Uso de herramientas SIG y análisis multivariados para explicar el proceso de deforestación Estudio de caso en la cuenca del río Calan, Honduras

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1 Uso de herramientas SIG y análisis multivariados para explicar el proceso de deforestación Estudio de caso en la cuenca del río Calan, Honduras Samuel Rivera 1, Alexander J. Hernández 2, Pablo MartínezdeAnguita 3, John H. Lowry 4, R. Douglas Ramsey 5 Introducción Alrededor del 62% de los ecosistemas forestales tropicales primarios han desaparecido. Como consecuencia, las cuencas están perdiendo su capacidad de almacenamiento y retención hídrica. En Honduras, una hectárea de bosque es deforestada cada cinco minutos para dar paso a la agricultura de subsistencia (Rivera 2004). Debido al rápido avance de la agricultura hacia las tierras de bosque, las agencias de gobierno están tratando de interpretar el fenómeno para encontrar las medidas mas apropiadas de prevención (Pascual 2005). Este estudio integra la tecnología SIG con la evaluación de variables biofísicas para estudiar la cuenca del río Calan, ubicada en la parte central de Honduras, y sus procesos de deforestación. Las preguntas de investigación a contestar fueron las siguientes: Qué tan grande es el problema deforestación? Dónde están las áreas deforestadas... en el espacio, en tiempo?, Cuáles son las variables socioeconómicas que activan la deforestación? Metodología La metodología consistió de básicamente cuatro etapas: selección del área de estudio, toma de datos de campo, análisis SIG y análisis estadístico con la elaboración del modelo. Área de estudio: la cuenca del río Calan está localizada en la parte central de Honduras, en la Cuenca de El Cajón, subcuenca del río Selguapa (Fig. 1). La cuenca tiene una extensión aproximada de 4000 ha. 1 Remote Sensing and GIS Laboratories. Department of Wildland Resources. College of Natural Resources. Utah State University Logan, UT Remote Sensing and GIS Laboratories. Department of Wildland Resources. College of Natural Resources. Utah State University Logan, UT Yale University, School of Forestry and Environmental Studies. 370 Prospect st. New Haven, CT pablo. 4 Remote Sensing and GIS Laboratories, Assistant Director. Department of Wildland Resources. College of Natural Resources. Utah State University Logan, Utah Remote Sensing and GIS Laboratories, Director. Department of Wildland Resources. College of Natural Resources. Utah State University Logan, Utah

2 Figura 1. Ubicación del área de estudio Datos de campo: la fase de campo consistió en el levantamiento y elaboración de una base de datos para el 100% de las familias (525) que habitan en la cuenca. Se aplicó una encuesta de 75 preguntas relacionadas con forestería, agricultura y aspectos socioeconómicos. Además, se tomaron las coordenadas geográficas (GPS) para cada familia encuestada. Los datos se levantaron durante la estación seca del año 2002, y se manejaron en el programa computacional MS Excel. Se hizo un control de calidad para verificar la exactitud de los datos. Analisis SIG: para la clasificación de la cobertura del uso de la tierra, se clasificaron dos imágenes Landsat TM tomadas en 1993 y 2000, usando el programa computacional de procesamiento de imágenes de satélite: ERDAS Imagine ver 8.3. En esta clasificación se agruparon pixeles de similar reflectancia espectral (clusters), los cuales se definieron usando muestras llamadas áreas de entrenamiento, obtenidas de conocimiento del terreno, notas de campo e inventarios de vegetación previos. Adicionalmente, se usó un mosaico de fotografías aéreas para mejorar la clasificación. El mismo procedimiento se aplicó a ambas escenas temporales: 1993 y 2000 (Zancajo y Mostaza 2004). Los datos espaciales se manejaron con el programa de SIG: Arc GIS ver 9.2, y los datos socioeconómicos de las encuestas se extrajeron de cada capa usando la función extraction de Arc GIS. De las 525 viviendas, solo 397 quedaron dentro de los límites de la cuenca (Fig. 1). La manipulación inicial de los datos espaciales se hizo con ArcView versión 3.2. Análisis estadístico y desarrollo del modelo: durante el levantamiento de la encuesta, el conocimiento experto sirvió para seleccionar las variables que podrían correlacionarse mejor con el fenómeno de la deforestación. Las variables seleccionadas fueron: coordenada x, coordenada y, ingreso anual por familia, número de niños por familia, analfabetismo en adultos, analfabetismo infantil, tenencia de la tierra, fuente de agua, uso de letrinas, fuente de energía para cocinar, prácticas agroforestales, prácticas de conservación de suelos, hortalizas, frutales, animales domésticos y mercadeo de los productos. El programa estadístico R fue utilizado para el análisis estadístico, empezando con el estudio potencial de linealidad, normalidad y redundancia. Se empleó un modelo de regresión logística para las variables extraídas de las encuestas y de los mapas, usando la función raster calculator de Arc GIS. El 130

3 modelo de regresión logística se expresa como siguiente: P = 1/(1+exp(-(B0 + B1*X1 + B2*X Bk*Xk))) Donde B 0 es una constante y B i son coeficientes de las variables de predicción. El valor calculado de P es una probabilidad entre 0 y 1. La función Exp es e elevado a la potencia. Este modelo logístico sirvió para simular el proceso de deforestación. La presencia de deforestación fue considerada con valor de 1 y la ausencia de deforestación con un valor de 0. Resultados Clasificación del uso de la tierra y análisis multitemporal Como resultado de la clasificación de las imágenes Landsat de 1993 y del 2000, se pudo comprobar que hubo una reducción de aproximadamente el 20% de la cobertura forestal en el periodo en mención (Fig. 2). Los resultados revelan que la cobertura arbórea fue rápidamente convertida a otros usos como la agricultura y pastos. La Fig. 3 es el resultado del traslapo de las imágenes de 1993 y Como parte del análisis, también se ubicaron las viviendas o familias que quedaban dentro de las áreas deforestadas. Para el análisis, estas familias se clasificaron como deforestadores; las familias que quedaron en donde no hubo deforestación, se clasificaron como no-deforestadores. Esto permitió el análisis logístico que clasifica con valor 1 a los deforestadores y valor 0 a los no-deforestadores. Figura 2. Clasificación del uso de la tierra y cobertura en 1993 y 2000, cuenca del río Calan, Honduras Imágenes clasificadas Landsat TM 131

4 Desarrollo del modelo y predicciones Figura 3. Área deforestada entre 1993 y 2000, cuenca del río Calan, Honduras La Fig. 4 muestra las variables estudiadas, así como sus respectivos coeficientes. De las 75 variables inicialmente inventariadas entre los pobladores, se analizaron un total de 16. El Cuadro 1 muestra la significancia estadística de las variables explicativas del modelo (variables de predicción). Figura 4. Modelo de regresión logística creado a partir de las variables socioeconómicas estudiadas en la cuenca del río Calan, Honduras 132

5 Cuadro 1. Variables socioeconómicas estudiadas a partir del modelo de regresión logística, cuenca del río Calan, Honduras No. 1 Coordenada X 2 Coordenada Y Variables Significancia estadística 3 Ingreso anual por familia *** ( α = 0.001) 4 Número de niños por familia 5 Analfabetismo de adultos 6 Analfabetismo en niños 7 Tenencia de la tierra 8 Fuente de agua 9 Letrinas 10 Energía para cocinar 11 Agroforestería *** ( α = 0.001) 12 Conservación de suelos *** ( α = 0.001) 13 Hortalizas *** ( α = 0.001) 14 Frutales * ( α = 0.05) 15 Animales domésticos ** ( α = 0.01) 16 Mercado de los productos. ( α = 0.1) En general, el ingreso anual por familia, la implementación de prácticas agroforestales, las obras de conservación de suelos y el cultivo de hortalizas, resultaron altamente significativas (α = 0.001) como variables que están altamente relacionadas con el proceso de deforestación. Estas variables demostraron una alta correlación con la reducción de la deforestación en forma significativa. La existencia de árboles frutales (α = 0.05) y de animales domésticos (α = 0.01) en la familia rural resultaron estadísticamente significativas también. Adicionalmente, la forma en como los productos son comercializados, ya sea vendidos localmente o en el poblado más cercano (Siguatepeque, habitantes) también obtuvo una significancia estadística (α = 0.1); lógicamente, esto último se relaciona con el ingreso anual por familia. Lecciones aprendidas Los resultados indican que las agencias de desarrollo debieran focalizar la asistencia técnica en: Prácticas de conservación de suelos Árboles frutales Agroforestería Animales domésticos Mercadeo de los productos Las prácticas de conservación de suelos, cultivos agroforestales y la crianza de animales domésticos aumentan la productividad de la familia rural y reduce la presión sobre las tierras de bosque. En general, las familias con un mejor ingreso causan un menor impacto en la deforestación de los bosques en la cuenca. Conclusiones Estos resultados son consistentes con la mayoría de los resultados expuestos por varios autores sobre la problemática de la deforestación y las familias rurales del trópico húmedo (Lutz 133

6 et ál. 1994, Bravo-Ureta et ál. 2006). Básicamente, las razones económicas son las mayores contribuyentes a la deforestación. Las familias de bajos ingresos ubicadas en el frente de la deforestación son las más propensas a causar deforestación. Este estudio descubre la complejidad del problema y la necesidad de utilizar herramientas SIG para analizar las diversas variables socioeconómicas y biofísicas y sus variaciones en el tiempo y el espacio. Bibliografía Bravo-Ureta, B; Solís, D; Cocchi, H; Quiroga, R The impact of soil conservation and output diversification on farm income in Central American hillside farming. Agricultural Economics 35: Lutz, E; Pagiola, S; Reiche, T The costs and benefits of soil conservation: the farmer s viewpoint. The World Bank Research Observer 9: Pascual, U Land use intensification potential in slash-and-burn farming through improvements in technical efficiency. Ecological Economics 52(4): Rivera, S Testing forestry BMP s for protecting water quality in Honduras. Ph. D. Dissertation. Utah State University, College of Natural Resources, Watershed Science Unit. 147 p. Zancajo, J; Mostaza, T Propuesta de una metodología para la codificación de procesos ambientales en bases de datos espaciales. VIII Congreso Nacional de Topografía y Cartografía [Madrid, ES, octubre 2004]. 134

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