Factores determinantes del colapso estructural y la erosión hídrica en suelos subtropicales del norte de Formosa: un enfoque integrado edáfico, climático y espacial.

Resumen

El presente proyecto tiene como objetivo evaluar la susceptibilidad al colapso estructural y la formación de cárcavas en suelos subtropicales del norte de Formosa, mediante la integración de variables edáficas, climáticas y de cobertura vegetal, con el fin de desarrollar estrategias de manejo sustentables para sistemas de pequeños productores.

La problemática se inscribe en un contexto de creciente variabilidad climática, caracterizado por la alternancia entre períodos de sequía prolongada y eventos de precipitación concentrada, los cuales, en interacción con cambios en el uso del suelo, favorecen procesos de degradación. En particular, los suelos con estructura metaestable presentan alta susceptibilidad al colapso ante incrementos en el contenido de humedad, lo que puede derivar en hundimientos, pérdida de estabilidad estructural y desarrollo de cárcavas.

La metodología propuesta integra análisis de campo, laboratorio y herramientas de teledetección. Se realizarán muestreos de suelos bajo distintos usos (monte nativo, pasturas y agricultura), evaluando propiedades físicas, químicas y biológicas, junto con ensayos de colapsabilidad. Asimismo, se llevará a cabo el relevamiento y georreferenciación de cárcavas y el análisis de series climáticas.

Complementariamente, se emplearán imágenes satelitales de Sentinel-2, procesadas mediante SNAP, para la generación de índices espectrales (NDVI, NDWI y BSI), permitiendo analizar la dinámica de la cobertura vegetal, la humedad superficial y la exposición del suelo. Esta información será integrada con datos edáficos y climáticos en un sistema de información geográfica, utilizando QGIS, para la elaboración de mapas de riesgo de colapso y erosión.

Se espera identificar indicadores de calidad del suelo asociado a la susceptibilidad al colapso, así como generar herramientas de diagnóstico espacial y propuestas de manejo adaptadas a pequeños productores, contribuyendo a la conservación del suelo y a la sustentabilidad de los sistemas productivos de la región.

INTRODUCCION

La región subtropical norte de Formosa se caracteriza por la presencia de sistemas productivos en expansión sobre ambientes frágiles, donde los suelos presentan limitaciones físicas asociadas a su estructura y dinámica hídrica. En las últimas décadas, el avance de la agriculturización y la intensificación ganadera han generado modificaciones sustanciales en las propiedades edáficas, afectando su estabilidad y funcionalidad.

Diversos estudios han demostrado que el cambio de uso del suelo produce una disminución del carbono orgánico, alteraciones en la actividad biológica y una reducción de la estabilidad estructural. Estas transformaciones incrementan la vulnerabilidad del suelo frente a procesos de degradación, particularmente en contextos donde predominan texturas limosas y estructuras metaestables.

En este sentido, los suelos colapsables representan un caso particular de alta fragilidad, ya que mantienen una estructura estable en condiciones secas pero susceptibles a fallas ante incrementos en el contenido de humedad. El ingreso de agua provoca la destrucción de los enlaces intergranulares y una disminución abrupta del volumen del suelo, fenómeno conocido como colapso estructural.

A esta condición intrínseca se suma un factor clave: la creciente variabilidad climática. La alternancia entre períodos de sequía prolongada y eventos de precipitación concentrada genera condiciones críticas para la estabilidad del suelo. Durante las sequías, se desarrollan grietas y se debilita la cohesión estructural; posteriormente, las lluvias intensas favorecen una rápida infiltración del agua, desencadenando procesos de colapso y erosión.

Como consecuencia, en la región se observa la aparición de cárcavas, hundimientos y pérdida de suelo productivo, afectando especialmente a pequeños productores que presentan menor capacidad de manejo y adaptación. Estos procesos no solo comprometen la productividad, sino también la sustentabilidad de los sistemas agropecuarios.

A pesar de la relevancia de esta problemática, aún existe un vacío de conocimiento en cuanto a la interacción entre clima, uso del suelo y comportamiento estructural en estos ambientes. En particular, resulta necesario identificar los factores desencadenantes del colapso, los indicadores que permitan anticiparlo y las estrategias de manejo que contribuyan a su mitigación.

En este contexto, el presente trabajo propone abordar de manera integral los procesos de colapso estructural y formación de cárcavas en suelos subtropicales del norte de Formosa, vinculando aspectos edáficos, climáticos y de manejo, con el objetivo de generar herramientas que permitan mejorar la sustentabilidad de los sistemas productivos.

Hipótesis general

La ocurrencia de procesos de colapso estructural y formación de cárcavas en suelos del norte de Formosa está determinada por la interacción entre la degradación de la calidad del suelo asociada al cambio de uso y la variabilidad climática, particularmente la alternancia entre períodos de sequía y eventos de precipitación concentrada, siendo estos procesos detectables y analizables mediante indicadores derivados de teledetección.

Hipótesis específicas

Ø Los sistemas bajo agricultura continua presentan mayor susceptibilidad al colapso estructural que aquellos con cobertura vegetal permanente.

Ø La disminución del carbono orgánico y de la estabilidad estructural incrementa la vulnerabilidad del suelo al colapso.

Ø La alternancia entre sequías prolongadas y lluvias intensas actúa como factor desencadenante de los procesos de colapso estructural y erosión hídrica.

Ø Los índices derivados de teledetección permiten identificar patrones espaciales y temporales asociados a la degradación del suelo y la formación de cárcavas

Ø La integración de variables edáficas, climáticas y de cobertura vegetal mejora la capacidad de predecir la susceptibilidad al colapso estructural y la ocurrencia de procesos erosivos.

OBJETIVOS

Objetivo general

Evaluar los procesos de colapso estructural y formación de cárcavas en suelos subtropicales del norte de Formosa mediante la integración de variables edáficas, climáticas y de cobertura vegetal derivadas de teledetección, y desarrollar estrategias de manejo que contribuyan a la sustentabilidad de sistemas productivos de pequeños productores.

Objetivos específicos

o Caracterizar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos bajo distintos usos (monte nativo, pasturas y agricultura).

o Identificar, relevar y mapear áreas afectadas por procesos de colapso estructural y formación de cárcavas.

o Analizar la relación entre variables edáficas (carbono orgánico, estabilidad estructural, conductividad hidráulica) y la susceptibilidad al colapso.

o Evaluar la influencia de la variabilidad climática, especialmente la alternancia entre sequías prolongadas y lluvias intensas, sobre la dinámica del suelo.

o Aplicar herramientas de teledetección para el análisis espacial y temporal de la cobertura vegetal, la humedad superficial y la exposición del suelo.

o Integrar información edáfica, climática y satelital para generar mapas de riesgo de colapso estructural y erosión.

o Determinar indicadores de calidad del suelo que permitan predecir el riesgo de degradación.

o Proponer prácticas de manejo adaptadas a pequeños productores que permitan reducir los procesos de colapso y erosión.

JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

La degradación del suelo en la región subtropical norte de Formosa representa una problemática ambiental y productiva de creciente importancia. La combinación de cambios en el uso del suelo y una alta variabilidad climática está generando condiciones propicias para procesos de colapso estructural y erosión.

A pesar de la evidencia empírica en campo, existen vacíos de conocimiento en relación a:

los mecanismos que vinculan clima y colapso
la identificación de indicadores de riesgo
el desarrollo de estrategias de manejo adaptadas

Este proyecto busca abordar esta problemática de manera integral, generando conocimiento científico y herramientas aplicables para mejorar la sustentabilidad de los sistemas productivos.

MARCO TEORICO

1. Suelos subtropicales y cambios en el uso del suelo

2. Suelos colapsables: comportamiento y mecanismos

3. Variabilidad climática como factor desencadenante

4. Interacción suelo–clima–manejo

5. Formación de cárcavas

6. Indicadores de calidad del suelo

7. Importancia para pequeños productores

METODOLOGÍA

1.Área de estudio

El estudio se desarrollará en la región subtropical norte de Formosa, en establecimientos representativos de pequeños productores ubicados en los departamentos Pilagás, Pilcomayo y zonas aledañas.

2. Diseño experimental

Se adoptará un diseño de muestreo estratificado, considerando:

Uso del suelo:

o monte nativo

o pasturas

o agricultura

o tipo de suelo

o posición topográfica

En cada unidad de estudio se realizará: muestreo compuesto, un mínimo de 15 submuestras por sitio.

3. Selección de sitios

Se seleccionarán establecimientos representativos en función de:

o Sistemas productivos predominantes

o Accesibilidad

o Presencia de procesos de degradación (cárcavas, hundimientos)

4. Muestreo de suelos

Profundidades:

0–10 cm

10–20 cm

20–40 cm

Tipo de muestras:

Muestras disturbadas (para análisis químicos y biológicos)

Muestras indeformadas (para análisis físicos y colapsabilidad)

5. Análisis de suelos

Propiedades físicas:

o Densidad aparente

o Estabilidad estructural

o Infiltración

o Conductividad hidráulica

Propiedades químicas

o Carbono orgánico total

o Nitrógeno total

o PH

o Conductibilidad eléctrica

Propiedades biológicas

o Actividad microbiana

o Respiración del suelo

6. Evaluación de colapsabilidad

Ensayos edométricos

Se realizarán sobre muestras indeformadas, aplicando cargas verticales controladas y posterior humedecimiento, con el fin de cuantificar la deformación asociada al colapso estructural.

Se registrará la variación de altura de las muestras antes y después del humedecimiento, calculando el índice de colapso.

Los ensayos se realizarán en laboratorios especializados mediante convenios con instituciones que cuenten con equipamiento adecuado.

7. Ensayos de humedecimiento

Se realizarán ensayos complementarios para evaluar cualitativamente el comportamiento estructural del suelo frente al ingreso de agua, observando:

o desagregación

o pérdida de cohesión

o asentamiento

8. Relevamiento de cárcavas

En campo se registrará:

o Ubicación mediante GPS

o Longitud, ancho y profundidad

o Estado de actividad

Se generará una base de datos georreferenciada de áreas afectadas.

8. Análisis climático

Se recopilarán datos históricos de:

o Precipitaciones

o Eventos extremos

o Períodos de sequía

Se analizará:

o Variabilidad interanual

o Intensidad de lluvias

o Relación con procesos de degradación

9. Análisis mediante teledetección

9.1 Fuentes de datos

Se utilizarán imágenes satelitales de:

Sentinel-2

9.2 Procesamiento de imágenes

Las imágenes serán procesadas mediante: SNAP

Incluyendo:

o Corrección atmosférica

o Calibración radiométrica

o Recorte del área de estudio

9.3 Cálculo de índices espectrales

Se calcularán:

o NDVI (cobertura vegetal)

o NDWI (humedad)

o BSI (suelo desnudo)

9.4 Análisis multitemporal

Se realizará un análisis de series temporales para evaluar:

o Cambios en la cobertura vegetal

o Respuesta a sequías

o Impacto de lluvias intensas

9.5 Integración espacial

Los resultados serán integrados en:

QGIS

Para generar:

Mapas de degradación

Mapas de cobertura vegetal

Mapas de riesgo de colapso y erosión

9.6 Validación

Se realizará mediante:

o Datos de campo

o Análisis de suelos

o Relevamiento de cárcavas

10. Análisis social

Se realizarán entrevistas a productores para relevar:

o prácticas de manejo

o percepción del problema

o estrategias de adaptación

11. Análisis de datos

o Se aplicarán:

o análisis de varianza (ANOVA)

o análisis multivariado

o análisis de componentes principales

o correlaciones

12. Integración y modelización

Se integrarán variables:

o Edáficas

o Climáticas

o De cobertura vegetal

Para desarrollar modelos que permitan identificar áreas con mayor susceptibilidad al colapso estructural y formación de cárcavas.

13. Desarrollo de propuestas de manejo

Se diseñarán estrategias adaptadas a pequeños productores:

o Cultivos de cobertura

o Manejo del agua

o Recuperación de cárcavas

CRONOGRAMA PROPUESTO

Año 1: Base conceptual y planificación

Revisión bibliográfica (colapso estructural, erosión, teledetección)

Ajuste de hipótesis y variables

Diseño experimental detallado

Selección de sitios y contactos con productores

Inicio de descarga y procesamiento preliminar de imágenes Sentinel-2

Capacitación/ajuste en uso de SNAP y QGIS

Año 2: Trabajo de campo + datos satelitales

Muestreo de suelos (todas las profundidades)

Relevamiento inicial de cárcavas

Registro GPS de sitios

Inicio de entrevistas exploratorias

Procesamiento sistemático de imágenes (NDVI, NDWI, BSI)

Construcción de base de datos (edáfica + satelital + espacial)

Año 3: Procesos y dinámica

Análisis de laboratorio (físico, químico, biológico)

Ensayos de colapsabilidad (edométricos)

Ensayos de humedecimiento

Relevamiento complementario de cárcavas (dinámica/actividad)

Entrevistas en profundidad a productores

Análisis multitemporal de imágenes (sequías vs lluvias)

Año 4: Integración y modelización

Análisis estadísticos (ANOVA, PCA, correlaciones)

Integración de variables:

o edáficas

o climáticas

o satelitales

Generación de:

o Mapas de riesgo

o Modelos predictivos de colapso y erosión

o Validación con datos de campo

o Ajuste final de índices de teledetección como indicadores

Año 5: Síntesis y transferencia

Redacción de tesis

Publicaciones científicas

Elaboración de propuestas de manejo:

o Recuperación de cárcavas

o Manejo del agua

o Cobertura vegetal

Devolución a productores / extensión