Resumen Estructura de Variación_6p

7/24/2019 Resumen Estructura de Variacin_6p

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ESTRUCTURA DE VARIACIN DE ATRIBUTOS EDFICOS Y AMBIENTALESEN UNIDADES GEOMORFOMTRICAS DE LA CUENCA DEL RO

CARAMACATE

ngel Valera Valera1y Jess Viloria Rendn2

1Centro de Investigacin y Extensin en Suelos y Aguas, CIESA-UNERG. San Juan de los

Morros, Gurico, Venezuela, [email protected] de Agrologa, Facultad

de Agronoma, UCV, Aragua, Venezuela, [email protected].

RESUMENEn este estudio se utiliza un diseo de muestreo de suelos de mltiples escalas de variacin,tomando como base un modelo digital de elevacin (MDE) de 15m de resolucin espacial yla clasificacin digital del terreno, expresada en clases geomorfomtricas representativas depaisajes de montaas de la cuenca del ro Caramacate. El objetivo de la investigacin fuecuantificar la variabilidad del suelo y determinar el aporte de diferentes niveles de detalle:

un pxel, una ventana de 3x3 pxeles, diferentes clases geomorfomtricas y distintasunidades litololgicas, a la variacin total del suelo en el rea de estudio. Con el muestreoanidado se demostr que la variacin de atributos edficos y ambientales ocurre sobre unamplio rango de escalas, presentando diferentes contribuciones a la variacin total. Lasvariables morfolgicas y algunas propiedades fsicas muestran alta variacin de cortoalcance. El nivel que contribuye con mayor proporcin a la varianza total de los suelos es eltipo de relieve (laderas de montaa), indicando que las clases geomorfomtricas seconsideran un nivel apropiado para realizar posteriores muestreos, interpolaciones y lageneralizacin de atributos en la cartografa digital de suelos.Palabras Claves: Variacin espacial, geomorfometra, muestreo anidado, clasificacindigital.

INTRODUCCINLa prediccin de propiedades del suelo a partir de una clasificacin digital del terreno,requiere que las propiedades edficas determinadas en cada sitio de muestreo (pedn) seangeneralizadas a todo un pxel del MDE y de la imagen satelital correspondiente. An ms,corrientemente se generalizan a una ventana constituida por los cuatro (2x2) o nueve (3x3)pxeles ms cercanos al sitio de muestreo, para tomar en consideracin posibles errores deubicacin en el terreno. Ahora bien, si la variabilidad del suelo en cortas distancias esimportante, este procedimiento podra limitar seriamente la calidad de las predicciones. Poresta razn, es importante conocer Cmo es la estructura de la variabilidad espacial delsuelo dentro de un pxel, en una ventana de nueve pxeles, entre pxeles de una misma clase

digital y entre pxeles de clases diferentes? En este sentido, es necesario cuantificar lavariabilidad del suelo a travs de mltiples escalas, con la finalidad de mejorar el uso de lainformacin edfica en diversas aplicaciones. La cuantificacin de la variabilidad del sueloen mltiples escalas es de gran importancia para el modelado y la prediccin, ya quesuministra las bases para el desarrollo y la comprensin de la escala de influencia sobredicha variabilidad, y proporciona un marco sobre el cual puede ser posible la representacinde los datos (Arnold y Wilding, 1991; Lin et al., 2005; Esfandiarpoor et al., 2009). Los


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atributos del suelo presentan escalas de variacin diferentes y complejas (Burrough, 1993),por lo que la evaluacin de su estructura de variacin de se realiza mediante un anlisis devarianza anidado o jerrquico (AVA). Este anlisis permite evaluar la variabilidad existenteen diferentes niveles o escalas de variacin espacial; es decir, los componentes de variacin

en un rea determinada, como resultado de la accin de los factores formadores de suelosque actan sobre un continuo de escala espacial. En esta investigacin, se consideranagrupamientos anidados de la resolucin espacial, la cual es equivalente a la unidad mnima(tamao de celda o pxel) representativa de clases digitales continuas o clasesgeomorfomtricas. En la evaluacin realizada se determinaron los niveles jerrquicos queaportan la mayor variacin, partiendo de la resolucin espacial del MDE (1px=15 m)considerado en la obtencin de unidades digitales de paisaje, hasta las principales unidadeslitogeomorfolgicas presentes en un sector de la cuenca del ro Caramacate.

0BMATERIALES Y MTODOSLa investigacin se realiz en un rea muestra de la cuenca del ro Caramacate, en la regincentro-norte costera, al sur del estado Aragua, posee una superficie de 18.012 ha yrepresenta el 8,5 % de la cuenca alta del ro Gurico. En la cuenca se presentan dos zonasbioclimticas (Spsito y Elizalde, 2004): Bosque Seco Tropical en las zonas ms bajas yBosque Hmedo Premontano en las ms altas de la cuenca. El paisaje est constituidoprincipalmente por laderas de montaa, escarpadas, con pendientes medias del orden del45% y altitudes que oscilan entre 334 y 1405 msnm. En el rea muestra afloran materialesde las formaciones, geolgicas El Cao-El Chino (VCc) y El Carmen (VCca), constituidaspor asociaciones meta-volcano-sedimentarias del Grupo Villa de Cura. En la zona se handefinido 10 clases geomorfomtricas que se distribuyen en el terreno siguiendo unaestructura sistemtica de variacin espacial. Una de estas clases se relaciona con las vegasde valles intramontanos, otra corresponde a crestas y vigas de montaas y las clasesrestantes se ubican en laderas de montaas, con diferencias en altura relativa, exposicin,curvatura del terreno y cobertura vegetal (Valera y Viloria, 2010). Una vez obtenida laclasificacin geomorfomtrica se ubicaron las unidades representativas de la cuenca y encada una de ellas se realiz el muestreo y evaluacin de los suelos. El muestreo jerrquicose bas en cinco niveles (N1 (1500m): Unidades Litolgicas; N2 (700m): Tipo dePaisaje; N3 (90m): Tipo de Relieve (Clases Geomorfomtricas); N4 (45m): Ventana de3x3 Px; N5 (8m): un Px = 15 m). La evaluacin se inici con cuatro puntos de muestreoen el nivel 4, con dos repeticiones en el resto de los niveles (2x2x2x4x2), obteniendo undiseo anidado balanceado con 64 sitios evaluados.En cada sitio seleccionado se realizaron evaluaciones de las propiedades morfolgicas porcada horizonte gentico, haciendo nfasis en el tipo de perfil (secuencias 1:A/C, 2:A/BC/C,3:A/Bw/C, 4:A/Bt/C), espesor del horizonte A (Esp_A), espesor del solum (Esp_AB) y losparmetros que definen el color del suelo: matiz, value (intensidad), croma (pureza), coloren hmedo (Color H: ecuacin lineal de Hurst), ndice de palidez (IPal= croma x value),ndice de rubefaccin (RR). Se realiz un muestreo de suelos no disturbado en loshorizontes A y B, con un muestreador tipo Uhland, y se tomaron muestras disturbadas paraanlisis de laboratorio. En cada muestra disturbada se determin la distribucin de tamaode partculas (DTP) por el mtodo de la pipeta); pH en agua 1:1 y KCl; carbono orgnico(CO, %) por el mtodo de Walkley y Black; capacidad de intercambio catinico (CIC, cmolkg) y bases cambiables por acetato de amonio 1N, a pH 7; Acidez Total (Al+3+ H+, cmol


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kg) por KCl 1N y sales solubles (CE 1:1, dS m-1). En las muestras no disturbadas sedetermin la capacidad de retencin de humedad de los suelos a bajos potenciales (0, -5, -10, -33 y -500 kPa); y los ndices estructurales: conductividad hidrulica saturada (Ks, cmh-1), porosidad total (MP: macroporos, %; mP: microporos, %) y densidad aparente (Da,

Mg m

-3

). Tambin se evaluaron los ndices de consistencia: lmite superior de plasticidad(LSP, %; lmite inferior de plasticidad (LIP, %) y el ndice de plasticidad (IP, %) en lafraccin fina menor a 425 m; se determin la estabilidad de los agregados estables al agua(AE, %); microagregados (Mic


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que la distancia entre muestras para determinar esos atributos coincide con el espaciamientoentre el nivel jerrquico de clases geomorfomtricas. Con respecto a la DTP, a medida queaumenta el dimetro del tamao de las partculas del suelo, hay una mayor influencia deltipo de releve (N3). Asimismo, dentro de la fraccin gruesa de los suelos, a medida que

disminuye el dimetro de las partculas, existe mayor influencia de la variacin de cortoalcance. El %EG presenta la menor variacin de corto alcance, y acumula la mximacantidad de varianza a partir de los 90 m (tipo de relieve). En cuanto a la retencin dehumedad, los suelos presentan una relacin similar a la DTP, ya que a bajos potenciales (0,-5, -10 kPa) existe una mayor variacin de corto alcance; y a potenciales ms elevados (-500 kPa) la variacin es menor, existiendo una mayor influencia del tipo de relieve.Con respecto a las variables qumicas (figuras 1f, 1g), la mayora de los atributos alcanzanuna elevada tasa de variacin a partir del tercer nivel de abstraccin (90m de distancia). Losvariogramas de cationes intercambiables, CIC, Bases, Ca/Mg, reaccin del suelo (pH 1:1,pH KCl), Acidez Total, CE 1:1 y %CO, muestran un cambio abrupto despus de esadistancia, lo que indica que muestrear a niveles inferiores implica un esfuerzo intil porquese obtiene la misma informacin que muestreando a 90m (laderas de montaa); adems,muestrear a niveles superiores (distancias mayores a 90m, tipo de paisaje) involucrara unamayor variacin de dichos atributos. Las variables qumicas ejercen una gran influencia enla acumulacin de la varianza en el segundo nivel jerrquico (tipos de paisaje), lo quesignifica que a partir del tercer nivel (clases geomorfomtricas) se resuelve el patrn o laestructura de variacin presente en los suelos. Es decir, casi todos estos atributos edficosson de gran importancia para la diferenciacin de unidades de suelo a nivel de tipos derelieve en la zona de estudio.Los variogramas de variables ambientales (figura 1h) reflejan un patrn transicional amedida que aumenta el intervalo de la distancia, presentando cierto grado de variacin acortas distancias (entre px y grupos de px). Los atributos relacionados con la ubicacingeogrfica (altitud, posicin relativa), comportamiento hidrolgico (ndice de Humedad,rea de captacin), transporte de sedimentos (ITS, IPE) y la pendiente del terreno, aunqueacumulan una importante varianza dentro de una ventana de px (45m), tambin contribuyena definir la escala espacial a partir del tercer nivel jerrquico, es decir a nivel de clasesmorfomtricas o del tipo de relieve considerado en el muestreo. La orientacin de laderasno expresa cambios bruscos en los primeros niveles jerrquicos (N5, N4), ya que esteatributo se corresponde con reas sin variaciones en los primeros 45 m, evidencindose loscambios en la transicin hacia el tipo de relieve (N3). Situacin similar presenta elgradiente de altitud, el cual no expresa variaciones en los primeros 90 m, es decir, loscambios se manifiestan a partir del tipo de paisaje de montaas (N2). No obstante, laaltitud, es el atributo que define con mayor claridad la estructura de variacin a nivel declases morfomtricas.

CONCLUSIONESLa investigacin demostr que la variacin de los atributos edficos y ambientales ocurresobre un amplio rango de escalas, donde cada uno presenta diferentes contribuciones a lavariacin total. Los variogramas de las variables evaluadas presentan diferentes tendenciasy comportamientos de los patrones de distribucin espacial de los atributos edficos, lo cualrefleja la presencia de solapamientos de la escala de variacin. Las variables morfolgicas y


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algunas propiedades fsicas muestran una alta variacin de corto alcance, dentro de un pxelo en el rea ocupada por un grupo de 3x3 pxeles adyacentes, lo que significa que nopresentan dependencia espacial a nivel local; esto sugiere que dicha estructura de variacindebe manejarse con los mtodos de anlisis clsicos de estimacin, sin perder eficiencia en

la clasificacin de unidades de suelos. Existen muchas variables fsicas relacionadas con ladistribucin de tamao de partculas, retencin de humedad, ndices de consistencia yestabilidad de agregados al agua, la totalidad de las variables qumicas y las ambientales,que definen con claridad el aporte de dichos atributos en el tercer nivel del anlisis devarianza anidado. Las clases geomorfomtricas y el paisaje montaoso de la zona son losniveles que contribuyen con mayor proporcin a la varianza total de los suelos en la cuenca,indicando que el patrn de variacin se resuelve a partir del tercer nivel jerrquico. Estenivel de detalle es el ms apropiado para realizar posteriores muestreos, interpolaciones y lageneralizacin de atributos, sin limitar la calidad de las predicciones, sirviendo como basepara la cartografa digital de suelos a escalas comprendidas entre 1:20.000 y 1:100.000.

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