SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA Y SU APLICACION EN LA
AGROFORESTERIA
JEINER YOBANY BUITRAGO ESCOBAR COD. 715275
AGROFORESTERIA TROPICAL
MARCO HELI FRANCO V.
FACULTAD DE AGRONOMIA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
BOGOTA 16 DE NOVIEMBRE DE 2004
INTRODUCCIÓN
En las dos décadas pasadas, y actualmente en nuestro país, ha surgido una
mayor necesidad de identificar y considerar varios factores en el espacio tiempo
en forma simultanea, para analizar y solucionar problemas en la administración de
los recursos naturales. La tecnología de los sistemas de información geográfica
(SIG) ofrece un importante medio crítico para entender y enfrentar algunos de los
problemas más apremiantes de nuestros tiempos: la degradación de los recursos
naturales el efecto de la contaminación atmosférica y la rápida urbanización, solo
por mencionar algunos (Martínez, 2003).
Los sistemas agroforestales son una opción para evitar la degradación de los
recursos naturales, al mismo tiempo de ser una alternativa económica para el
productor al ampliar la gama de recursos en explotación, tiempo de salida de los
productos, y calidad de los mismos (Casasola, et al 2002).
El presente trabajo pretende dar a conocer algunas aplicaciones de Sistemas de
Información Geográfica (SIG) para proponer alternativas viables para formar
sistemas agroforestales, evaluando la capacidad productiva de las áreas, con los
requerimientos de especies forestales, a fin de encontrar las especies
recomendables para su integración dentro de áreas agrícolas.
La tecnología de los SIG tuvo su inicio en la década de los sesentas. Durante la
siguiente década sus aplicaciones se diversificaron y se avanzó significativamente
en su tecnología, hasta alcanzar ambas su madurez en la década de los ochentas.
En la década actual ya no se cuestiona el uso de los SIG, sino como pueden ser
empleados de la manera más eficiente. (Aronoff, 1993).
Un SIG puede ser definido como un sistema de hardware, software y
procedimientos diseñados para soportar la captura, administración, manipulación,
análisis, modelamiento y graficación de datos u objetos referenciados
espacialmente, para resolver problemas complejos de planeación y
administración.
Los componentes de un SIG (Fig.No.1) actúan como un todo donde no hay
independencia de sus elementos.
Fig. No. 1 componentes de un SIG
Los equipos o hardware: compuesto por el computador con sus respectivos
dispositivos periféricos, incluyendo dentro de ellos los que permitan la entrada
y salida de datos gráficos como la masa digitadota y graficadotes de líneas.
El componente operativo o software: compuesto por los comandos y
programas especializados que actúan sobre la información contenida en la
base de datos. Adicionalmente, incluye los programas de aplicación diseñados
por el usuario.
Base de datos: representada por las bases de datos espaciales y las bases
de datos descriptivas. La gran diferencia del potencial de un SIG, está en las
facilidades que presenta para manejar conjuntamente o en forma simultanea
las bases de datos espaciales y sus atributos.
Los procedimientos: Un SIG operará acorde con un plan bien diseñado y
con unas reglas claras del negocio, que son los modelos y las prácticas
operativas
características de cada organización.
Los recursos humanos: La tecnología de los SIG está limitada si no se
cuenta con el personal que opera, desarrolla y administra el sistema; Y que
establece planes para aplicarlo en problemas del mundo real.
APLICACIONES DE LOS SIG.
La utilidad principal de un Sistema de Información Geográfica radica en su
capacidad para construir modelos o representaciones del mundo real a partir de
las bases de datos digitales y para utilizar esos modelos en la simulación de los
efectos que un proceso de la naturaleza o una acción que se produce sobre un
determinado escenario en una época específica. La construcción de modelos
constituye un instrumento muy eficaz para analizar las tendencias y determinar los
factores que las influyen así como para evaluar las posibles consecuencias de las
decisiones de planificación sobre los recursos existentes en el área de interés.
En el ámbito municipal pueden desarrollarse aplicaciones que ayuden a resolver
un amplio rango de necesidades, como por ejemplo:
Producción y actualización de la cartografía básica.
Administración de servicios públicos (acueducto, alcantarillado, energía,
teléfonos, entre otros)
Inventario y avalúo de predios.
Atención de emergencias (incendios, terremotos, accidentes de tránsito, entre
otros.
Estratificación socioeconómica.
Regulación del uso de la tierra.
Control ambiental (saneamiento básico ambiental y mejoramiento de las
condiciones ambientales, educación ambiental)
Evaluación de áreas de riesgos (prevención y atención de desastres)
Localización óptima de la infraestructura de equipamiento social (educación,
salud, deporte y recreación)
Diseño y mantenimiento de la red vial.
Formulación y evaluación de planes de desarrollo social y económico.
Algunas funciones básicas del SIG
Básicamente, el SIG permite obtener una gran cantidad de información de distinto
tipo, tratarla para convertirla en conjuntos de datos compatibles, combinarlos y
exponer los resultados sobre un mapa. Algunas de las operaciones estándar del
SIG son:
Integración de mapas trazados a escalas diferentes, o con proyecciones o
leyendas distintas.
Cambios de escala, proyecciones, leyenda, inscripciones. etc. en los mapas.
Superposición de distintos tipos de mapas de una determinada zona para
formar un nuevo mapa en el que se incluyen los datos descriptivos de cada
uno de los mapas. Por ejemplo, un mapa de vegetación podría superponerse
sobre un mapa de suelos (Fig.No.2). Este a su vez podría colocarse sobre un
mapa donde figure la duración del periodo vegetativo a fin de conseguir un
mapa de idoneidad de la tierra para un determinado cultivo.
Creación de zonas intermedias o próximas en torno a las líneas o polígonos
de un mapa. Esta técnica se utiliza para buscar zonas a una distancia dada de
las carreteras, ríos, etc., o de ciertas condiciones temáticas. Estas zonas
intermedias pueden a su vez utilizarse como otra capa de superposición.
Preguntas de carácter espacial e informativo a través de bases de datos.
Fig. No.2. Superposición de mapas
APLICACIONES EN LA AGRICULTURA
En la agricultura tradicional sé a dado énfasis solo a la variabilidad temporal y
solo actualmente se reconoce la gran importancia de integrar los conceptos
espaciales (datos, variabilidad, análisis espacial) a los procesos de
investigación, planificación, transferencia, monitoreo y en general a la toma
decisiones del dicho sector. En tal sentido los SIGs tienen la función de
aplicaciones muy variadas desde la planificación del uso de la tierra, la
identificación y monitoreo de los cultivos, la estimación de la producción, el
mercadeo, la evaluación de tierras, la sanidad vegetal, modelamiento, la
agricultura de precisión, análisis del impacto ambiental de los usos de la tierra,
entre otros (Martínez, 2003)
Como ya se menciono la agricultura es dada en énfasis a la variabilidad
temporal, aunque es actividad espacial. La variabilidad espacial se manifiesta a
diferentes niveles desde el global donde se tienen zonas agroecológicas con
características productivas definidas y que permiten establecer grados de aptitud
para usos generales, hasta niveles de lote de cultivo que permite definir manejos
específicos.
Las características de variabilidad espacial son:
1. Variabilidad de producción y rendimiento: los cultivos varían espacialmente.
Existen zonas agroecológicas donde un cultivo determinado produce mas que
en otras, pero dentro un mismo lote se puede dar diferencias, ya se en
cantidad o en calidad del producto. Lo anterior ocurre debido a los factores
que influyen en el desarrollo de los cultivos y la producción también varían
espacialmente (Cassel, et al 2000. Citado por Martínez, 2003 ).
2. Variabilidad espacial de los suelos: el suelo es un factor básico para la
producción agrícola, donde presenta variabilidad espacial de sus propiedades
físicas, químicas, biológicas y morfológicas lo cual incide en la variabilidad de
la producción.
3. Variabilidad climática: la temperatura, precipitación y luminosidad varían
espacialmente. El clima es uno de los factores mas utilizado en la zonificación
de áreas de cultivo principalmente por la temperatura que determina las
condiciones de cada cultivo y la precipitación que junto con el suelo inciden
notablemente en la disponibilidad de agua.
4. Variabilidad de plagas y enfermedades: la variabilidad espacial de lo factores
físicos y biológicos generan un heterogeneidad espacial y como resultado
ocurren patrones de distribución espacial de plagas y enfermedades.
5. Recursos genéticos: según el International Plant Genetic Resource Institute
(IPGRI) el manejo de lo recursos genéticos es un proceso complejo que
incluyen interdependientes que van desde identificar un acervo de genes
hasta la conservación y utilización del mismo.
APLICACIONES EN FORESTALES
En la producción de forestales se tienen en cuenta los siguientes parametro
(Reese, et al. 2002)
1. Determinar volumen total de madera en área especifica
2. Especificar volumen de madera por especie de árbol
3. Distinguir la edad del estrato
4. Identificar una biomasa de arboles en un estrato de suelo
APLICACIONES EN AGROFORESTERIA
Aunque las prácticas agroforestales han sido usadas desde tiempos
precolombinos, las iniciativas científicas en la agroforesteria empezaron sólo hace
15 años. En Latinoamérica si bien había múltiples prácticas agroforestales, como
los huertos tropicales mixtos; el mejoramiento cualitativo de la composición
florística, de la sucesión secundaria en la fase de recuperación de la fertilidad de
tierras como parte de la agricultura migratoria; y probablemente la practica de
combinar cultivos de maíz con árboles aislados con cuidadosa regulación de la
sombra. También es de sospechar que ya existía cercos vivos y que se conocían
las propiedades benéficas de árboles fijadores de nitrógeno como Leucaena, pues
es difícil explicar la enorme abundancia de esta y otra leguminosas en suelos
karsticos en zonas de Centro América (Península de Yucatán), excepto por
intervenciones humanas muy antiguas. No es hasta 1976 que se funda en CATIE
la primera división estructurada agroforestal.
Un SIG en un sistema agroforestal utilizar la información espacial como suelo y
clima, junto con una base de datos de las plantas aptas a condiciones presentes
dentro de una zona, proveyendo al usuario alternativas que apoyen decisiones
como, potencial de arboles, arbustos, herbáceas o especies agrícolas para un
área de interés bajo la selección de diferentes opciones de manejo de un sistema
agroforestal (Ellis, et al.,2000).
En el desarrollo de un SIG en sistemas agroforestales se deben identificar sus
componentes, como suelo, leñosa perennes (arboles y arbustos) y las herbáceas
forrajeras (gramíneas o leguminosas). Las variables con la propiedades físicas,
químicas y biológicas de los suelos, se determinar apartir de muestras, las cuales
se someten a diferentes análisis de laboratorio, donde las otras variables como la
topografía del terreno y la altura sobre el nivel del mar se hace mediante
instrumentos especializados de medición (Casasola, et al., 2002).
En cuanto a las leñosas perenne, lo que se hace realizar inventarios en líneas y
superficies para conocer la dinámica poblacional por especie o por grupo de
especies y el estudio de cada individuo. En estos inventarios lo que mas
comúnmente se miden son la altura, DAP, el ancho de copa, la riqueza y
abundancia de una especie en un área determinada. Es necesario verificar el
nombre regional y ratificar con el nombre científico con muestras, familia y usos
potenciales en la zona.
El componente herbáceo (gramíneas o leguminosas) se determina mediante
muestreos. Donde los métodos más comunes son el doble muestreo, cuando las
pasturas o cultivo son heterogéneo y muestreo directo cuando la pastura o
cultivo es muy homogéneo. Mediante este tipo de muestreo se puede determinar
la composición botánica, si es nativa o mejorada si son pasturas, la producción de
materia seca y el vigor de la planta, con base a lo anterior se puede determinar
variables mas complejas como la degradación de la pastura (Casasola, et al.,
2002).
ESTUDIO DE CASO11
Los métodos a seguir fueron el uso de un SIG para encontrar especies forestales
de uso múltiple que sirvieran para plantear opciones para el desarrollo de sistemas
agroforestales en el estado de Morelos, a través del uso de coberturas digitales de
altitud, precipitación, temperatura, suelos y uso actual. Las especies a ser
empleadas para el análisis fueron seleccionadas a partir de las especies que
integran el Sistema para la Reforestación (SIRE) que maneja el Programa
1 Tomado www.fao. org, cuyos autores son Francisco Moreno Sánchez yDiego Reygadas Prado. Investigadores del CENIDS COMEF INIFAP.
Nacional de Reforestación (PRONARE), pues esta sería la fuente primaria de
germoplasma en un programa gubernamental; y la forma de definir los
requerimientos agroecológicas de las especies es a través de la base de datos
generada en el CENID-COMEF del INIFAP, donde se consignan no solo datos de
colectas de herbarios o revisiones bibliográficas sino también resultados de
investigaciones y paquetes tecnológicos.
En el cuadro siguiente se detallan los requerimientos de las especies consignadas
en el ejemplo:
Especie Precipitación (mm)
Temperatura (oC)
Tipo de Suelos
Textura Altitud m.s.n.m
Pithecelobium1 dulce
1500-3000 19-25 Regosoles cambisoles
Fr-Ar 0-1900
Bursera copalifera 500-1200 17-27 Catañosem chernozem
Fr-Ar 0-1800
Tabla No.1 datos de arboles forestales1 Acacia obliquifolia
La discriminación de áreas fue por la aplicación de operaciones Booleanas de las
coberturas digitales, y se selecciono como áreas prioritarias para el desarrollo de
sistemas agroforestal las áreas perturbadas y de agricultura de temporal por ser
estas las áreas con mayor fragilidad en sus ecosistemas.
Además de lo anterior se califico a los viveros forestales presentes en el estado a
fin de determinar su área de influencia y definir la fuente más probable de planta
para un programa estatal, para ello sé georeferenciaron los viveros que participan
dentro del PRONARE (Programa Nacional de Reforestación), y se proceso la
información de la capacidad productiva e infraestructura presente. Posteriormente
se aplicaron dos criterios:
1. Areas de influencia con base a infraestructura carretera, esta sin considerar el
optimo económico por el costo de transporte.
2. El área de influencia por ubicación política (considerando municipios), a fin de
conocer si la distribución de los viveros es la adecuada o no y algunas
sugerencias en su probable reubicación si fuera necesario.
RESULTADOS Y DUSCUSIÓN DE RESULTADOS
Respecto al criterio de áreas de influencia de los viveros por división política se
obtuvo el siguiente plano: Donde podemos observar que la distribución de los
viveros presentes en el estado no es homogénea y se llegan a encontrar viveros
muy cerca uno del otro, además de no presentarse por otra parte ningún vivero en
la parte sur este del estado (Fig. No3).
Fig. No. 3 Area de influencia de los viveros con base a municipios
Para el caso de tomar en cuenta la infraestructura carretera podemos observar
que prácticamente se pueden cubrir las necesidades de reforestación del estado
con los vivero presentes en la actualidad (Fig. No.4). Sin embargo si aplicamos un
análisis de tiempo –costo por transporte de planta y personal de reforestación
podremos observar nuevamente que el sur este del estado es la parte que
requiere de un gasto mayor así como presentar mayores perdidas de planta por
efecto de maltrato de las mismas en el traslado.
Fig. No4 Área de influencia de los viveros definida por infraestructura carretera
Al determinar las áreas agrícolas de temporal y perturbadas del estado de
Morelos a través del análisis de imágenes de satélite encontramos que su
distribución se encuentra concentradas en la parte sur del estado y ocupan un
área de 3212 km2 como se observa en el plano siguiente (Fig. No.5):
Fig. No.5 Areas de Agricultura de temporal y áreas perturbadas en el estado de Morelos
Al aplicar la selección de áreas potenciales para Pithecelobium dulce encontramos
que de 4906. km2 del estado son susceptibles de plantar 950.13 km2 y de esta
superficie 647 km2 se encuentran en áreas perturbadas o de agricultura de
temporal (Fig. No.6 y 7).
Fig. No.6 Areas potenciales de plantar con Pithecelobium dulce en el estado de Morelos
Fig. No. 7 Areas potenciales de Pithecelobium dulce en áreas agrícolas de temporal y zonas
perturbadas
Como podemos observar existe una buena potencialidad de esta especie para
apoyar el desarrollo de sistemas agroforestales.
Analizando la potencialidad de La Bursera copalifera palo mulato podemos
observar que se obtuvieron 1565 Km2 potenciales de ser plantados con esta
especie de los cuales 1063 están en áreas de agricultura de temporal o
perturbadas (Fig. 8 y 9)
Fig. No.8 Areas potenciales de ser plantadas con Bursera copalifera en el estado de Morelos.
Fig. No. 9 Areas potenciales de Bursera copalifera en áreas agrícolas y zonas perturbadas
Como podemos observar en los dos ejemplos anteriores los SIG son una
herramienta no solo de ubicación de áreas potenciales para diversos cultivos sino
en la toma de decisiones en el desarrollo de programas y apoyos al campo, así
como en la ubicación planeación y operación de programas de desarrollo.
CONCLUSIONES
Un SIG es un soporte para la toma de decisiones ante diferentes alternativas.
Un SIG en los SAF son una herramienta que permiten modelar situaciones del
mundo real, minimizar el impacto ambiental.
La infraestructura de viveros en el estado es suficiente para las necesidades de
reforestación del estado.
El estado de Morelos puede ser usado como una buena área potencial de
desarrollo de los programas de desarrollo basado el uso de sistemas
agroforestales.
RECOMENDACIONES
Una reubicación de viveros sería recomendable si se quiere eficientar los gastos
de los programas de reforestación en el estado.
Debe de entenderse que los resultados en este estudio son de un alcance regional
puesto que la escala de las fuentes es 1: 250 000 por lo que la aplicación de estos
resultados requiere de una verificación previa de lo relacionado a uso actual y
actividad económica de cada sitio en especifico.
BIBLIOGRAFÍA
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Ottawa. Canada. WLD Publications. Pag 80
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Ellis, E., Nair, P., Linehan P., Beck, H. & Blanche, C. 2000. A GIS- based
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Martinez, J 2003. La geomatica y la importancia en la agricultura. Trabajo
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Simposio Agricultura de Precisión
Reese, H. Nilsson, M., Sandström, P. & Olsson, H. 2002. Application using
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