Campo natural: estimación de estado y respuesta a la sequía mediante

teledetección

Candidato: Lic. (Mag.) Guadalupe TiscorniaTutor: Ing. Agr. (M.Sc., Ph.D.) Walter BaethgenMiembros del comite de seguimiento: Ing. Agr. (MSc, PhD) Pietro Ceccato

Ing. Agr. (PhD) Valentin Picasso Ing. Agr. Pablo Soca

Pastizales Naturales

Pastizales naturales: uno de los ecosistemas más grandes del planeta (superficie potencial 39.000.000 Km2)

Tropical ForestTemperate ForestBoreal ForestSavannaGrassland/ShrublandTundraSemi-Desert/Desert/Ice

(Foley et al., 2005)

(www.blueplanetbiomes.org/grasslands.htm)

Pastizales templados

Pastizales en Uruguay

Numerosas especies (+ 350)Dominado por gramíneas (C4 y C3)Dominan especies estivalesDiversidad de suelos diferentes comunidadesLluvia (explica la producción)

Regularmente distribuida a lo largo del añoGran variabilidad entre años

Riesgo de degradación (uno de los principales problemas)

Asociado al mal manejo (sobre pastoreo)• Sustitución de especies (aumento de hierbas enanas y

gramíneas estoloníferas)• Reducción en el número de especies• Aumento del porcentaje de suelo desnudo

Teledetección

Proceso por el cual se obtiene información acerca de un objeto sin entrar en contacto directo con él.

La energía emitidadesde la superficie de la tierra es medida usando sensores (aviones, satélites).

Remote Sensing Digital Image Analysis: An IntroductionJohn A. Richards, 2013

Dependiendo del sensor, la longitud de onda que mide.

Teledetección

Remote Sensing Digital Image Analysis: An introductionJ.A. Richards & Xiuping Jia

Teledetección

Teledetección

Dentro de los sensores mas usados:AVHRR - NOAA

Desde 19784 y 5 bandasRes. espacial: 1kmRes. temporal: diario

MODISDesde 2000Terra y Aqua36 bandasRes. espacial: 250m, 500m, 1000mRes. temporal: diario

LandsatDesde 19727 - 11 bandasRes. espacial: 30mRes. temporal: 16 días

Teledetección

Otros sensores:

HyperionDesde noviembre 2000220 bandasRes. espacial: 30mRes. temporal: 16 días

Teledetección

ASTERDesde diciembre 199914 bandasRes. espacial: 15m, 30m y 90mRes. temporal: diario

Utilizados para estudios a escala global, regional o local.Numerosas utilizaciones:

Análisis de uso del sueloEstimar estado de la vegetación (IV)Contenido de agua en las plantasPrecipitación y temperaturaFocos de incendio

Teledetección

Contribuir al conocimiento sobre el campo natural en relación a la respuesta de diferentes estados del ecosistema a períodos de sequía.

Objetivo general

Determinar características diferenciales entre campo natural degradado y no degradado

Identificar posibles índices o combinación de bandas que puedan detectar esas diferencias mediante sensoramiento remoto

Evaluar la implementación de un sistema de alerta temprana (degradación) para campo natural

Objetivos específicos

Es posible estimar mediante teledetección, variables determinantes que diferencian CN degrado de no degradado

Es posible estimar comportamiento diferencial ante eventos de sequia entre CN degradado y no degradado

Es posible implementar un sistema de alerta conociendo el estado inicial de los recursos

Hipótesis de trabajo

5 componentes1. Determinación de características de campo natural

“degradado” y “no degradado”2. Clasificación de uso del suelo para determinar zonas

de CN3. De acuerdo al resultado del componente 1,

determinar que bandas o índices puede explicar esa diferencia

4. Testeo y validación con datos de campo5. Sistema de alerta temprana

Metodología

Comp. 1: Determinar “degradado” y “no degradado”

Revisión bibliográfica y consulta con expertos

• buena altura del tapiz?• suelo cubierto?• especies semillando?• multiespecie?

• baja altura del tapiz?• porcentaje de suelos desnudo?• doble estrato?• disminución del número de especies?

Campo natural en buen estado

Campo natural degradado

36 especialistas consultados• 19 uruguayos• 11 argentinos• 6 brasileros

Provenientes de distintos ámbitos• INIA, INTA• IPA• Academia (FAgro, Fcien, UBA, UNMLPam, UNS, UFRGS)• Técnicos privados• Organizaciones (Alianza del pastizal, Vida Silvestre Arg.)

Encuesta

75% contestaron (27 respuestas)• 17 uruguayos• 9 argentinos• 2 brasileros

Encuesta

Reconocer la heterogeneidad!!!Degradación como proceso complejo que depende del

tipo de comunidadEsas diferencias dificultan determinar características

generalesSeparar al menos suelos superficiales de profundos

Encuesta

• Composición botánica (sps y diversidad, no siempre)• % de suelo desnudo, cobertura• Forraje disponible, calidad• Altura (muy variable en el corto plazo, manejo)• Dominancia de sps perennes (invernales)• Producción primaria y secundaria real en función de

la potencial• Especies indicadoras• PPNA en relación a valor de referencia• Hierbas enanas y malezas

Determinar zonas de campo natural mediante el análisis temporal de pixeles MODIS conocidosNDVI, EVI, otro?

Comp. 2: Clasificación de CN

Complementar con clasificaciones de cultivos, forestación y bosque nativo existente

Mapeo de las zonas identificadas

Análisis temporal de la distribución de CN para detectar cambios

tt - 1t - 2t - 3

Comp. 2: Clasificación de CN

Algunos índices a ser considerados:Índice de vegetación normalizado (NDVI)Índice de vegetación mejorado (EVI)Índice de agua (NDWI)Fracción de la radiación fotosintéticamente activa (fPAR)Índice de área foliar (LAI)Exploración de bandas en el infrarrojoExploración de nuevos índices

Comp. 3: Determinar bandas que expliquen diferencia

Posibles sensores a ser utilizados:MODISLandsat 5TM, 7 y 8 ASTER Hyperion

Modelo de transferencia radiativa (SAIL) para simular el efecto de las características estructurales diferenciales en la reflectancia

Comp. 3: Determinar bandas que expliquen diferencia

Actividad transversal

Relevamiento y colecta de información de campo accesibleFuente de información

INIAFacultad de AgronomíaFUCREAIPA

Actividad transversal

Información necesaria Localización geográfica de predios con CN definido por especialistas como “degradado” y “no degradado”Información de ensayo como:

localización de los prediosdatos Kg. materia seca por cortescontenido de humedad de la vegetación (peso húmedo – peso seco)composición florística disponibilidadaltura del tapiz

Utilización de datos de campo para testeo y validación de los índices seleccionados

Algunos datos serán utilizados para testeo/calibraciónEl resto de los datos para validación

Comp. 4: testeo y validación

Evaluación de un posible “sistema de alerta temprana de degradación” en base a información MODISEstudio de serie de tiempo de los índices identificados para analizar el comportamiento de ambos estados ante períodos de sequía

Comp. 5: sistema de alerta

Correlación de índices con precipitación y balances de agua en el suelo

posibilidad de anticipar el desempeño del índice ante un pronóstico dado

Comp. 5: sistema de alerta

Ganadería a base de CN, importante actividad productiva del país

Ayudar a entender como funciona este ecosistema

Disponibilizar una nueva metodología en base a sensoramiento remoto (CN degradado y no degradado)

Aportar al análisis de la respuesta antes eventos de sequía

Contribución en lo

productivo y lo ambiental

Gracias!