Artículos

 

Validación de una estrategia metodológica para la evaluación cualitativa de un pastizal mediano abierto del estado de Zacatecas

 

Validation of a methodological strategy for the qualitative evaluation of semiarid rangelands in Zacatecas

 

Francisco Guadalupe Echavarría-Cháirez^a, Juan Luis Santos de la Cruz^b, Ramón Gutiérrez Luna^a, Guillermo Medina García^a

 

^a Campo Experimental Zacatecas, INIFAP. Km 24.5 Carretera Zacatecas-Fresnillo, 98500, Calera, Zacatecas. México. fechava@zacatecas.inifap.gob.mx. Correspondencia al primer autor.

^b Área de Ciencias de la Salud. Universidad Autónoma de Zacatecas. México.

 

Recibido el 28 de febrero de 2014.
Aceptado el 14 de mayo de 2014.

 

Resumen

La degradación continua de los pastizales debido a una deficiente planeación en la producción ganadera de tipo extensivo, hace necesario el monitoreo rutinario del estado de salud de los agostaderos. Por ello, se requiere establecer un protocolo de seguimiento por medio de metodologías confiables, rápidas y económicas. Una metodología que se ha utilizado es por medio del registro de 17 indicadores del suelo, agua y vegetación. La metodología se aplicó en 34 sitios del pastizal mediano abierto del estado de Zacatecas con cuatro repeticiones por sitio. Con los valores estimados por componentes principales se calculó un semivariograma y por interpolación con Kriging, se generaron tres mapas y se compararon con mapas de referencia generados por estudios de tipo cuantitativo para valorar su coincidencia. El primer mapa se asoció con estadios de salud del pastizal utilizando un mapa de referencia con valores del "índice de vegetación de diferencia normalizada" (NDVI); el segundo mapa identifica las zonas más afectadas por el escurrimiento, y el tercero identifica las zonas afectadas por la erosión hídrica. Los mapas se generaron con modelos matemáticos. La coincidencia entre mapas generados por componentes principales y mapas de referencia fue de 59.2, 31.2 y 17.2 %, los cuales fueron cercanos a los valores de varianza estimados por los componentes principales, así como la igualdad (P>0.05) entre los valores categóricos, permitieron validar la correspondencia entre ambos métodos.

Palabras clave: Indicadores de salud, Componentes principales, Kriging, Salud del pastizal.

 

Abstract

Rangeland degradation due to mismanagement practices in the extensive system for cattle and the need for monitoring rangelands continuously, leads to seek for methodologies which may be easily and quickly applied. In order to accomplish such objectives, methodologies must be based upon qualitative indicators. Such methodology has been applied broadly using 17 indicators that represent soil, water and vegetation attributes. This study was carried out in the State of Zacatecas and included 34 sites located randomly in the grassland with four repetitions by site. Data was analysed by principal components and a semivariogram and maps were generated by Kriging. Further, maps were compared to reference maps, which were calculated by quantitative methods. First map was associated to rangelands general health condition. The reference map was estimated from NDVI values. The second component refers to runoff, and the third component was associated to water erosion induced by bare soil. Those two were compared to reference maps estimated from mathematical models. Coincidences among maps were as 59.2, 31.2 y 17.2 %, which were the variance values estimated by principal components, and allowed to validate correspondence between them. Categorical data were not different (P>0.05). Low cost and easy methods are helpful and should be validated for use them when no other methods are available.

Key words: Rangeland, Principal components, Kriging, Grasslands health.

 

INTRODUCCIÓN

Zacatecas cuenta con 5.5 millones de hectáreas dedicadas al pastoreo extensivo, de ellas, 2.3 millones se consideran con un alto nivel de degradación⁽¹⁾. El continuo deterioro debido al mal manejo de los recursos naturales y los efectos climáticos, han repercutido sobre la condición del pastizal mediano abierto. La producción de materia seca de los agostaderos de Zacatecas, ha ido disminuyendo de manera gradual, como consecuencia de la continua degradación. Existe una correspondencia entre la degradación del suelo con la consecuente disminución de la producción de materia seca⁽²⁾. La pérdida del horizonte superficial A, puede representar una disminución de 200 kg/ha/año de materia seca, pero en ocasiones, cuando se ha perdido también el horizonte BoC, las pérdidas llegan a ser superiores a 1 t/ha/año^(2).

Además, la atención gubernamental y sus programas, tradicionalmente atienden los efectos en el componente animal, por lo que el pastizal es un recurso al que se le ha dado poca importancia, debido a la complejidad y magnitud del mismo. En ellos existe flora y fauna que sustentan a la sociedad, pero además son sitios de recarga de acuíferos⁽³⁾, los que favorecen la realización de labores productivas en la cuenca baja. Sin embargo el uso sin orden de los pastizales ha tenido repercusiones de grandes dimensiones como erosión del suelo, disminución de diversidad de flora y fauna así como una baja producción animal. Para lograr un conocimiento continuo de la tendencia de la condición del pastizal que permita regular el uso, se requiere utilizar metodologías de uso sencillo y confiables, capaces de ofrecer una valoración cualitativa de la condición del pastizal, por ello, en este estudio se contrasta la metodología de "salud del pastizal"⁽⁴⁾ con mediciones cuantitativas realizadas independientemente, para establecer el grado de confianza de esta metodología.

El seguimiento de las pérdidas de suelo y productividad del agostadero son necesarias para la toma de decisiones de mejoramiento y recuperación del mismo. Debido a la complejidad en estas determinaciones, se han desarrollado herramientas cualitativas, sencillas y de bajo costo, las cuales pueden ser útiles para la toma de decisiones⁽⁵⁾.

Recientemente un panel de expertos de la "Society for Range Management" y el "National Research Council" propusieron que la salud de los pastizales se puede determinar por medio de la evaluación del potencial ecológico de un sitio para conservar los recursos, a través de una serie de indicadores de procesos ecológicos y por la estabilidad del sitio. Con base en estas recomendaciones, se desarrolló un método cualitativo para evaluar la salud de los pastizales en un punto específico del tiempo, con el uso de 17 indicadores enmarcados en tres atributos: estabilidad del suelo y sitio, funcionalidad hidrológica e integridad biótica^(4,5).

Sin embargo, es necesario que dichas metodologías sean comparadas y validadas con el uso de métodos de evaluación cuantitativos. La correspondencia entre métodos cualitativos y cuantitativos sirve tanto para hacer ajustes metodológicos, como para dar certeza y confiabilidad. Por ello, el presente estudio tuvo por objetivo el validar el uso de métodos cualitativos, y compararlos con estudios de tipo cuantitativo, bajo la hipótesis de que ambos deberán corresponderse entre sí.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el estado de Zacatecas, el cual se localiza entre los 25°07'- 21°01' N y 100°43'-104°22' O. Cuenta con una superficie de 7'553,930 ha que representan el 3.8 % de la superficie territorial del país⁽⁶⁾.^. El clima de acuerdo con Köppen corresponde al tipo B (secos) en el 80 % de la superficie, C (templados) en 19 % y A (cálido húmedos) en 1 %⁽⁷⁾.

La vegetación de Zacatecas incluye siete tipos de vegetación⁽⁸⁾: bosque de coníferas y coníferas latifoliadas, latifoliadas, matorral xerófilo, mezquital, selva caducifolia y sub-caducifolia y pastizal; entre los cuales está el mediano abierto, objeto de este estudio.

El pastizal mediano abierto se localiza en clima seco templado, con verano cálido, clasificado como BC₁kw; temperatura media anual de 15 a 18 °C y precipitación promedio anual de 355 mm⁽⁹⁾. Ocupa principalmente terrenos que presentan pendientes de 0 a 40 %, es decir ondulados, suavemente ondulados, suavemente quebrados o cerriles y escarpados, con relieve normal a excesivo. Las características de sus suelos son: ígneos y calizos, texturas arcillosa, franco arenosa, franco arcillosa, estructura granular y bloque sub-angular; color castaño rojizo o grisáceo claro, los cuales presentan erosión hídrica laminar ligera y eólica. Las principales especies que caracterizan a esta comunidad vegetal son Bouteloua gracilis (Willd. ex Kunth) Lag. ex Steud., B. Curtipendula (Michx.) Torr., B. Hirsuta Lag., Lycurus phleoides Kunth., Buchloe dactyloides (Nutt.) Engelm, Aristida wrigthii (Nash) Setaria macrostachya Kunth^(9). Geográficamente se distribuye desde los municipios de Sombrerete, Miguel Auza y Juan Aldama, hasta llegar al municipio de Pinos, Zacatecas.

 

Estudio de campo

El muestreo consideró 17 indicadores considerados para pastizal mediano abierto. Los sitios estudiados, en su mayoría se localizan, en la parte central del Estado, entre las coordenadas: 25° 09', 21° 04' N; y 100° 49', 104° 19' O⁽⁸⁾ Los sitios de pastizal mediano abierto se ubicaron por medio de los mapas del inventario nacional forestal de la UNAM⁽¹⁰⁾.

Se seleccionaron, al azar, 34 sitios para realizar la evaluación de la salud del pastizal mediano abierto. En principio dentro de cada sitio ecológico (localidad) estudiado se ubicó al de mayor calidad (mejor condición ecológica del sitio), es decir un tipo de tierra con características físicas específicas con capacidad para mayor diversidad y producción vegetal, así como mayor capacidad de respuesta al manejo ecológico, considerándose estos como sitios de referencia para posteriormente compararse con los demás puntos muestreados de la misma localidad. Ce estableció la ubicación geográfica para cada sitio por medio de un GPC marca Garmin®, con 3 m de precisión, con el fin de realizar un análisis espacial.

Las evaluaciones realizadas en cada sitio seleccionado consistieron en mediciones categóricas de campo, en las cuales se asignaron valores del tipo de vegetación y atributos del ecosistema, de acuerdo con los 17 indicadores establecidos en la metodología utilizada⁽⁴⁾, en donde se señala que la salud del pastizal puede resumirse en tres atributos:

1) Estabilidad del sitio/suelo: que es la capacidad de un sitio para delimitar la redistribución y pérdida de los recursos del suelo (incluyendo nutrientes y material orgánico) por el agua y viento. 2) Funcionalidad hidrológica, que es la capacidad de un sitio para capturar, almacenar y liberar algo del agua de lluvia, escurrimientos y nieve (cuando aplique), resistir una reducción en esta capacidad y recobrar esta capacidad después de una degradación. 3) Integridad biótica, que es la capacidad de un sitio para mantener características funcionales y una estructura de las comunidades en un contexto de variabilidad normal, resistir la pérdida de esa función y estructura debido a un disturbio, y recobrarse después del mismo.

Con el fin de obtener un valor categórico de cada uno de los indicadores de la salud, se utilizó una escala ordinal asignando un valor ascendente a partir de uno, el cual se otorga a una condición extrema (1) seguido por el intervalo de moderada a extrema (2), de moderada (3), de ligera a moderada (4) y, de nula a ligera (5), a cada uno de los 17 indicadores (Cuadro 1) de la salud del pastizal a todos los sitios muestreados y sus repeticiones, usando como referencia el sitio ideal ya seleccionado previamente.

 

Análisis de la información

Con la información obtenida se realizó un análisis de componentes principales para cada sitio, de los cuales se seleccionaron los tres primeros componentes que son los de mayor aportación y que mejor explican la varianza⁽¹¹⁾. Cada componente se denominó de acuerdo a los valores predominantes de las variables (magnitud de los vectores característicos o eigenvectors); posteriormente, se obtuvieron los nuevos valores de cada sitio con el uso de los componentes, y estos se asociaron con sus coordenadas geográficas para elaborar un semivariograma, el cual se calculó en el programa GS+⁽¹²⁾, y de esta manera se verificó la correlación espacial. Posteriormente se elaboraron mapas en IDRISI⁽¹³⁾ para extrapolar los resultados hacia las áreas no muestreadas del pastizal mediano, y presentando los resultados a nivel de Municipio, lo que proporciona una mayor precisión a la metodología utilizada y permite su comparación con otros estudios cuantitativos.

 

Validación de la información

Para realizar la validación de los resultados, se utilizaron estimaciones de tipo cuantitativo, elaboradas en estudios previos, que correspondieran con la definición de los componentes principales estimados. En el caso de este estudio, los tres primeros componentes se consideraron mayormente influenciados por la salud general del pastizal, el escurrimiento y la erosión hídrica, basados en la magnitud de los vectores característicos.

Para el caso de la comparación de cada componente principal se utilizaron mapas elaborados de investigaciones previas para el estado de Zacatecas^(1,14). Dado que el primer componente se definió como el que hace referencia a la "salud general del pastizal", su contraparte cuantitativa utilizada fue el "índice de vegetación de diferencia normalizada" (NDVI, por sus siglas en inglés)⁽¹⁵⁾. El NDVI es un índice que fue originalmente propuesto como un medio para estimar biomasa verde⁽¹⁵⁾, ya que es un indicador de la cantidad de vegetación existente y qué tan verde es en ese momento. El NDVI se obtiene a partir de imágenes de satélite y relaciona la reflexión en la región roja (absorción máxima cercana a la clorofila α) y la región del infrarrojo cercano (NIR) a través de la siguiente expresión: NDVI = (NIR-ROJO) / (NIR+ROJO), en la imagen de satélite. Este índice representa la diferencia en la absorción y reflexión de la longitud de onda del rojo, la cual es fuertemente absorbida por la vegetación verde, y la longitud de onda del infrarrojo cercano, la cual es fuertemente reflejada por la vegetación verde⁽¹⁶⁾.

Las bases de la relación entre el NDVI y la biomasa verde parecen estar relacionadas con la cantidad de radiación fotosintéticamente activa absorbida por el dosel⁽¹⁷⁾. El intervalo de valores del NDVI va de -1 a 1; valores grandes de este índice indican que la superficie de la tierra está cubierta con vegetación densa y saludable, es decir, que no presenta estrés por déficit de humedad, plagas o enfermedades, mientras que valores negativos indican la presencia de nubes, nieve, agua o suelo desnudo⁽¹⁸⁾. Las imágenes de NDVI que se manejaron corresponde a la suma de imágenes durante diez días (compuestos decenales). Para este estudio se utilizaron las imágenes de la temporada de crecimiento vegetativo para obtener los valores de este índice⁽¹⁴⁾.

 

Escurrimiento

El método usado fue el de la determinación de la lámina escurrida⁽¹⁹⁾. Con la información de la precipitación pluvial (PP en mm) y el escurrimiento superficial expresado como lámina escurrida, se estimó el coeficiente de escurrimiento (CE) y la lluvia umbral para iniciar el escurrimiento (P₀), de acuerdo con el parámetro del modelo lineal de escorrentía propuesto por Blackburn et al⁽²⁰⁾:

Lesc= CE(PP-P₀)

Donde L_esc= lámina de escurrimiento medida (mm); CE= coeficiente de escurrimiento (adimensional); PP= precipitación (mm); P₀= precipitación necesaria para iniciar el escurrimiento (mm).

El coeficiente de escurrimiento se estimó a partir de la lámina escurrida en varios lotes experimentales, que son sitios de 3 X 22 m (66 m²) diseñados para colectar el agua de lluvia escurrida, ubicados en sitios contrastantes del estado de Zacatecas, que son los municipios de Tabasco y Pánuco. Para generar los valores del CE y P₀, se utilizaron los datos colectados en dichos lotes, los cuales se derivaron de mediciones de escurrimiento in situ durante varios ciclos de 1986 al 2004⁽²¹⁾. Con la información obtenida, se hizo un análisis de regresión lineal, utilizando el paquete de computo SAS⁽¹¹⁾. Con el modelo se generó un mapa que muestra el escurrimiento para el pastizal mediano abierto de Zacatecas.

 

Erosión hídrica potencial

Para estimar los niveles de erosión hídrica en Zacatecas⁽²²⁾ se utilizó la ecuación universal de pérdida de suelo (USLE)⁽²³⁾, la cual considera los siguientes factores:

E= RKLSCP

En donde E es la erosión (t/ha/año), R es el factor de erosividad de la lluvia (MJ-mm/ha-h), K es el factor de erodabilidad del suelo (t-ha-h/MJ-mm-ha), L es el factor de longitud de la pendiente (adimensional), S es el factor de grado de la pendiente (adimensional), C es el factor de la vegetación (adimensional) y P es el factor de práctica mecánica de control de la erosión (adimensional).

Un mapa de erosión potencial permite detectar los sitios de mayor vulnerabilidad a la erosión y es fácil de construir, ya que elimina la necesidad de conocer el estado actual de los cultivos, vegetación nativa y las prácticas mecánicas realizadas al suelo. Esto quiere decir que los componentes de vegetación (C) y el factor de práctica mecánica (P) no se incluyen en la construcción de un mapa de erosión potencial, quedando la ecuación como sigue:

E= RKLS

El producto final es un mapa categorizado de valores de erosión hídrica que va desde 0 hasta valores mayores a 50 t/ha. Aunque el mapa generado consiste de valores continuos, para facilitar su manejo y uso posterior, se decidió generar categorías predominantes, lo que simplifica la información, pero además crea una idea de áreas que tienen el mismo riesgo de ser afectadas por la erosión hídrica.

 

Coincidencias entre mapas

Para interpretar la coincidencia de los mapas analizados y los componentes principales convertidos a mapas, se comparó el componente principal uno, el cual representó la salud del pastizal contra un mapa de NDVI. El componente principal dos, que representó el escurrimiento superficial, contra otro de escurrimiento superficial estimado y el componente principal tres, que representó la erosión hídrica, contra un mapa de erosión hídrica potencial. Se trató de ajustar cada mapa al mismo número de clases y valores, de manera que existieran coincidencias entre ellos. Los valores numéricos se analizaron mediante una prueba de Ji-cuadrada para valorar las diferencias. Las coincidencias geográficas se compararon mediante el programa IDRISI⁽¹³⁾.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Figura 1 se presenta la ubicación espacial de los muestreos en campo sobre la evaluación del estado actual de la salud en 34 sitios del pastizal de Zacatecas.

 

Atributos de la salud del pastizal

De acuerdo a los valores numéricos obtenidos con el uso de la metodología cualitativa para la evaluación de la salud del pastizal, el atributo ecológico que se aprecia más deteriorado es la integridad biótica (IB) descrita por los indicadores 8 y 9 (resistencia de la superficie del suelo a la erosión y pérdida de la superficie) y del 11 al 17 (compactación, grupos funcionales-estructurales, mortalidad de plantas, cantidad de matillo, producción anual, plantas invasoras y capacidad reproductiva de perennes) (Cuadro 1). Esto se corroboró por observación de campo, ya que en todos los predios se constata que los pastizales son sometidos al sobrepastoreo, el cual disminuye la cobertura vegetal y las plantas de mayor preferencia o palatabilidad por los diferentes tipos de ganado que pastorean libremente en cada sitio⁽²⁴⁾. Este atributo considera indicadores de suelo, pero se enfoca a los efectos de la disminución de diversidad, disminución de mantillo como fuente de materia orgánica, baja producción de materia seca, la presencia de plantas invasoras y la baja producción de perennes como pastizales, causado principalmente por una carga animal excesiva, y que repercute en la disminución de producción de materia seca, lo que es fundamental para la función productiva del pastizal.

El segundo atributo más afectado fue la estabilidad del suelo (ES) descrita por los indicadores 1 al 6 (canalillos, patrones de escurrimiento, pedestales y terracetas, suelo desnudo, canales y deposiciones de suelo) y 8, 9, 11 (ya mencionados) (Cuadro 1). Todo este conjunto de indicadores conducen a mostrar dos efectos principales que afectan el suelo y que están íntimamente ligados, la pérdida de la capa superficial, la que al ser arrastrada, disminuye la infiltración y favorece el escurrimiento, provocando la inestabilidad del sistema suelo, lo cual fue corroborado al compararse con los sitios de referencia, de acuerdo a la metodología.

El tercer atributo y el que mostró menor afectación, es la funcionalidad hidrológica (FH) descrita por los indicadores 1 al 5, (ya mencionados) el 7 (movimiento de mantillo) y del 8 al 11 (ya mencionados) y 14 (cantidad de mantillo) (Cuadro 1). El menor efecto observado en la FH, se explica por la reducida pendiente que presenta el pastizal mediano abierto, pero la preocupación mayor es la falta de cobertura vegetal que disminuye cada vez más, el arrastre de mantillo, ya que gran parte del agua de lluvia se escurre y no se infiltra y que conduce a una pérdida de fertilidad, lo que provoca daños en el pastizal, al alterar la composición de la comunidad vegetal (indicador 10, exclusivo de este atributo) y la capacidad de permitir la infiltración y favorecer el escurrimiento.

Estos resultados advierten que la disminución de la cobertura vegetal está afectando tanto la estabilidad del suelo como la funcionalidad hidrológica. El efecto del sobrepastoreo sobre la estabilidad del suelo y su impacto en la erosión hídrica ha sido documentado con anterioridad⁽²⁵⁾. Cualquier intervención tecnológica dirigida a reducir el impacto del sobrepastoreo, como el uso de sistemas de pastoreo, contribuirá a la disminución del deterioro que actualmente sufre el pastizal. En general, el resultado global de la aplicación de la metodología, de acuerdo con los datos recabados de los 34 sitios estudiados, el promedio de valores obtenidos en una escala de uno a cinco, es de tres, lo que lo ubica en una salud media (promedio). Esta podría considerarse una limitante de la metodología de salud de pastizal, ya que el diagnostico se reduce a una categoría promedio, sin poder mostrar la variación espacial. El análisis espacial realizado, permite visualizar el estado de salud del pastizal a nivel de Municipio, como se presentará adelante.

 

Comparación de métodos

Para complementar la información observada por la metodología de Pellant et al⁽⁴⁾ y facilitar el análisis de los 17 indicadores, se utilizó un análisis multivariado de componentes principales. Se decidió utilizar únicamente los primeros tres componentes principales (Cuadro 2) por ser los de mayor aportación y que mejor explican la varianza. Coincidentemente y de acuerdo con la magnitud y participación de cada uno de los indicadores, dichos componentes hacen referencia a los problemas más importantes del pastizal de Zacatecas, como son: la salud del pastizal el escurrimiento superficial y la erosión hídrica.

Los tres primeros componentes resumen el 68 % de la varianza total, resaltando el primero con un 52 %. Para interpretar el significado de cada uno de los componentes se utilizaron los valores de los vectores característicos asignados a cada indicador (Cuadro 2).

 

Salud del pastizal (componente principal uno)

El primer componente principal calculado incluyó variables de suelo, agua y vegetación, los cuales hacen referencia, de forma general, a la salud del pastizal. A partir de los valores estimados de cada vector característico asignado a cada uno de los 17 indicadores, los cuales variaron de 0.15 a 0.31, que al ser valores muy semejantes, es una indicación de que todos están involucrados y representan la salud general del pastizal, por lo que se decidió considerar este componente de esta manera.

Una vez estimado el mapa a partir del primer componente principal, con el sustento de un semivariograma, se infiere que los municipios que cuentan con pequeñas áreas de muy buena salud del pastizal son Sombrerete y Pinos.

Los municipios que cuentan con áreas extensas en media y buena salud del pastizal son: Sombrerete, Sain Alto, Fresnillo, Calera, Zacatecas, Genaro Godina, Cuauhtémoc, Villa García, Pinos, Monte Escobedo, Atolinga, Tepechitlán, Téul de González Ortega, Villa Nueva y Chalchihuites.

Los municipios con áreas de salud pobre son: Francisco Murguía, Río Grande, Saín Alto, Fresnillo, Valparaíso, Jerez, Cañitas de Felipe Pescador, Villa de Cos y Monte Escobedo, Miguel Auza, Juan Aldama, Francisco Murguía, y pequeñas áreas de Río Grande, Pánuco, Pánfilo Natera y Pinos.

La superficie asignada a cada categoría muestra que la mayor superficie corresponde a la categoría media (Cuadro 3), seguida por la categoría buena, muy buena y pobre, respectivamente. Para el periodo en que se realizó la evaluación (2007), los valores de la categoría pobre representaban sólo 3.5 % del total. Esto debe considerarse en el contexto temporal debido a que las condiciones de clima varían a través del tiempo aun dentro de cada localidad. Los resultados indican que el estado de salud del pastizal, en general, se encuentra en una condición media, siendo el componente suelo el más afectado por disminución de la cubierta vegetal debido al sobrepastoreo, el cual ha sido evidenciado en Zacatecas por la excesiva carga animal utilizada. Dicho sobrepastoreo se estimó en 140 con valores de coeficiente de agostadero promedio para el pastizal mediano abierto de 12 ha/UA en 2007⁽²⁴⁾. Sin embargo, no se debe olvidar el efecto de la sequía que afecta comúnmente los pastizales de este Estado. En el año 2011, la Comisión Nacional del Agua reportó que el 40 % del territorio nacional registró el peor año con sequía en los últimos setenta años⁽²⁶⁾ y cuyo inicio fue desde 2009 y se mantuvo hasta 2012. Este periodo de sequía afectó sensiblemente la disponibilidad de forraje y el inventario animal, por lo que no se debe descartar la participación del clima en la disminución de la cubierta vegetal. Dicha disminución incrementa el escurrimiento superficial y, por consiguiente, acelera la erosión hídrica. Esta tendencia se observa mayormente en las áreas de pastoreo comunal del Estado.

 

Escurrimiento superficial (componente principal dos)

El segundo componente hace referencia al escurrimiento superficial, porque contiene vectores característicos de valor alto, que representan características de drenaje superficial como son la formación de canalillos y cárcavas, los cuales, por su valor numérico positivo, contribuyeron a incrementar los valores de escurrimiento. Por el contrario los vectores característicos de menor ponderación, los cuales influyeron en la disminución del escurrimiento, son la presencia de mantillo o retención natural de agua, el cual actúa como barrera y frena el escurrimiento superficial; asimismo, el escurrimiento fue disminuido por la presencia de plantas como los arbustos, que también contribuyeron con residuos sobre la superficie del suelo, contribuyendo a la disminución del escurrimiento superficial.

La pérdida de suelo por escurrimientos superficiales depende tanto de la cantidad, como de la intensidad de la lluvia. Los municipios que presentan las áreas de bajo escurrimiento superficial son: Saín Alto, Fresnillo y Cañitas de Felipe Pescador y pequeñas áreas de Río Grande y Valparaíso.

Los municipios que muestran las áreas de alto escurrimiento superficial son: Juan Aldama, Francisco Murguía, Pánuco, Veta Grande y una extensa área de Río Grande y Pinos. El Cuadro 4 muestra las hectáreas y clases de escurrimiento superficial. Los valores más altos de superficie con escurrimiento es la clase de escurrimiento medio y bajo, los valores alto y muy alto presentan superficies de menor tamaño.

 

Erosión hídrica (componente principal tres)

El tercer componente se denominó erosión hídrica, debido a que los valores de los vectores característicos de mayor ponderación positiva, son el suelo desnudo, la pérdida de suelo y la presencia de mantillo; el primero es el indicador de máxima erosión potencial y se corrobora con la presencia del indicador de pérdida de suelo; por otro lado la presencia de mantillo, reduce el escurrimiento e incrementa la cobertura y disminuye la erosión. Por otro lado, los valores característicos negativos, que son la presencia de plantas invasoras, presencia de cárcavas, canales, canalillos, y la capacidad reproductiva (presencia de macollos y material presente con semilla); todo esto último muestra que la disminución de los mismos, contribuye a reducir los valores de erosión hídrica y, por el contrario, su presencia incrementa los valores. Sin embargo, nos indica que no son elementos que contribuyen directamente en el proceso erosivo, del pastizal de Zacatecas en particular, y que la erosión hídrica presente en el pastizal mediano abierto, es principalmente del tipo laminar, sin la influencia directa de canales o cárcavas, que son comunes cuando los niveles de erosión hídrica son más altos.

Los valores numéricos de erosión hídrica variaron poco entre las categorías. Sobresale la categoría baja, seguido de la clase alta (extremos), con valores numéricos intermedios no muy distantes entre sí (Cuadro 5). Esto es una indicación que el proceso erosivo, aunque constante, no genera grandes valores. Valores máximos medidos en áreas de pastizal mediano abierto de Zacatecas, son del orden de 7 t/ha⁽²⁷⁾, por lo que se presentan valores bajos constantes. Dado que la capa de suelo susceptible de ser afectada por la erosión es de tamaño reducido, los valores medidos de erosión son de baja magnitud, subestimando de esta manera, el nivel de degradación real que se presenta en la zona y debe tomarse en cuenta el nivel de degradación previo de los sitios observados.

 

VALIDACIÓN DE METODOLOGÍA

Salud del pastizal

Para validar los resultados de aplicación de la metodología de salud del pastizal y la distribución espacial generada a partir de los componentes principales, se comparó la Figura 2 (derecha), con la imagen izquierda, la cual representa la medición de la biomasa verde de la vegetación nativa evaluada mediante el NDVI. La coincidencia entre ambas imágenes representa un 59.2 % del total (Figura 2, izquierda). El valor de coincidencia categórica no fue diferente entre mapas (Ji-cuadrada, P>0.05) (Cuadro 4). Esto nos indica una distribución semejante de valores entre un mismo número de categorías. Sin embargo, para fines de validación de la metodología, el valor más importante es el de la coincidencia numérica por ubicación geográfica. El valor obtenido resultó semejante al estimado de varianza que representa el primer componente principal, el cual fue de 52.5 %. Esto solo se menciona como una relación del alcance explicativo del primer componente, y no corresponde en ningún modo a una relación numérica esperada. Sin embargo, sí ayuda a comprender que un valor explicativo mayor del primer componente ayudaría a que la coincidencia hubiera sido mayor. Esto implica también la importancia de un mayor número de sitios de muestreo, lo que mejora la evaluación y contribuye a generar componentes principales que representen mayor porcentaje de varianza. Por otro lado, cabe mencionar que la salud hace referencia al conjunto suelo, agua y vegetación, y que al no contar con un mapa especifico que presente la condición temporal del pastizal, se utilizó el mapa de NDVI, el cual estima una disminución o incremento del verdor de las plantas del pastizal, y aunque representa la suma de tres años, y resume en ellas el final del año (primera decena de octubre), el mapa representa sólo un acercamiento al complejo denominado salud general del pastizal. Las coincidencias se presentaron en los sitios más estables, en términos de productividad, y con esto se corrobora que ambos métodos expresan una misma condición del pastizal. Por lo anterior, se considera que al margen del mapa de referencia que se haya utilizado, la conversión a mapas por la vía del análisis de componentes principales, puede ayudar a precisar los resultados generados por la metodología utilizada, y puede colaborar para expresar de manera espacial, la toma de decisiones, dirigida a un sitio especifico, para la gestión del pastizal.

La validación del siguiente mapa generado por el segundo componente principal, que representa el escurrimiento superficial del pastizal de Zacatecas, fue comparada con la Figura 3 (izquierda) calculada mediante el componente principal y la estimación de escurrimiento generada por balance hídrico (derecha). La coincidencia en los valores de superficie por categorías no presentó diferencias (Ji-cuadrada, P>0.05) (Cuadro 4); sin embargo, la coincidencia categórica y su localización geográfica, representó 31.2 %. Al igual que el anterior, el valor obtenido es mayor que la varianza representada por el segundo componente principal (9.6 %). Además, como en el componente principal anterior, la indicación de disminución de coincidencia espacial corresponde, exclusivamente, a una menor capacidad del segundo componente principal para explicar la varianza. La interpretación de los componentes principales y su ubicación geográfica ayudan a una mejor interpretación de los resultados de la metodología de salud del pastizal, y pueden ayudar a tomar decisiones de gestión como la rehabilitación del pastizal.

Para la validación de la erosión hídrica se comparó la Figura 4 (derecha) calculada mediante el uso de los componentes principales. Igual que en los casos anteriores, los valores categóricos no fueron diferentes (P>0.05). La coincidencia categórica y su localización geográfica fue de 17.3 %. En este caso el valor está por encima del que representa el tercer componente principal (6 %). Al igual que los anteriores componentes, existe una relación entre las coincidencias con los mapas usados como referencia; en este caso de la erosión hídrica potencial y el generado por el tercer componente principal y el porcentaje de varianza explicado por el mismo. A medida que disminuyó la capacidad explicativa del mismo, disminuyeron las coincidencias. A medida que los componentes engloben una mayor cantidad de la varianza de los datos, ayudarán a explicar mejor los resultados y contribuirá a ubicar sitios no incluidos en el estudio. Esto último, en referencia a la posibilidad de representar geográficamente el estado de salud, representa una ventaja que puede complementar los estudios de monitoreo del pastizal. Esto significa una ampliación de los alcances de una metodología puntual y permite el uso de información adicional de estudios previos, ya sea de índole espacial o general. Esto hará posible además, utilizar herramientas como los sistemas de información geográfica, imágenes de satélite, etc., lo que mejorará el entendimiento de la condición temporal del pastizal, la gestión de la intervención tecnológica dirigida a sitios específicos de interés, de mejor capacidad de respuesta o productividad y una mayor eficiencia en el uso de recursos escasos.

 

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES

De acuerdo con la metodología para determinar la salud actual del pastizal mediano abierto en el estado de Zacatecas, se ubica en el valor de tres, en la escala de uno a cinco, lo que representa una condición de salud media, en el año en que se realizó el estudio. La coincidencia entre mapas generados por componentes principales y mapas de referencia fue de 59.2, 31.2 y 17.2 %, lo que equivale a la varianza estimada por los componentes principales y permitió validar la correspondencia entre ambos. La semejanza de valores da confianza sobre el uso de una metodología cualitativa de aplicación rápida, confiable y económica. Una implicación del estudio realizado es la posibilidad de ampliar los resultados hacia sitios ecológicos similares no muestreados, y facilitar la incorporación de los resultados a análisis de tipo espacial, que permitan dirigir la intervención tecnológica hacia sitios específicos de interés, con lo que se puede mejorar la eficiencia del uso de recursos escasos.

 

LITERATURA CITADA

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