7.5, alto potencial de manejo sostenible mediante rotaciones adecuadas. Sin embargo las acciones para prevenir los efectos del sobrepastoreo, no siempre son suficientes para mitigar las consecuencias devastadoras de las sequías, las cuales son exacerbadas por el cambio climático.]]>
7.5, high potential for sustainable management, with appropriate rotations. It must be considered that the actions to prevent the effects of overgrazing, not always are enough to mitigate the overwhelming consequences of droughts, which are exacerbated by climate change.]]>
Hydro-environmental assesment and grazing capacity valoration by thermo-pluviometrics indicators
Leopoldo Villarruel-Sahagúna,b, Enrique Troyo-Diégueza, Oscar G. Gutiérrez-Ruachob, Alejandra Nieto-Garibaya, Martín Esquedac, Peter Ffolliotd, Bernardo Murillo-Amadora, Gilberto Solís-Garzae
a Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste, SC (CIBNOR). Calle Instituto Politécnico Nacional 195, Colonia Playa Palo de Santa Rita Sur. 23096 La Paz, B.C.S. México. etroyo04@cibnor.mx. Correspondencia al segundo autor.
b Universidad Estatal de Sonora (UES). Hermosillo, Son. México,
c Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Hermosillo, Son. México.
d School of Natural Resources, University of Arizona, Tucson, AZ. USA.
]]> e Universidad de Sonora. Unidad Regional Centro. UNISON. Hermosillo, Son. México.
Recibido el 25 de octubre de 2012.
Aceptado el 17 de julio de 2013.
Resumen
Para un manejo sustentable de una superficie de pastoreo, es necesario conocer la estrategia de la naturaleza para sostener el pastizal. En consecuencia, los esquemas de manejo deben fundamentarse en programas de caracterización ambiental y de seguimiento adecuados. Con la finalidad de contar con un instrumento de apoyo para el diagnóstico de agostaderos, se propone la aplicación del indicador de disponibilidad hidroambiental (IDHA), con escala de 0 a 10. Según la aplicación del IDHA en 36 localidades de Sonora, cinco de las mismas (13.9 %) fluctuaron de 0 a 2.5, por lo que sus pastizales son altamente vulnerables a las sequías, con pocas posibilidades de manejo; 20 (55.6 %) oscilaron de 2.5 a 5, para las que se sugiere manejo con restricciones severas; once (30.5 %) fluctuaron de 5 a 7.5, para las que se propone manejo sostenible con rotaciones adecuadas y prevenciones durante la sequía, y ninguna de las localidades alcanzó valores de IDHA > 7.5, alto potencial de manejo sostenible mediante rotaciones adecuadas. Sin embargo las acciones para prevenir los efectos del sobrepastoreo, no siempre son suficientes para mitigar las consecuencias devastadoras de las sequías, las cuales son exacerbadas por el cambio climático.
Palabras clave: Indice hidro-ambiental, Coeficiente de agostadero, Pastizales, Zonas áridas.
Abstract
]]> For a sustainable management of grazing lands, is necessary to know the strategy of nature to sustain the grassland, in consequence, the management schemes must be based in programs related to an environmental characterization and adequate monitoring. With the aim to develop a tool to support the diagnosis of grasslands, we hereby propose the application of the Hydro-Environmental Availability Index (HEAI), with scale from 0 to 10. According to the application of HEAI in 36 localities of Sonora, Mexico, five of them (13.9 %) fluctuated from 0 to 2.5, in consequence, their grasslands are highly vulnerable to drought, with very low possibilities for management. Twenty (55.6 %) oscillated from 2.5 to 5, suggesting a management with severe restrictions. Eleven (30.5 %) fluctuated from 5 to 7.5, proposing a sustainable management with adequate rotations and preventions during a drought, and none of localities reached values for HEAI > 7.5, high potential for sustainable management, with appropriate rotations. It must be considered that the actions to prevent the effects of overgrazing, not always are enough to mitigate the overwhelming consequences of droughts, which are exacerbated by climate change.Key words: Hydro-environmental index, Sustainable management, Grazing lands, Arid zones.
INTRODUCCIÓN
Los problemas derivados de la escasez de agua en zonas secas han demostrado la interdependencia del ecosistema con las comunidades que las habitan(1). La actividad ganadera en agostaderos de dichas zonas genera beneficios económico-productivos. 0in embargo, el manejo no planificado y la sobreexplotación de los recursos naturales han ocasionado erosión, agotamiento del agua y en algunos casos desertificación irreversible(2). La ordenación y rehabilitación de agostaderos y pastizales pueden concretarse de manera expedita en pequeñas cuencas unitarias, lo que facilita la integración de avances y resultados en el mosaico de una cuenca fluvial. La ordenación y manejo de cuencas implica la aplicación de estrategias a través de una coordinación interinstitucional en el sistema-cuenca. Desde esta perspectiva, el manejo integrado y el ordenamiento ecológico son instrumentos útiles para enfrentar los problemas ambientales(3), por medio de la aplicación de políticas de desarrollo sostenible, privilegiando el valor estratégico del recurso hídrico(4). Un factor que merma el interés por proyectos de manejo de cuencas y agostaderos es la falta de resultados cuantitativos de los efectos benéficos(2), en virtud de que los proyectos tradicionales no valoran la condición inicial y final con indicadores que midan los resultados(1,3).
Los ecosistemas de pastizales son rentables cuando su manejo considera la capacidad de carga natural del terreno, la cual se asocia a la fertilidad del suelo, precipitación y capacidad de retención de humedad(4). 0egún Hanselka y Kilgore(5), existen tres tipos de manejo para clasificar los sistemas de pastoreo: (a) método de pastoreo continuo, (b) sistemas de rotación diferida y (c) sistemas de corta duración.
Para el manejo sostenible de pastizales en zonas secas, el balance del agua debe analizarse en función de la disponibilidad hídrica resultante de la relación edafo-ambiental precipitación-evaporación-retención de humedad(4). Dichos ecosistemas enfrentan periodos normales de déficit hídrico, pero también periodos anormales cuando se prolongan de manera extraordinaria, convirtiéndose en sequías. Los efectos de una sequía y su impacto dependen de las precipitaciones y de la oscilación térmica(6). En el sector pecuario, la escasez de pastos y la necesidad de forraje almacenado y piensos para mantener el ganado están provocando pérdidas económicas en el norte, centro-norte y noroeste del país(4). De acuerdo con la normatividad vigente en México, la Norma Oficial Mexicana NOM-020-RECNAT-2001(7) establece los procedimientos y lineamientos que deben observarse para la rehabilitación, mejoramiento y conservación de los terrenos forestales de pastoreo. En la norma citada, se indica que "la sequía puede considerarse como la disminución de las precipitaciones de una región respecto del valor normal en un periodo de tiempo, lo que crea u na escasez de agua para los diferentes usos: de almacenamiento, agrícola, ganadero, municipal, industrial, etc. y para el ambiente: ríos, aguas subterráneas, humedad del suelo".
Según Crespo-Pichardo(8), la sequía es un fenómeno que comienza y termina de maneras no bien definidas, que su impacto es variado y que involucra diferentes variables, además de una deficiencia de precipitación. Para dicha condición se ha desarrollado más de una concepción. Entre los métodos reportados para la valoración de la sequía, el Índice de Severidad de Sequía de Palmer (ISSP)(9) se utiliza ampliamente en el mundo, toda vez que la investigación de sus aplicaciones para evaluar las sequías se realiza para diferentes condiciones ambientales; una de sus desventajas es el caudal de información que requiere, alrededor de 20 variables, por lo que su uso se dificulta cuando no se dispone de suficiente información climática.
MATERIALES Y MÉTODOS
]]> Para la valoración del régimen pluviométrico de zonas con pastizales en el estado mexicano de Sonora, se aplicó el Índice de Disponibilidad Hidro-Ambiental (IDHA), el cual es una modificación del Índice de De Martonne(10). El IDHA fue aplicado con fines comparativos para el análisis de la sensibilidad hídrica de 36 estaciones meteorológicas (localidades) en Sonora (datos obtenidos de CLICOM(11)), de utilidad para la toma de decisiones relativas al manejo de pastizales, mediante la ecuación (1):
Donde: IDHA es el índice de disponibilidad hidro-ambiental, pp es la precipitación mensual en mm, t es la temperatura media mensual (oC) y Ke es un coeficiente adimensional de ajuste de escala, con valor de 0.306, el cual fue aplicado con la finalidad de alcanzar una mayor resolución que el índice de De Martonne. A su vez, para complementar el análisis de la condición hídrica, el Índice de Sequia Hidro-Ambiental (ISHA) se calculó mediante la siguiente expresión (Ecuación 2):
Donde: ISHA es el índice de sequía hidro-ambiental; Ka= 10, es una constante que define el límite superior de escala (ordenada al origen) y que determina el complemento escalar de ISHA e IDHA.
Una vez estimados IDHA e ISHA, se procedió a graficar los resultados obtenidos y a clasificar las localidades evaluadas por su pluviosidad, con aplicación orientada al manejo de pastizales, de acuerdo con los criterios que se indican en el Cuadro 1.
Con la finalidad de corroborar la funcionalidad numérica de IDHA y del ISHA, se aplicaron análisis de regresión y correlación con la pluviometría generada por la información disponible para las 36 localidades evaluadas. Asimismo, se revisaron los coeficientes de agostadero (CAg) (hectáreas por unidad animal (UA), por año) determinados por la Comisión Técnico Consultiva para la Determinación Regional de los Coeficientes de Agostadero (COTRCOCA)(12,13) para cada una de las 36 estaciones meteorológicas, se aplicaron análisis de regresión y correlación entre los valores del ISHA y los CAg. Con los datos obtenidos se generaron los mapas de interpolación de la precipitación y de los dos índices mencionados.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A partir de la información obtenida de las 36 estaciones meteorológicas del estado de Sonora (Cuadro 2), se observa que los sitios Tesopaco, San Bernardo, Tezocoma y Minas Nuevas son las que presentaron mayor pluviosidad, con precipitaciones (pp) anuales de 662.2, 710.9, 730.1 y 757.2 mm, respectivamente. Las estaciones más secas fueron Riíto, Puerto Peñasco, Puerto Libertad y Pitiquito, con valores de pp anual de 54.5, 89.5, 102.7 y 245.3 mm, respectivamente.
]]> La deficiencia de agua debida a las bajas precipitaciones se manifiesta de manera más intensa hacia la costa del Mar de Cortés, exacerbándose hacia el noroeste del estado (Figura 1a). En con traste, un a mayor disponibilidad hídrica se hace evidente hacia la zona montañosa del sureste del Estado, la cual se comparte con los estados de Chihuahua y Sinaloa (Figura 1b).De acuerdo con la resolución numérica de los indicadores IDHA e ISHA, las localidades que enfrentan una deficiencia hídrica aguda son Riíto, Puerto Peñasco, Puerto Libertad, Pitiquito, estación 4p6 y Trincheras entre otras, cuyos valores de sequía hidro-ambiental se detallan en el Cuadro 2 y en la Figura 1b y c).
Por otro lado, las desviaciones de la media de IDHA e ISHA se muestran en el Cuadro 3. Dichas localidades se ubican en el noroeste de Sonora, donde prevalecen las condiciones bioclimáticas del desierto de Altar. La localidad 28 (Riíto), es la que enfrenta la sequía hidro-ambiental más severa, con valor de ISHA cercano a 10, el cual representaría la máxima expresión numérica de la sequía.
La dispersión de los resultados estimados para ambos indicadores, considerando las 36 estaciones meteorológicas del Cuadro 2, se muestra en la Figura 2a, donde se diferencian de manera ilustrativa las localidades con déficit hídrico de aquéllas con disponibilidad u oferta hídrica. Se observa que el valor central representativo para el ISHA oscila alrededor de 5.8, en tanto que el valor medio representativo para el IDHA fluctúa alrededor de 4.2. La localidad en la cual se interceptan los valores del IDHA (4.98) y el ISHA (5.02) es la número 30, que corresponde a la Estación 26077, en el municipio de Sahuaripa, en la cual se tiene una precipitación promedio anual de 541 mm. De acuerdo a las tendencias de ambas funciones, se infiere que en las localidades con pp menores son necesarias obras de captación de agua como los represos u otras formas de retención de la misma, ya que dichas construcciones son necesarias para el sostenimiento del ganado en estos sitios, toda vez que la humedad proveniente de la precipitación es insuficiente para el crecimiento y desarrollo de los pastizales(4,12).
Según los resultados de aplicación del índice IDHA (Cuadro 2, Figura 2b), cinco localidades presentaron valores de 0 a 2.5, lo que representa el 13.9 %. Rn dicha superficie los pastizales son altamente vulnerables a las sequias, recomendándose exclusión total para el pastoreo. Por su parte, 20 localidades alcanzaron valores de IDHA que oscilaron de 2.5 a 5, que constituye el 55.6 %, para las que se sugiere manejo con restricciones severas y exclusión total al ganado durante los meses de sequía. Asimismo, once localidades mostraron valores de 5 a 7.5, lo que caracteriza el 30.5 %, para las que se propone manejo sostenible con rotaciones adecuadas y prevenciones durante la sequía; por último, ninguna de las localidades analizadas alcanzó valores de la última categoría, IDHA > 7.5 (Figura 2b).
Para el análisis de la relación entre el IDHA y los coeficientes de agostadero (Cuadro 2) se eliminaron cinco estaciones que no cuentan con datos o que COTRCOCA considera que no son zonas ganaderas(13): Puerto Peñasco, Riíto, Ruiz Cortines, San Bernardo y Tezocoma. Las dos primeras se clasifican como zonas no ganaderas, ya que se encuentran en el noroeste del Estado, en el desierto de Altar y tienen pp muy bajas (promedio histórico de 89.5 y 54.5 mm de total anual, respectivamente). En las otras tres estaciones, aunque las precipitaciones son altas, de más de 500 a 730 mm, COTRCOCA)(12,13) menciona que son zonas donde los terrenos son inaccesibles para el ganado, debido a la topografía irregular y accidentada predominante en dichas localidades (Cuadros 2, 3).
Una primera aproximación al ajuste de los coeficientes de agostadero se realizó mediante análisis de regresión con los valores normales de pp, del cual se obtuvo el modelo logarítmico que se ilustra en la Figura 2c, con R2= 0.4088. Para incrementar el nivel de ajuste, con los datos del Cuadro 2 se realizó un análisis de regresión y correlación entre los valores obtenidos del IDHA y los valores disponibles de los coeficientes de agostadero (Figura 2d). El estadístico R2 indicó que el modelo explica 44.05% de la variabilidad observada para los coeficientes de agostadero en relación a los cambios en el IDHA. Por su parte, el coeficiente de correlación fue igual a 0.66, indicando una relación suficiente entre ambas variables; con un intervalo de confianza de 95%, toda vez que el valor de probabilidad fue de P=0.0015.
Los resultados obtenidos confirman el ajuste significativo estimado por el modelo logarítmico, que describe la relación numérica entre los coeficientes de agostadero y el IDHA. Del anterior procedimiento se generó la ecuación del model o obten ido para el anál isis de localidades en condiciones de clima normal (ccn), el cual se representa mediante la siguiente expresión (Ecuación 3):
En virtud de que la desviación absoluta promedio de los coeficientes de agostadero en relación con la media fue de 4.3 ha, para la aplicación del modelo obtenido en condiciones de cambio climático (que en la zona de estudio se espera cause sequías más intensas y más prolongadas), dicha desviación se consideró en el análisis subsecuente. La ecuación del modelo para la determi nación del coeficiente de agostadero en condiciones de cambio climático (ccc), se representa mediante la siguiente expresión (cuación 4):
]]>
El promedio de los valores ajustados para el coeficiente de agostadero en condiciones normales fue de 24.8 h a/UA, el cual se incrementó a 29.1 ha/UA, para las condiciones de cambi o climático. Los coeficientes de agostadero estimados para ambas condiciones (CAg ccn y CAg ccc) se muestran en el Cuadro 3.
Los sistemas regionales de producción agropecuarios han estado sometidos durante décadas a una serie de políticas paternalistas y con poca o nula participación de la base social en la planificación del desarrollo(1,2). Lo anterior, aunado a una escasa aplicación de programas de manejo y ordenamiento, exacerba la fragilidad de este tipo de ecosistemas y principalmente en los agostaderos, que son ecosistemas dinámicos, capaces de alcanzar estados de equilibrio donde es compatible la explotación y la conservación o, por el contrario, alcanzar estados degradados a consecuencia del excesivo pastoreo(14). En este sentido, en diversos foros se ha debatido y confirmado que para detener y revertir la degradación de los suelos en los agostaderos de cuencas de zonas áridas deben excluirse los factores causantes y modificar su uso y manejo conforme a su potencial productivo(15). Se ha mencionado(16) que además del desabasto de agua y deficiencia hídrica, el problema ganadero es acentuado por la distribución inadecuada del ganado que provoca sobrecarga de los agostaderos y deterioro del potencial forrajero.
Para valorar la condición hidrológica del agostadero y pronosticar eficazmente las sequias, existen métodos como el Índice de Palmer(9) y otros, aunque demandan una amplia gama de variables climáticas, no siempre disponibles para los analistas. La modificación del índice de De Martonne a IDHA, muestra una tendencia numérica mejor asociada y correlacionada a los incrementos de la humedad ambiental generada por la precipitación, en tanto que el indicador complementario, el I0HA, constituye una herramienta para diferenciar local idades y épocas , con respecto a la deficiencia hidrológica consecuente de pp anormalmente bajas y escasas(10). La ventaja del modelo propuesto es la posibilidad de actualizarlo en condiciones de cambio climático.
La distribución de la precipitación en Sonora es típica de las zonas áridas y semiáridas, escasas e irregulares a lo largo del año. La pp que ocurre en el período verano-otoño representa 88 % del total y la de invierno-primavera alrededor del 12 %(11). Conforme a los criterios establecidos por COTRCOCA, para valorar las pp se realizó la clasificación de los últimos cuarenta años con los registros de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), Delegación 0onora, tomando como base una precipitación media anual de 366.2 mm, obtenida con los registros del periodo 1968 al 2007(13,16,17). Dicha clasificación se muestra en el Cuadro 4, donde se observa la ocurrencia de sequías en seis de los últimos 40 años. Rn dicho periodo se detectan 14 años en que se presentaron pp menores a las normales para la zona(4), cuyo análisis se complica por los patrones anómalos en la precipitación que parecen estar influidos por interacciones termodinámicas complejas entre la orografía y la circulación regional del monzón(18).
La cantidad de ganado muerto por la sequía en el 2011 ascendió a 33,300 cabezas, lo que se considera mortandad normal por año, esto es, 2 % del hato ganadero de Sonora(17). Rn febrero del 2012 SAGARPA señaló que 600 mil cabezas de ganado están en riesgo debido a la falta de agua en la entidad; al respecto, aún prevalecen dificultades técnicas para predecir la mortandad del ganado en función de la condición de los pastizales y para ajustar de manera oportuna los coeficientes de agostadero. La metodología de campo empleada por COTRCOCA es muy demandante de horas-hombre y requiere de un esfuerzo continuo(13). Rl marco teórico en el que se basa dicha metodología es el de la vegetación clímax o de equilibrio. Rs decir, cada tipo de vegetación y en particular cada sitio de productividad forrajera es una comunidad vegetal en equilibrio, que es el resultado de una sucesión vegetal. Por lo anterior, es evidente la necesidad de métodos y en su caso de infraestructura, que se apliquen de manera expedita en caso de contingencias hidroclimáticas(1,12,16). Para mitigar los efectos de la sequía durante 2012 en Sonora, SAGARPA destinó recursos por 50 millones de pesos. La Unión Ganadera Regional de Sonora (UGRS) dispuso de 38.1 millones de pesos autorizados por el Gobierno Federal para atender el problema de sequía, que causó escasez de agua y pasto en los agostaderos(17. No obstante el esfuerzo, dichos apoyos se otorgan sin la aplicación de criterios cuantitativos, por lo que pudieran optimizarse de existir herramientas de diagnóstico. Diversos estudios sobre el impacto de la sequía en la ganadería han generado recomendaciones para mitigar los efectos del fenómeno. Las prácticas necesarias para enfrentar la sequía se basan en la búsqueda del equilibrio entre la disponibilidad de forraje y la carga animal(4).
CONCLUSIONES E IMPLICACIONES
]]> Según los resultados obtenidos, el índice de aridez de De Martonne muestra suficiente sensibilidad a las características climáticas de Sonora, variando de manera directamente proporcional con la precipitación. Los índices IDHA e ISHA que se derivan del primero mencionado, muestran una elevada sensibilidad en correspondencia con la distribución espacial de la vegetación de pastizales y presentan una estrecha relación con los coeficientes de agostadero. Mediante dichas herramientas numéricas se puede proponer la carga animal según la estimación de las variaciones u oscilaciones de la precipitación y la temperatura en el Estado, siendo factible su aplicación en condiciones de deficiencia pluviométrica y en escenarios de cambio climático.
AGRADECIMIENTOS
El presente trabajo fue financiado por el Fondo Sectorial para la Investigación básica CONACyT-SRP, mediante el Proyecto "Determinación y construcción de indicadores de la huella hídrica y desertificación como consecuencia de la sobreexplotación agropecuaria y del cambio climático" (0134460), con clave interna 180C. Los autores agradecen al personal del Área Técnica de la CONAGUA en Hermosillo, Sonora, por los datos proporcionados y a la Red Temática de Desastres Asociados a Fenómenos Hidrometeorológicos y Climáticos de CONACYT (REDESClim) por apoyo parcial a esta investigación. Particular agradecimiento al Lic. Omar Acosta Fajardo por su orientación y apoyo en sistemas de información geográfica y mantenimiento de bases de datos.
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