Semiarid pampa grassland replacement and fragmentation in San Luis, Argentina

Authors

  • Manuel R. Demaría INTA, EEA San Luis, Villa Mercedes, San Luis, Argentina. Departamento de Geografía, Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares, España.
  • Inmaculada Aguado Suárez Departamento de Geografía, Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares, España.
  • Diego F. Steinaker INTA, EEA San Luis, Villa Mercedes, San Luis, Argentina.

Keywords:

change detection, land use, Landsat TM, remote sensing, supervised, unsupervised and fuzzy classification

Abstract

Understanding rates of natural grassland transformation and fragmentation and their relation with soil and climatic characteristics is relevant for identifying potential conservation sites, for sustainable management and for land-use planning. In this study, five Landsat images (1985, 1992, 1997, 1999, 2001), covering 4129.9 km2 , were used to quantify the amount of natural grassland areas replaced by exotic pastures or crops, and to analyze the pattern and rate of change of these grasslands in a 16-year period. Grassland transformation rates were measured using a mixed classification and post-change detection method. A fuzzy classification was used to analyze changes in proportions of bare soil. Auxiliary data (an agronomic aptitude map, an ecological condition map and paddock subdivisions) were related with the classified images to analyze ecological patterns. Image classification showed that between 1985 and 2001, natural grassland cover was reduced from 84.5 to 37.8% and that the annual transformation rate increased significantly from 1.4 to 10.9%. Furthermore, the proportion of bare soil and incidence of fragmentation increased, especially in the most productive areas (fragmentation rose from 463 to 800 paddocks). This work provides relevant data for land management planning that integrates productive and conservationist criteria. However, the creation of protected areas and the implementation of sustainable management is a decisive challenge for the conservation of the semiarid pampa ecosystem.

References

ADAMS, JB; MO SMITH & AR GUILLESPIE. 1989. Simple models for complex natural surfaces: a strategy for hyperspectral era of remote sensing. En: Proc. IEEE Internat. Geosci. Remote Sensing Symp., IEEE, New Cork, 16-21.

AGUILERA, MO; DF STEINAKER; MR DEMARÍA & AO ÁVILA. 1998. Estados y transiciones de los pastizales de Sorghastrum pellitum del área medanosa central de San Luis, Argentina. Ecotropicos 11:107-120.

AGUILERA, MO; MR DEMARÝÍA; AO ÁVILA & DF STEINAKER. 1999a. Impacto de la intensificación del uso de la tierra en la diversidad vegetal: un estudio en pastizales semiáridos de San Luis, Argentina. En: Matteucci, SD, OT Solbrig; J Morillo & G Halffter. (eds.). Biodiverdsidad y Uso de la Tierra. Conceptos y Ejemplos de Latinoamerica. EUDEBA, Centro de Estudio Avanzados, Universidad de Buenos Aires, Argentina, pp. 515-528.

AGUILERA, MO; DF STEINAKER; MR DEMARÍA & JD GIULIETTI. 1999b. Guía utilitaria de manejo para pastizales naturales pampeanos del Area Medanosa Central de Argentina. Información Técnica 153. INTA EEA, San Luis, Argentina.

ANDERSON, DL; JA DEL ÁGUILA & AE BERNARDÓN. 1970. Las formaciones vegetales de la provincia de San Luis. Rev. Inv. Agropecuaria INTA, serie 2. Biología y Producción Vegetal 7:83-153.

ANDERSON, DL; EL ORIONTE & JC VERA. 1978. Una reliquia del pastizal de San Luis. Ecología 3:139-152.

ANDERSON, DL. 1979. La distribución de Sorghastrum pellitum (Poaceae) en la provincia de San Luis y su significado ecológico. Kurtziana 12-13:37-45.

ANDERSON, DL. 1981. La distribución del alcanfor (Heterotheca latifolia Buck.) en San Luis. Informativo Rural 15, Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria San Luis.

ANDERSON, DL. 1982. Determinación de la condición del pastizal natural en el área medanosa de pastizales e isletas de chañar. INTA-EEA San Luis, mimeógrafo, Villa Mercedes.

BABAN, SMJ & C LUKE. 2000. Mapping agricultural land use using retrospective ground referenced data, satellite sensor imagery and GIS. Int. J. remote sensing 21(8):1757-1762.

BAUER, M; A BURK; P EK; S COPPIN; T LIME ET AL. 1994. Satellite inventory of Minnesota forest resources. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 60(3):287-298.

BERTÓN, JA & JC ECHEVERRÍA. 2002. Zonas áridas de la provincia de San Luis (Argentina): Dos clasificaciones climáticas. X Jornadas Cuidemos nuestro mundo. Implementación de un modelo ambiental para San Luis, 31-40.

BRENNAN, RL & DJ PREDIGER. 1981. Coefficient Kappa: some uses, misuses and alternatives. Educational and Psychological Measurement 41:687-698.

BURKART, R; L DEL VALLE RUIZ; C DANIELE; C NATENZON; F ARDURA & A BALABUSIC. 1994. El Sistema Nacional de Áreas Naturales Protegidas de la Argentina. Administración de Parques Nacionales, Buenos Aires, Argentina.

CABRERA, AL. 1976. Regiones Fitogeográficas Argentinas. En: Tomo, Fascículo II (Ed.), Enciclopedia Argentina de Agricultura y Ganadería, 2a.edición. Acme S.A.C.I, Buenos Aires, Argentina.

CAPITANELLI, R & M ZAMORANO. 1972. Geografía regional de la Provincia de San Luis. Boletín de estudios geográficos. Vol. XX, No 74-77. Fac. de Filosofía y Letras. U. de Cuyo.

CHÁVEZ, PS. 1996. Image-based atmospheric corrections. Revisited and improved. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 62(9):1025-1036.

CHUVIECO, E. 2002. Teledetección ambiental: la observación de la tierra desde el espacio. Barcelona, Ariel Ciencia.

CLEMENT, AA & RG PONTIUS. 2006. Identifying systematic land cover transitions using remote sensing and GIS: The fate of forests inside and outside protected areas of southwestern Ghana. Environmental and Planning, En prensa.

CONGALTON, RG. 1991. A review of assessing the accuracy of classifications of remotely sensed data. Remote Sensing of Environment 35-46.

COVAS, G & A CAIRNIE. 1985. El pasto llorón. Manual con información básica y normas para su cultivo y utilización. Ed. Hemisferio Sur, Buenos Aires, Argentina.

DELLAFIORE, CM; MR DEMARÍA; NO MACEIRA & E BUCHER. 2001. Estudio de la distribución y abundancia del venado de las pampas en la provincia de San Luis mediante entrevistas. Revista Argentina de Producción Animal 21:137-144.

DEMARÍA, MR; CM DELLAFIORE; J GIULIETTI; B MOLINERO & NO MACEIRA. 1996. Zonificación por condición ecológica para la planificación de un área protegida en el pastizal pampeano semiárido. XVIII Reunión Argentina de Ecología, Buenos Aires, Argentina.

DEMARÍA, MR; WJ MCSHEA; K KOY & NO MACEIRA. 2003. Pampas deer conservation with respect to habitat loss and protected area considerations in San Luis, Argentina. Biological Conservation 115:121-130.

ECHEVERRIA, JC; HB MOLINERO; JA SERRA; C PEÑA ZUBIATE. 1996. Evaluación de recursos naturales con geoestadística y kriging. IV Jornadas Modelo Ambiental (CNM) 96:31-35.

EPEMA, GF & BCJ BOM. 1994. Spatial and temporal variability of field reflectance as a basis for deriving soil surface characteristic from multiscale remote sensing data in Niger. ITC Journal 1:23-28.

FOODY, GM; G PALUBINSKA; RM LUCAS; PJ CURRAN & M HONZAK. 1996. Identifying terrestrial carbon sinks: classification of successional stages in regenerating tropical forest from Landsat TM data. Remote Sens. Environ. 55:205-216.

FRASINELLI, CA; NP STRITZLER; JH VENECIANO; JR CASAGRANDE; A MARCHI & MO FUNES. 1992. Digitaria eriantha. Una forrajera estival promisoria. Revista de Divulgación Ciencia y Tecnología en el Desarrollo de la Provincia de San Luis 2:1-17.

FRASINELLI, CA. 1998. El pasto llorón y los sistemas de producción en San Luis. Estación Agropecuaria San Luis, Villa Mercedes, San Luis, Argentina.

HAY, AM. 1979. Sampling designs to test land-use map accuracy. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 529-533.

HADLEY, M. 1993. Grassland for sustainable ecosystem. En: Baker, MJ (Ed.), Grassland for our World. SIR Publishing, Wellington, New Zealand, pp. 12-18.

HERRERA, LP, V GÓMEZ HERMIDA; GA MARTÍNEZ; P LATERRA & N MACEIRA. 2005. Remote Sensing Assessment of Paspalum quadrifarium Grasslands in the Flooding Pampa, Argentina. Rangeland Ecology and Management 58:406-412.

HOUGHTON, JT, LGM FILHO, BA CALLANDER, N HARRIS, A KATTENBERG, & K MASKELL. 1996. Climate Change 1995: The Science of Climate Change, Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK.

ISACCH, JP; MS BO; NO MACEIRA; MR DEMARÍA & S PELUC. 2002. Composition and seasonal changes of the bird community of natural grasslands in the western pampa of Argentina. J. of Field Ornithology 74(1):59-65.

JENSEN, JR; D COWENS; S NARUMALANI; O WEATHERBEE & J ALTHAUSEN. 1993. Evaluation of CoastWatch Change Detection Protocol in South Carolina. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 59:1039-1046.

JENSEN, JR. 1996. Introductory Digital Image Processing: A Remote Sensing Perspective, second ed. Prentice Hall, New Jersey.

JOHNSON, LB. 1990: Analysing Spatial and Temporal Phenomena Using Geographical information System, A Review of Ecological Applications. Landscape Ecology 4:1-14.

LARSSON, H. 2002. Analysis of variations in land cover between 1972 and 1990, Kassala Province, Eastern Sudan, using Landsat MSS data. Int. J. Remote Sensing 23(2): 325-333.

LECHEVALIER, C. 1992. Évolution des structures agraires et erosión des sols en Pays de Caux. Bulletin Association Géographique Francaise, pp 101-103.

LEÓN, RJC & DL ANDERSON. 1983. El límite occidental del pastizal pampeano. Tuexenia 3:67-83. LEÓN, RJC; GM RUSCH & M OESTERHELD. 1984.

Pastizales pampeanos-impacto agropecuario. PhytocoenologIa 12(2/3):201-218.

MACEIRA, NO; C SARAVIA TOLEDO; C BERTONATTI & A VILA. 1996. Conservación y uso sostenible de la biodiversidad en las zonas áridas y semiáridas de Argentina. En: Simonetti, J (Ed.), Conservación y uso sostenible de la biodiversidad en zonas áridas y semiáridas de América Latina y El Caribe. Oficina Regional de la FAO para América Latina y El Caribe, Serie Zonas Aridas y Semiáridas 8, pp. 13-48.

MARCHI, A; CG GIRAUDO & VH HAIDAR. 1974. El pasto llorón cv. Tanganyka en la cría bovina. Satisfacción de los requerimientos de materia seca digestible. Revista Argentina de Producción Animal 5:246-258.

MOLINERO, HB, J GIULIETTI; MR DEMARÍA & NO MACEIRA. 1996. Condición ecológica de los pastizales naturales del Refugio de Vida Silvestre San Martín del Alto Negro. Información Técnica 140. INTA EEA, San Luis, Argentina.

MONSERUD, R & R LEEMANS. 1992. Comparing Global Vegetation Maps with the Kappa Statistic. Ecological Modelling 62:275-293.

OESTERRHELD, M.; CM DIBELLA; H KERDILES. 1998. Relation between NOAA-AVHR satellite data and stocking rate of rangelands. Ecological Applications 8(1), 207-212.

O`NELLY, RV; JR KRUMMEL; RH GARDNER; G SUGIHARA; B JACCKSON ET AL. 1988. Indices of landscape pattern. Landscape Ecology 1:153-162.

PEÑA ZUBIATE, CA; DL ANDERSON; MA DEMMI; JL SAENZ & A D’HIRIART. 1998. Carta de suelos y vegetación de la provincia de San Luis. Payne Publishing, San Luis, Argentina.

PERKINS JS & DSG THOMAS. 1993. Spreading deserts or spatially confined environmental impacts? Land degradation and cattle ranching in the kalahari desert of Botswana. Land degradation & Rehabilitation 4:179-194.

SIMPSON, JW; REJ BOERNER; MN DEMERS; LA BERNS; FJ ARTIGAS & A SILVA. 1994. Forty-eight year of landscape change on two continuous Ohio landscapes. Landscape Ecology 9:261-270.

SINGH, A. 1989. Digital change detection techniques using remotely-sensed data. Int. J. Remote Sensing 10:989-1003.

SONG, C; CE WOODCOCK; KC SETO; MP LENNEY & SA MACOMBER. 2001. Classification and Change Detection Using Landsat TM Data: When and How to Correct Atmospheric Effects? Remote Sens. Environ. 75:230-244.

SORIANO, A, RJC LEÓN; OE SALA; RS LAVADO; VA DEREGIBUS; ET AL. 1991. Rio de la Plata Grasslands. En: Copeland, RT (Ed.), Ecosystems of the World. Natural Grasslands, Introduction and Western Hemisphere. Elsevier, New York, pp. 367-407.

STAFFORD SMITH, DM & BD FORAN. 1993. Problems and opportunities for commercial animal production in the arid and semi-arid rangelands. En: Baker, MJ (Ed.), Grassland for our World. SIR Publishing, Wellington, New Zealand, pp. 30-37.

STEIN, A; FD MEER; VAN DER & B GORTE. 1999. Spatial Statistics for Remote Sensing, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.

SWAIN, PH & SM DAVIS. 1978. Remote Sensing: The Quantitative Approach. New York: McGraw Hill Book Company.

TUCKER, CJ & JRG TOWNSHEND. 2000. Strategies for monitoring tropical deforestation using satellite data. Int. J. Remote Sensing 21(6 & 7):461-1471.

TUELLER, PT. 1991. Remote sensing applications for monitoring rangeland vegetation. J. of Grassland Society Southern Africa 8:160-166.

VENECIANO, JH & OA TERENTI. 1996. Producción anual y estacional e forraje de Digitaria Eriantha, con y sin fertilización, en San Luis (Argentina). Rev. UNRC 16(2):113-122.

VERSTRAETE, MM & SA SCHWARTZ. 1991. Desertification and global change. Plant Ecology 91:3-13.

VIGLIZZO, EF; F LECTORA; AJ PORDOMINGO; JN BERNARDOS; ZE ROBERTO & H DEL VALLE. 2001. Ecological lessons and applications from one- century of low external-input farming in the pampas of Argentina. Agriculture, Ecosystems and Environment 83:65-81.

YAMANO, H; J CHEN & M TAMURA. 2003. Hyperspectral identification of grassland vegetation in Xilinhot, Inner Mongolia, China. Int. J. Remote Sensing 24(15):3171-3178.

ZADEH, L. 1965. Fuzzy sets. Information and Control 8:338-353.

Published

2008-04-01

How to Cite

Demaría, M. R., Aguado Suárez, I., & Steinaker, D. F. (2008). Semiarid pampa grassland replacement and fragmentation in San Luis, Argentina. Ecología Austral, 18(1), 055–070. Retrieved from https://ojs.ecologiaaustral.com.ar/index.php/Ecologia_Austral/article/view/1397

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