1. INTRODUCCIÓN

Los arroyos y ríos corresponden a uno de los tipos de ecosistemas más afectados por las actividades humanas (^{28 Master et al.} , 1998; ^{Naiman y Turner, 2000}; ^{Allan, 2004}). Las zonas de ribera, corresponden a zonas de interfase entre el ecosistema acuático y terrestre. Las zonas ribereñas con abundante vegetación nativa han sido reconocidas como áreas de importancia ecológica, debido sus funciones ecosistémicas como el aporte de material orgánico al sistema (^{Cummins, 1974}; ^{Lemly y Hilderbrand, 2000}), por ser estabilizadoras de los bancos de los ríos (^{Barling y Moore, 1994}; ^{Hood y Naiman, 2000}), disminución en la retención de nutriente (^{Barden et al., 2013}). Además cumplen un rol importante en la conservación de la biodiversidad, al funcionar como zonas proveedoras de alimento para organismos acuáticos y moderadoras temperatura del agua (^{Naiman et al., 1997}), y como corredores para el movimiento de organismos (^{Naiman et al.,1997}).

La mayor relevancia está dada por la sustentabilidad de la calidad del agua, al actuar como trampas naturales (zona buffer) para retener sedimentos, nutrientes y otros contaminantes desde los suelos adyacentes a los cursos de agua (^{Gergel et al., 2002}; ^{Baudry y Thenail, 2004}). La calidad del agua y la estabilización de los cauces, dependen de la preservación de los bosques ribereños (^{Diebel et al., 2009}), por lo tanto cumplen un rol crítico en mitigar los impactos de la deforestación en los ríos tropicales (^{Lorion & Kennedy, 2009}). Sin embargo, estas funciones están relacionadas tanto al ancho de la zona ribereña como a la estructura del paisaje y usos del suelo asociados ella.

Se reporta que los índices de calidad de bosque de ribera están asociados a las características geomorfológicas de los ríos y al impacto antropogénico adyacente (^{Mesa, 2010}; ^{Sirombra y Mesa, 2012}). De este modo, las zonas ribereñas son consideradas como ecosistemas frágiles susceptibles a los impactos desde la cuenca y zonas agrícolas adyacentes (^{Tockner y Stanford, 2002}).

En la región del NOA (Noroeste Argentino) se constató la presencia del proceso de deforestación en varios estudios a diferentes escalas. ^{Grau et al. (2005)}, ^{Gasparri et al. (2010)} y ^{Volante (2012)}, coinciden en que donde se destaca la pérdida de masa forestal debido a la agricultura, es en las zonas de llanura, y consecuente zona ribereña de los arroyos.

Las cuencas del Faldeo Oriental de las Sierras del Aconquija y Sierras del Sudoeste (FOAS) constituyen un área representativa de las cuencas hidrográficas subtropicales del NOA, particularmente para el Río Salí, Tucumán, Argentina. Presentan una elevada heterogeneidad ambiental - altitudinal, donde bosques subtropicales se desarrollan en las pendientes elevadas (zonas altas) y la producción agroindustrial se ubica en las zonas de baja pendiente (zonas bajas) avanzando hacia el pedemonte. Los estudios espaciales que revelen los patrones de cambio de usos y cobertura del suelo en las zonas ribereñas, a esta escala, son escasos.

El objetivo del trabajo fue evaluar la distribución espacial y cuantificar el cambio de cobertura y uso del suelo en la zona ribereña, en las cuencas subtropicales del FOAS, durante el período 1986-2010, considerando la heterogeneidad altitudinal.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

Las cuencas FOAS alcanzan una superficie de 9.222 km² con importantes núcleos poblacionales (Figura 1). Entre los usos antrópicos del recurso hídrico se encuentran: riego agrícola, consumo industrial, domiciliario y rural, generación hidroeléctrica. Presentan cauces permanentes y algunos transitorios, de ancho variable y dependiendo del gradiente altitudinal, los cauces de zonas altas presentan anchos entre 5 a 60 m y los cauces en las zonas de llanura con anchos entre 60 - 150 m.

Las cuencas FOAS presentan una elevada heterogeneidad ambiental - altitudinal, encontrando los bosques subtropicales en las pendientes elevadas (zonas altas, en las cabeceras de las cuencas) y la producción agroindustrial en las zonas de baja pendiente (zonas bajas) avanzando hacia el pedemonte (Figura 1). Los bosques de ribera están compuestos por especies típicas de la región biogeográfica de las yungas, entre ellas: Solanum riparium, Phenax laevigatus, Tipuana tipu, Cestrum parqui, Carica quercifolia, Acacia macracantha, Celtis iguanaea, Juglans australis, Pisoniella arborescens, Baccharis salicifolia, Cinnamomum porphyrium y Eugenia uniflora, y especies exóticas (Ligustrum lucidum Morus Alba, Acacia macracantha y Gleditsia triacanthos), y es común en la orilla del cauce, la presencia de la caña exótica Arundo donaxque (^{Sirombra y Mesa, 2010}). Las cuencas FOAS, presentan un relieve montañoso de 5.300 msnm de altura máxima y 100 kilómetros de largo en sentido norte-sur, que actúa como barrera orográfica frente a los vientos cálidos y húmedos estivales provenientes del anticiclón del Atlántico (^{Fernández et al., 2004}).

Figura 1. Área de estudio (FOAS), Provincia de Tucumán, Argentina. Zonas según gradiente altitudinal: alta/baja (tonos de gris claro/oscuro, respectivamente). Representación del área buffer de las zonas ribereñas de las cuencas FOAS, según zonas de altitud. 

Las cuencas FOAS presentan un sector oriental cálido y seco con precipitaciones anuales entre 450-550 mm (^{Minetti, 1999}), y un sector occidental templado y húmedo con precipitaciones de 2.000 mm anuales (^{Fernández et al., 2004}). El régimen de precipitación se caracteriza por un ciclo anual bien marcado, con mínimos en invierno (^{Minetti y González, 2006}). La temperatura media registra valores entre 24-28,5 °C en verano y en invierno oscila entre 10-13 °C.

Análisis de la cobertura y uso del suelo

Para conocer los patrones de distribución geoespacial y temporal de los cambios de uso y cobertura del suelo se clasificaron imágenes satelitales Landsat 5 TM (Escenas Path 231/230 Row 78/79) de las fechas 23 de agosto de 1986 y 21 de agosto 2010, obtenidas del Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais de Brasil (INPE) con sistemas de información geográfica (SIG), estableciendo el rango espacio temporal del estudio. Las fechas elegidas minimizaron las diferencias espectrales debido a los estados fenológicos de la vegetación y maximizaron diferencias espectrales entre clases. Previo a las clasificaciones, las imágenes fueron corregistradas espacialmente y sometidas a correcciones radiométricas para mejorar la coherencia espacial y espectral de los datos entre todas las imágenes de la serie temporal utilizada. El preprocesamiento espacial consistió en reproyectar todas las escenas al sistema de coordenadas planas propuesto para Argentina (POSGAR 98) Zona 3 y luego corregistrar todas las imágenes tomando como referencia puntos de GPS de sitios conocidos e identificables en las imágenes. Se realizó la calibración radiométrica y la corrección atmosférica de las imágenes para obtener valores de reflectancia de superficie, utilizando el método Dark Object Substraction (DOS) que permite mejorar la comparabilidad entre escenas de diferentes años (^{Vanonckelen et al., 2013}). Para la obtención de los mapas temáticos de uso y cobertura vegetal del suelo se utilizó el clasificador no paramétrico Support Vector Machine (SVM) ^{(Chang y Lin 2011}; ^{Wu et al., 2004}) que se trata de un método preciso y muy utilizado en la clasificación de coberturas del suelo (^{Shao y Lunetta; 2012}).

A partir de la clasificación supervisada svm, se identificaron cinco clases de uso y cobertura del suelo en las cuencas FOAS, caracterizadas como:

- Pastizal: pastizal de altura de gramíneas (^{Cabrera y Willink, 1973}). Se distribuyen por encima de los 2.000 msnm, siendo las más abundantes Festuca hieronymi, Deyeuxia rosea, Deyeuxia poligama, Paspalum lineispatha, Stipa tucumana. También están presentes Nototriche rugosa, Hypochoeris oligophylla, Oxyichloe andina, los géneros Alchemilla, Cyperus, Koeleria, Mimulus (^{Bertonatti y Corcuera, 2000}).

- Cultivos: comprende áreas con cultivos de cítricos y algunas especies hortícolas en la zona pedemontana; cultivos extensivos de caña de azúcar distribuidos en toda el área y en menor escala cultivos de tabaco y arándano (^{Pérez et al., 2008}).

- Granos: incluye los cultivos de soja, trigo y suelo arado/desnudo.

- Bosque: conformada por los pisos altitudinales de las yungas australes, dominados por el bosque montano, selva montana y selva pedemontana, con especies como el Cebil (Piptademia macrocarpa), Tipa (Tipuana tipu) y Pacará (Enterolobium contortisiliquum) (^{Brown et al., 2002}).

Bosque seco: incluye al bosque chaqueño, distribuido en la zona de llanura del área de estudio, caracterizado por especies xerófitas donde predominan el Quebracho Colorado Santiagueño (Schinopsis quebracho colorado) y el Quebracho Blanco (Aspidosperma quebracho blanco), arbustos, entre otros (^{Fernández et al., 2004}).

Delimitación de la zona ribereña

La delimitación de las cuencas hidrográficas y cursos fluviales en el FOAS fue definida a partir del modelo de elevación digital del sensor ASTER GDEM V2 (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer, 1 Global Digital Elevation Model Version 2, 2011), cuya resolución espacial es de 30 m, y con el apoyo de la aplicación del módulo HEC - Geo HMS®. Los cursos fluviales se ajustaron a partir de digitalización manual sobre la base del mapa de hidrografía superficial de la Provincia de Tucumán (^{Giraut et al., 2003}; ^{Díaz Gómez, 2015}). A partir del gradiente altitudinal se definieron las cuencas FOAS, y se clasificaron dos áreas de estudio: zona alta correspondiente a cotas entre 765-5.531 m snm, cota de divisoria de aguas, y zona baja ubicada entre 260-765 m snm, siendo esta última la cota de cierre de cuenca (Figura 1).

Para establecer un rango morfométrico del cauce, se considera un ancho mínimo de la zona ribereña, evaluando condiciones específicas, como ser: composición florística, geomorfología fluvial (ancho del cauce, pendiente del terreno), temporalidad y orden de los cursos de agua y uso del terreno adyacente (^{Gayoso y Gayoso, 2006}). En las cuencas FOAS, se encuentra, según el régimen, ríos permanentes y de orden 1, de fácil visualización con imágenes Landsat (^{Díaz Gómez, 2015}). ^{Grau y Brown (1995)} mencionan que el límite entre la selva montana y pedemontana es a los 700 msnm, a posterior altura se distribuye el bosque montano y los pastizales en las cuencas FOAS. Por lo tanto, se definió esta cota como límite para analizar las diferencias en las zonas ribereñas.

El tipo de canal aluvial predominante en las zonas bajas de las cuencas FOAS es meandriforme y con canales más anchos que profundos, mientras que en las zonas con mayor altitud, los canales son de tipo rectilíneo y más profundos que anchos (^{Busnelli y Horta, 2014}). Debido a que el ancho de las zonas ribereñas es variable y responde a características hidrogeomorfológicas intrínsecas de los cauces, se definió un ancho de 500 m de área ribereña en las zonas bajas hacia ambos lados del cauce de manera que el análisis permita reflejar la distribución de la cobertura y usos. Al contrario, en las zonas altas con cauces rectos y menor divagación se definió un ancho menor de 250 m.

Se realizó un análisis de precisión del mapa temático de delimitación de las zonas ribereñas generado para el año 2010, construyendo una matriz de confusión, que consistió en presentar la correspondencia de la clasificación del mapa temático y los datos de muestreo de campo. Se consideró como error de clasificación a la discrepancia entre la situación mostrada en el mapa temático y la realidad de campo, obteniendo la precisión global del mapa y la precisión por clases del usuario y del productor (expresado en %). Se calculó el índice Kappa, como parámetro de calidad de la clasificación, utilizando la información contenida en la matriz de error, considerando las distribuciones marginales. Su valor expresa el porcentaje de acuerdo obtenido en la clasificación. Este coeficiente toma valores entre 0 y 1, representando el valor 1 el caso de total acuerdo (^{Foody, 2002}). Se utilizó como verdad de campo, las imágenes Quick Bird de Google Earth® para la fecha 2012, que cubrían espacialmente el área de estudio. Se complementó con datos tomados a campo (42 puntos de control en zonas ribereñas para la clase de bosque seco). El número de puntos de verdad de campo se determinó a partir del tamaño mínimo de muestra con base a una población finita de manera proporcional según la extensión del área de cada clase y con distribución espacial aleatoria (^{François et al., 2003}),

El empleo de fotografías aéreas como verdad de campo fue insuficiente, debido a la inexistencia de fotografías aéreas para la fecha 1986 y fechas cercanas para el área de estudio, además que no fue posible el acceso a imágenes de alta resolución para esas fechas. Sin embargo, en coincidencia con lo mencionado por ^{Izquierdo et al. (2008)} y ^{Guida-Johnson et al. (2013)}, al utilizar la misma metodología para el preprocesamiento y procesamiento de las imágenes Landsat y al ser el mismo sensor TM, se podría considerar el mismo grado de precisión de mapeo.

En el área de las cuencas bajas, donde se identificó el proceso de deforestación en el año 2010, se realizó un análisis detallado para establecer el patrón de cambio de la superficie boscosa remanente entre los años 1986 al 2010 en la zona ribereña. Se delimitaron cuatro áreas buffer desde el centro del cauce hasta ambos márgenes de 100 metros de ancho, considerando una distancia de 100, 200, 300, 400 y 500 metros.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El mapa de cobertura y uso del suelo del área de estudio para el año 2010 presentó una precisión total del 97 % y el Índice Kappa con valor de 0,95 para todas las categorías utilizadas. Valores de precisión similares a los calculados por ^{Paneque- Galvez et al. (2013)}, quienes comparan el método de clasificación support vector machine con otros métodos y determinan que es el mejor para este tipo de análisis, dando como resultados precisiones de mapeo superiores al 90 %.

La precisión del usuario, para la categoría bosque fue de 98,5 %, que representa la probabilidad que tiene un usuario del mapa de encontrar a campo un bosque y que el mismo se encuentre señalado en el mapa. La precisión del productor es del 96,5 %, indicando la probabilidad de que un área señalada en el mapa como bosque este correctamente identificada (Tabla 1). En relación al mapa de cobertura y uso del suelo para el año 1986 se definieron las mismas clases y por un procesamiento cartográfico de superposición se cuantificaron los cambios.

Tabla 1. Matriz de confusión (puntos de control) entre el mapa de cobertura y uso del suelo en la zona ribereña en 2010 e interpretación de imágenes de Google Earth© y puntos (42) a campo en la clase bosque seco. 

Los cambios de uso y cobertura del suelo en las zonas ribereñas de las cuencas subtropicales de FOAS, entre 1986 y 2010, presentaron magnitud y dirección diferente. En la zona ribereña de las cuencas bajas, en el área buffer de 500 m hacia ambos lados del cauce, con una superficie total de 1.249 km², prevaleció el proceso de deforestación del bosque seco, como principal cambio en el uso del suelo (Figura 2).

Figura 2. Superficie de ocupación de cobertura y usos del suelo durante el período 1986-2010, en la zona ribereña de las cuencas bajas, con un área buffer de 500 m. 

El bosque seco pasó de ocupar el 38 % en 1986 en las cuencas FOAS, al 18 % en 2010, equivalente a 241 km², reemplazado por cultivos en el año 2010. La cobertura de pastizal no se encuentra presente en la zona baja de las cuencas. Estos cambios entre 1986 – 2010, se expresan en una matriz de transición en la Tabla 2.

Tabla 2. Matriz de transición de los usos y cobertura del suelo (en km²) de la zona ribereña en las cuencas bajas. 

Estos resultados permiten definir un patrón de distribución durante el periodo 1986-2010 de las áreas destinadas a agricultura, expresando que la clase cultivo es la que incrementó su superficie (76 km²) en las zonas más cercanas al cauce, e incrementó su distribución en un rango de 16-17 km² en franjas a mayor distancia del cauce.

Figura 4. Superficie de cambio de uso y cobertura en distintos anchos de la zona ribereña de las cuencas bajas entre 1986-2010. 

Los patrones espaciales de distribución de usos y coberturas en la zona ribereñas analizadas, responden al proceso de deforestación que consistió en un proceso de agriculturización (avance de la agricultura), que fue verificado a diferentes escalas en la región del Noreste del país, por autores como ^{Grau et al. (2005)}, ^{Gasparri et al. (2010)} y ^{Volante et al. (2012)}. Sin embargo, este análisis a menor escala permitió visualizar además, el efecto del proceso de agriculturización en las zonas ribereñas.

Según el análisis de zonas buffer, la pérdida de superficie de bosque de ribera en la zona ribereña próxima al cauce, podría responder a que se trata de terrenos con mayor acceso al recurso hídrico, suelos con mayor porcentaje de materia orgánica y por lo tanto, más productivos y requeridos por la agricultura. Otro factor influyente es el acceso vial a los predios rurales, dado por los caminos que por lo general se distribuyen a la orilla de los cauces.

Por otro lado, en la zona ribereña de las cuencas altas, se observó que la superficie boscosa ha sido levemente modificada, situación que podría estar explicada debido a las elevadas pendientes y la menor rentabilidad de la explotación agrícola. Sin embargo, en estas zonas se destaca la presencia de ganado que afectaría la calidad del bosque ribereño.

Existe un marco legal de protección de los bosques en la región del NOA, en la provincia de Tucumán la Ley Provincial de Ordenamiento Territorial de Bosque Nativo (^{Ley N° 8.304}) que propone un área de protección de márgenes, a partir de la línea máxima de creciente. Establecida en forma diferenciada para la cuenca alta, media y baja, se propone una zona de circulación de 7 m, zona de bosque de ribera bajo categoría rojo I de un ancho mínimo de 35 m y una zona de amortiguamiento bajo categoría II amarillo de un ancho mínimo de 15 metros. Sin embargo, este trabajo pone en evidencia que solo el 48 % de superficie de bosque ripario se distribuye en la zona ribereña. Estos resultados podrían servir como base de información espacial en la aplicación de planes de restauración o estrategias de conservación para el cumplimiento de la ley.

La ausencia de bosque de ribera en las áreas cercanas a los cauces, presenta importantes consecuencias ambientales en el sistema fluvial de los ríos, posibles fallas en el control natural del cauce y reducción de desbordes (^{Naiman y Turner, 2000}; ^{Dixon y Sear, 2012}). Durante eventos de inundación en las cuencas del Río Gastona (2009 y 2015) y Río Marapa (2015) se observó que las zonas de desbordes coincidían espacialmente con áreas con ausencia de bosque de ribera y presencia de cultivo de caña de azúcar, en zonas adyacentes a la llanura de inundación.

La importancia de la presencia del bosque de ribera para la biodiversidad fue demostrada en un estudio realizado por ^{Morales et al. (2015)}, en bosques de ribera de Jujuy, donde encontró que la riqueza y diversidad de los ensambles de aves en bosques riparios comparadas con los de la Selva Pedemontana no difieren, destacando la importancia en la conservación del bosque de ribera para complementar la biodiversidad regional. Por ello, es necesario este tipo de investigación para cuantificar la biodiversidad de bosque de ribera a escala regional.

Evaluaciones de la calidad del bosque de ribera en cuanto a composición florística a partir de la aplicación de índices de calidad demostraron la presencia de especies exóticas en corredores riparios en cuencas de Tucumán (^{Sirombra y Mesa, 2012}), lo cual revela la importancia de realizar estudios a escala local. En este estudio no es posible identificar la presencia de especies exóticas, aunque es factible identificar zonas cercanas al cauce con ausencia de bosque de ribera prioritarias para restauración.

4. CONCLUSIONES

La clasificación de las imágenes satelitales permitió cuantificar el cambio de uso y cobertura del suelo en la zona ribereña en las cuencas subtropicales del FOAS, durante el período 1986-2010. La distribución espacial del proceso de deforestación, como principal cambio observado, se refleja al considerar la heterogeneidad altitudinal.

El análisis espacial con zonas buffer serviría como base para estudios posteriores a escala local y/o a nivel de cuencas hidrográficas, constituyendo una herramienta útil para el monitoreo del bosque ripario en zonas ribereñas y la detección de zonas de protección, conservación y/o restauración.

Los resultados alcanzados en este estudio sugieren la complementación con estudios que diagnostiquen la calidad de los bosques remanentes, considerando la biodiversidad y estructura de los mismos, para analizar el impacto de la pérdida de bosque de ribera, en casos concretos, a escala local. Es necesario recomendar, que el análisis espacial a escala local, se realice con imágenes satelitales o metodologías de mayor resolución espacial.

Es importante resaltar que la metodología aplicada permitió definir y analizar los patrones de distribución del bosque de ribera en las cuencas FOAS, considerando las áreas adyacentes. Sin embargo, se sugiere que en estudios posteriores, realizar un análisis de estructura del paisaje y un análisis de distribución de parches de bosque de ribera en el área de estudio.