agricultura detemporal | 1,58 | 0,27 |
| Vegetación natural | 127,65 | 21,53 |
| Vegetación ciliar | 93,1 | 15,7 |
| Pasto | 367,9 | 62,03 |
| Caminos rurales (suelo expuesto) | 2,14 | 0,36 |
| Suelo impermeabilizado | 0,15 | 0,03 |
| Total | 593 | 100 |
Datos: Uso y cobertura de la tierra generado a partir de la imagen satelital Sentinel 2-B
Las áreas de pasto (véanse figura 5 y tabla 7) son áreas para rebanos de ganado vacuno, básicamente compuestos por gramineas, ya sea naturales, mejoradas o incluso plantadas. Por lo tanto, esta clase se define como de un grado medio de fragilidad potencial. En el caso de la cuenca, estos pastos están destinados al ganado de carne, ocupando un área de 367,9 km2, esto es, el 62,03 % del área total, distribuyéndose por toda la cuenca con mayor concentración en las áreas bajas de la misma, con pendientes menos pronunciadas.
Los caminos rurales (véanse figura 5 y tabla 7), como su nombre lo indica, sintetizan la clase de uso de la tierra destinada a la conexión entre las propiedades rurales, centros urbanos y aldeas. Estos son principalmente de tierra "apisonada", donde la capa superior del suelo está desprotegida de cualquier cobertura. En el caso de la cuenca del arroyo de La Onça, los caminos de tierra están sometidos al desarrollo de procesos erosivos, por lo que fueron clasificados con fragilidad muy alta, ocupando aproximadamente 2,14 km2, lo que representa el 0,36 % del área total.
El suelo impermeabilizado, como fue descrito en los procedimientos metodológicos, se refiere a las carreteras pavimentadas que atraviesan la cuenca, con un nivel muy alto de fragilidad potencial, ya que concentran un alto volumen de agua que se drena hacia las áreas circundantes y puede causar la génesis y el desarrollo de procesos erosivos. En la cuenca esta clase se extiende en solo 0,15 km2, es decir, un 0,03 % del área total de la misma.
Datos: imagen satelital Sentinel 2-B; Instituto Brasileno de Geografia y Estatistica (IBGE).
Figura 5 Uso y cobertura de la tierra en la cuenca del arroyo La Onça (2019).
La vegetación ciliar (también conocida como vegetación riberena o ripicola) consiste en la vegetación que se encuentra cerca de los cuerpos de agua, manteniendo un grado significativo de conectividad con ella, diferenciándola de otras formaciones vegetales situadas en sus alrededores (véanse figura 5 y tabla 7). La vegetación ciliar tiene gran importancia para la conservación de los cuerpos de agua, ya sea manteniendo la calidad del agua, protegiendo los suelos de la erosión, filtrando los sedimentos de áreas adyacentes y conservando la biodiversidad, comportándose, además, como corredores naturales, con conexión a los restos de la sabana (Vogel, Zawadzki y Metri 2009).
Dado su papel para la conservación del medio ambiente, la vegetación ciliar fue clasificada de muy bajo grado de fragilidad, constituyendo, junto a la vegetación natural (sabana), la clase de mayor protección del suelo en relación con los procesos de erosión. De acuerdo con el mapa del uso y cobertura de la tierra (véanse figura 5 y tabla 7), la vegetación ciliar ocupa aproximadamente 93,1 (15,7 %), mientras que la vegetación natural (formaciones tipicas de la sabana brasilera) cubre 127,65 km2, es decir, el 21,53 % del área total de la cuenca, concentrada principalmente en las áreas con pendientes más inclinadas, especialmente en el escarpe que limita el relieve del Pediplano retocado denudado y la superficie de disección homogénea de cima convexa. Porque la suma de la vegetación ciliar y vegetación natural (sabana) cubre 220,75 km2, lo esto nos permite concluir que el 37,23 % de la cuenca del arroyo La Onça está cubierto por vegetación que proporciona un alto nivel de protección del suelo.
Fragilidad Ambiental
La cartografia de la fragilidad ambiental (superposición ponderada booleana de la fragilidad potencial y el uso y cobertura de la tierra) permitió la identificación de cuatro categorias jerárquicas, a saber: fragilidad ambiental baja, media, alta y muy alta (Figura 6 y Tabla 8).
Datos: superposicion ponderada de la fragilidad potencial y uso y cobertura de la tierra; imagen satelital Sentinel 2-B.
Figura 6 Fragilidad ambiental de la cuenca del Arroyo La Onca. Fragilidad potencial (a); uso y cobertura de la tierra (B).
Tabla 8 Clasificación de la fragilidad ambiental
| Categoria | Peso | Área (km2) | Área (%) | |
|---|---|---|---|---|
| Muy baja | 1 | - | - | |
| Baja | 2 | 98,22 | 16,56 | |
| Media | 3 | 353,48 | 59,61 | |
| Alta | 4 | 140,32 | 23,66 | |
| Muy alta | 5 | 0,98 | 0,17 | |
| Total | 593 | 100 | ||
Datos: superposición ponderada de la fragilidad potencial y uso y cobertura de la tierra según intervalos de Ross (1994).
La fragilidad ambiental media también tiene una amplia distribución espacial a lo largo de la cuenca y consiste en la clase espacialmente mayor, con un área de unos 353,48 km2, es decir, 59,61 % de la extensión territorial de la cuenca. Tiene una correlación significativa con la fragilidad potencial media (42,45 %) y alta (33,63 %), pero también registra el 22,81 % de áreas de fragilidad potencial baja y poco más del 1 % de las áreas con fragilidad potencial muy alta. Esta variación de las clases de fragilidad potencial correspondientes con una fragilidad ambiental media se puede entender al analizar el uso y cobertura de la tierra, compuesto por pastos (65 %), vegetación natural (24 %) y vegetación ciliar (11 %). Mientras que las áreas de fragilidad potencial alta están ocupadas por vegetación natural (reduciendo asi su fragilidad ambiental), las áreas de fragilidad potencial baja están cubiertas por pastos, lo que resulta en un efecto inverso, aumentando su fragilidad ambiental.
Por lo tanto, está claro que, aunque extensas áreas de fragilidad ambiental media están localizadas en el escarpe entre el relieve retocado denudado y el de cimas convexas, con altos niveles de fragilidad potencial, el uso y la cobertura de la tierra atenúa su fragilidad ambiental, ya que las áreas escarpadas (asi como aquellas con pendientes más fuertes) están básicamente cubiertas por vegetación natural, con un alto nivel de protección de los suelos y la biodiversidad. Por otro lado, las áreas con fragilidad potencial baja, situadas principalmente en la región central de la cuenca, registran un aumento en su indice de fragilidad ambiental cuando se introduce el análisis del uso y cobertura de la tierra, pues están ocupadas principalmente por pastos, que son clasificados como de fragilidad ambiental media.
La fragilidad ambiental alta es la segunda clase más extendida en la cuenca, ocupando un área de 140,32 km2, lo que representa el 23,66 %, de la misma, y está distribuida principalmente en las áreas altas, con pendientes fuertes y suelos altamente friables (Figura 6 y Tabla 8). Esta clase está directamente relacionada con la fragilidad potencial alta, que representa el 96,26 % de la cuenca, y con la presencia de pastos que ocupan el 96 % del área de fragilidad ambiental alta. Otro aspecto a destacar se refiere a la presencia dentro de esta clase de una gran parte de las áreas de agricultura de temporal (con alta fragilidad) y los caminos rurales (con muy alta fragilidad), lo que indica su relevancia como elemento aglutinante de las variables con alto indice de fragilidad.
Finalmente, las áreas con fragilidad ambiental muy alta se limitan a solo 0,98 (0,17 % de la cuenca), en áreas donde la fragilidad potencial y el uso y cobertura de la tierra fueron los factores predominantes. Esta clase se refiere básicamente a los caminos rurales sin pavimentar, con una rara presencia de métodos de protección contra los procesos erosivos, tales como sumideros de flujo de lluvia y cajas de retención, entre otros.
Como forma de validar el modelo de fragilidad ambiental aqui elaborado se propuso la cartografia de los sitios con erosión y las áreas de suelos con exposición extrema, que se correlacionaron con las clases de fragilidad ambiental y con las clases de uso y cobertura de la tierra, como se muestra en la Tabla 9 (A y B, respectivamente).
Tabla 9 Relación espacial entre la fragilidad ambiental y el uso y cobertura de la tierra, con los sitios con erosión y las áreas de suelos con exposición extrema
Notas: * no se aplica; ** no encontrado; *** formaciones tipicas de la sabana brasilera.
De los 143 sitios con erosión cartografiados, 118 se localizan en áreas de suelos con exposición extrema, lo que indica la alta correlación entre ambas variables; las áreas ocupadas con pastos lideran los sitios con erosión y los suelos con exposición extrema; la clase media de fragilidad ambiental registró el mayor número de sitios con erosión (82), asi como el área más extensa de suelos con exposición extrema, sin embargo, en términos relativos, esta constituyó solo la tercera clase más representativa, con los indices más alarmantes registrados de fragilidad ambiental alta y muy alta. También vale la pena mencionar que hay 33 sitios con erosión distribuidos entre la vegetación riberena y natural, hecho que puede explicarse como consecuencia de las acciones antrópicas que se llevan a cabo a su alrededor.
Los resultados de esta validación (Tabla 9 A y B) indican, en general, que las áreas más frágiles o vulnerables tienen el mayor número de sitios con erosión y suelos con exposición extrema, lo que indica una correlación con los grados de fragilidad más altos, corroborando asi la posible aplicación del mapa de fragilidad ambiental a la planificación y ordenamiento ambiental de un territorio. Por ejemplo, las áreas clasificadas como altamente frágiles, determinadas no solo por sus condiciones naturales, sino también por el uso y cobertura de la tierra, mostraron un alto número de sitios con erosión y áreas degradadas (suelos con exposición extrema), lo que demuestra la validez de la cartografia de la fragilidad de la zona.
Dichos hallazgos son un excelente indicador del valor del mapa final de fragilidad ambiental para la cuenca hidrográfica del arroyo de La Onça, lo que hace de este producto una herramienta para la gestión ambiental de la misma, pudiendo ser utilizada por las instituciones y actores interesados. Por lo tanto, para apoyar la toma de decisiones sobre la planificación ambiental de la cuenca, proponemos el análisis de los diferentes aspectos analizados, asi como las medidas a tomar en relación con cada uno de estos, ver Tabla 10.
Consideraciones finales
La metodologia original de fragilidad ambiental, adaptada de acuerdo con la propuesta descrita en este trabajo, presentó resultados muy favorables, especialmente en comparación con los procesos erosivos en desarrollo y las áreas degradadas, entendidas en este trabajo como una propuesta para validar la cartografia de la fragilidad del ambiente frente a los procesos erosivos.
Los resultados de la validación demostraron que no siempre las clases de mayor peso atribuidas por la metodologia original presentan procesos o sitios con erosión (ejemplo de la agricultura), lo que nos permite sugerir una nueva propuesta de ponderación para el análisis de la fragilidad ambiental basada en estos resultados, mediante la aplicación del método Analytic Hierarchy Process (AHP). Por otro lado, las clases con limitaciones inferiores mostraron una concentración significativa de los sitios con erosión y las áreas degradadas, como los pastos, lo que indica la necesidad de revisar el peso asignado en esta metodologia a cada clase.
Se identificó que la fragilidad ambiental media constituye la clase mejor representada en la cuenca (59,61 %), seguida de la fragilidad ambiental alta (23,66 %), baja (16,56 %) y muy alta (0,17 %). Cada una de estas clases mostró un alto nivel de correlación con la susceptibilidad natural de la tierra y/o con el uso y cobertura de la tierra, expresando la fragilidad del medio ambiente al desarrollo de los procesos erosivos.
La Figura 6 de fragilidad ambiental de la cuenca del arroyo La Onça presenta elementos satisfactorios para estos estudios, haciendo de este producto una herramienta de gestión importante y confiable, que los agentes interesados pueden utilizar.
Finalmente, es importante enfatizar que el análisis del mapa de fragilidad debe entenderse como una herramienta de apoyo para la planificación ambiental, con la perspectiva de contribuir al mejor uso de la tierra, aprovechando de manera más adecuada sus potencialidades, al tiempo que se adoptan la medidas mitigación cuando sea necesario.
