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Entendiendo el Crecimiento y Rendimiento del Pinus Occidentalis en la Sierra


Oct 29, 2009

Introducción

Los recursos forestales son una fuente permanente y renovable de bienes y servicios que requieren la aplicación de una gestión adecuada para asegurar su sostenibilidad. Tal es la razón por la que mucho esfuerzo ha sido desplegado por las organizaciones internacionales a reforzar las medidas que garanticen la conservación y el desarrollo sostenible de los bosques del mundo.

En la República Dominicana, muchas instituciones han surgido para enfrentar la deforestación. Por ejemplo, en el área de estudio de esta tesi s, el Plan Sierra, una organización no gubernamental, ha estado trabajando desde 1980 para restablecer el funcionamiento social y ecológico de las cuencas más importantes para la parte norte central del país. El Plan Sierra trabaja para mejorar la utilización de los recursos forestales media nte el fortalecimiento de la calidad de los planes de manejo aplicados a la especie endémica Pinus occidentalis. La institución ha tenido un éxito moderado en la promoción del desarrollo rural y ecológico, mediante la generación de modelos sociales y ecológicos para fortalecer el desarrollo de la gestión forestal en las comunidades que no han desarrollado las tradiciones de silvicultura. Esto se ha traducido en un manejo de bosque parcialmente exitoso en lo que se refiere a la sostenibilidad.

La vegetación natural de esta región ecológica estuvo tradicionalmente compuesta principalmente de pinos. El pino criollo, o pino de Cuaba (P. occidentalis), es un pino endémico de La Española, que se puede encontrar en poblaciones mixtas de árboles de hoja ancha por debajo de las elevaciones de 2,100 metros, o en rodales puros por encima de estas elevaciones (Farjon et al. 1997 ). Aunque existen casos aislados de pinos en las tierras bajas, estos bosques se desarrollan correctamente encima de la cota de 800 metros (Estepa montano bajo) y son la formación de los bosques por encima de 2,100 metros. El pino criollo puede crecer en  elevaciones de 3,175 metros, el punto más alto en el Caribe.

En las tierras bajas, el pino criollo se desarrolla sobre todo en los suelos lateríticos en un clima húmedo. Estos árboles tienen la capacidad de crecer en suelos ácidos, poco profundos y estériles, porque establecen simbiosis ectomicorrícica con varios tipos de hongos. Otras especies de coníferas se pueden encontrar creciendo con P. occidentalis, en particular en las laderas de la cordillera central, son la sabina (Juniperus gracilior), sabina endémica (J. ekmanii) y buchii Podocarpus. Los bosques montanos de la estepa son más abiertos que los de la estepa montano bajo y suelen ir acompañados de “cara de hombre” (Lyonia spp.), “Abey (Pithecellobium arboreum),” yaya fina “(Oxandra lanceolata),” Pajón “(Danthonia dominguensis), domingensis Verbena y pinnata Wienmannia. Los bosques de pinos se entremezclan con los bosques húmedos de montaña, como consecuencia de la degradación de estos últimos. El sotobosque en rodales de pino es bastante pobre en diversidad de especies y la composición varía en función del sustrato. Las especies nativas de esta región ecológica de fácil regeneración natural debido a la humedad en los suelos (Holdridge, 1987).

Los bosques de pinos situados en las laderas de mayor elevación están asociados con suelos poco profundos, tanto en República Dominicana como en Haití. La mayoría de los rodales de pino se localizan principalmente en la cordillera central Dominicana (Cordillera Central), continuando en el macizo del norte de Haití. Otros pequeños parches pueden encontrarse en la Sierra de Bahoruco y hacia el sur, en ambos países (Figura 1-1). El clima de esta ecoregion es variada, dependiendo de la altitud (de montano bajo a montano) y las precipitaciones (de húmedo a muy húmedo). Aunque irregulares, las lluvias mantienen un cierto nivel de humedad en el suelo por una gran parte del año. La temperatura media anual es entre 12 º C y 24 º C y puede caer por debajo de 0 º C entre diciembre y febrero en altitudes superiores a los 2,000 metros, causando heladas que son más frecuentes en la estepa de montaña. Estos bosques se encuentran ubicados principalmente en terrenos con topografía accidentada.

Figure 1-1. Range of P. occidentalis, Sw. Source: Critchett and Little, 1966.

Dentro del género Pinus, P. occidentalis está clasificado como un miembro de la sección trifoliae, que comprende los pinos duros y amarillos de América. Dentro de esta sección, P. occidentalis pertenece a la subsección Australes con una morfología consistente en ramas recta, brotes de multinodales, con 4 a 5 agujas por fascículo (a veces 3). Las semillas son pequeñas, con alas largas y desmontable. Las hojas son de 10 a 15 centímetros de longitud. El tronco es recto y cilíndrico con corteza de color marrón. La madera es de color amarillo con la madera tardía marrón. Cada árbol tiene flores masculinas y femeninas (monoicas). Los conos tienen una longitud que varía de 6 a 8 cm y llevan semillas aladas. El árbol puede alcanzar hasta 30 metros de altura y hasta 100 centímetros de diámetro a la altura del pecho. Productos de conversión de Primera incluyen trozas y postes. La madera se usa principalmente para fines de construcción y muebles.

En 1995, las masas forestales de P. occidentalis Sw. cubrían una superficie de aproximadamente 302,500 hectáreas en la República Dominicana (Swedforest Consulting AB., 1992). Dentro del área de influencia del Plan Sierra, la especie abarca aproximadamente 34,937 hectáreas, ocupando el 10% de esta área en rodales puros.

En la República Dominicana, esta especie es la única persona que puede ser manejada bajo concesiones del gobierno. Debido a que es la principal especie comercial y su distribución se encuentra por casualidad en las cuencas hidrográficas más importantes para la región, el manejo del P. occidentalis tiene un tremendo impacto en la calidad de vida de los habitantes de la República Dominicana.

Dentro del área de estudio, el 33% de la superficie está cubierta por bosques puros y mixtos de esta especie. La zona es más del 90% montañosa con pendientes superiores al 25% y suelos muy frágiles, que requieren la presencia de la cubierta forestal para mantener la estabilidad. Abastece de agua a cinco complejos hidro-eléctricos, los que a su vez proporcionan agua para el consumo humano, la electricidad y el riego a más de dos millones de habitantes en la parte oeste del Valle del Cibao.

Ya en 1923, las leyes de la República Dominicana comenzaron a regular la explotación forestal para garantizar su conservación (Dobler, 1999). Sin embargo, como en la mayoría de los países tropicales, el país ha perdido la mayor parte de su cubierta forestal debido a una gestión inadecuada en las áreas forestales, perdiendo en el proceso, la diversidad biológica, potencial forestal y más aun, el deterioro de la calidad de vida de los dominicanos. Karl Woodward [citado por Dobler, et al. (1995)] declaró que en 1909, el país tenía una cobertura forestal de aproximadamente el 85%. La Cobertura actual (Figura 1-2) es de aproximadamente 13.261 km2 (27,5%), el 68% de los cuales está protegido. El potencial de desarrollo de las áreas boscosas se puede estimar en una superficie de 32.310 km2 (67%).

Las República Dominicana importa más de 200 millones de dólares (EE.UU.) por valor de madera al año para abastecer las necesidades de la construcción y muebles. Con la ventaja de llegar a la madurez financiera en 45 años, un bosque bien gestionado de P. occidentalis podría contribuir drásticamente a disminuir el desequilibrio en el comercio de madera. Actualmente, la industria de productos forestales contribuye al equilibrio del comercio en dominicana, generando un promedio de 1.5 millones de dólares (EE.UU.), miles de empleos y disminuyendo la cantidad de las importaciones de madera.

A pesar de su importancia ecológica y económica, el crecimiento de P. occidentalis nunca ha sido objeto de un estudio serio. En particular, no se ha tratado de construir modelos de crecimiento que permitan evaluar cómo crece el bosque y contabilizar si las extracciones actuales tienen un nivel adecuado. Esta falta de información hace que sea difícil de explicar con exactitud los niveles de inventario actuales y el volumen anual de cosecha. Durante los últimos 5 años, según cifras registradas por el organismo oficial del gobierno del Banco Central, un promedio de 41 mil metros cúbicos han sido cosechados anualmente de los bosques naturales, generando un promedio de 38.7 millones de pesos (1.1 millones de dólares (EE.UU.)) (Banco Central , 2004). Sin embargo, se teme que el volumen extraído se esté subestimando, y que el recurso se está agotando, haciendo la gestión insostenible.

Figure 1-2. Land use and vegetative cover in the Dominican Republic. Source: SEMARENA, 2001.

En la actualidad, la demanda de productos de madera en la región del estudio es de aproximadamente 70,000 metros cúbicos al año. Un promedio de 10.000 metros cúbicos de P. occidentalis se cosecha al año, lo que representa aproximadamente el 25% de la estimación de niveles de cosecha nacional.

Un plan de manejo forestal aprobado por funcionarios del gobierno es necesario para explotar los bosques naturales de la especie. El plan debe abordar las principales características físicas, biológicas, sociales y económicas de relevancia en el área a ser manejada. Antes de que un área de bosque pueda ser manejada, debe figurar en el inventario, lo que incluye la producción de madera, los usos recreativos y el potencial de conservación. El sistema silvícola que se realicen ha de ser declarado, así como las especificaciones de los niveles de cosecha. Sin embargo, el enfoque actual del sistema de silvicultura no integra la regeneración, cuidados culturales y cosecha. Esta únicamente centrado en la cosecha.

Planteamiento del Problema

Todas las industrias forestales, especialmente las emergentes, están obligados a prestar especial atención a la estimación de volúmenes de madera en pie y de los productos extraídos, debido al impacto que estas operaciones tienen sobre los niveles de inventario. Un plan de manejo adecuado requiere que los niveles de producción estén sujetos a un buen control. Hasta ahora, la República Dominicana no ha desarrollado las herramientas necesarias para calcular adecuadamente los volúmenes de los árboles en pie de madera y las extracciones. En la actualidad no tienen los modelos necesarios para estimar cuanto el bosque está creciendo y que intensidad es la apropiada para la cosecha, de manera que los niveles de inventario no se agoten. Sin saber cuáles son los niveles de producción y extracción, representan una seria amenaza para el futuro de la especie. La ausencia de herramientas cuantitativas para estimar el crecimiento y la producción hace que sea imposible discernir si los enfoques de gestión actuales son sostenibles.

El desarrollo de modelos de crecimiento puede ayudar a predecir los rendimientos necesarios para mantener los niveles de cosecha dentro de la capacidad sostenible de los bosques, mediante la aportación de datos cuantitativos que deben ponerse a la disposición de los administradores forestales y la planificación del uso de la tierra. De esta manera se pueden realizar decisiones informadas en cuanto a las alternativas silvícolas. El acceso a una mejor información cuantitativa a través de modelos de crecimiento y volumen, conducirá a mayores niveles de sostenibilidad de la gestión maderera.

La variación en el crecimiento de los bosques debido a las diferencias en la productividad del sitio es también una preocupación importante. Debido a su amplio rango de adaptación, P. occidentalis se siembra con fines comerciales en un conjunto muy diverso de tipos de suelo. Se ha considerado que algunas de esas áreas no son adecuadas para mantener las operaciones comerciales. Sin embargo, una gran cantidad de esfuerzo y dinero se dedica al establecimiento de plantaciones con fines comerciales, en las áreas deficientes. Estos sitios que son de baja capacidad productiva potencialmente baja pueden estar mejor si se plantan mezclas de especies o dedicados a un uso diferente, pero sólo a través de los datos de inventario y de la aplicación de los modelos de crecimiento puede ser demostrado cuales son las mejores opciones de silvicultura. El desarrollo de modelos matemáticos silvícolas puede aliviar estas prácticas de derroche y permitir alocar un mejor uso para los sitios deficientes.

El área de estudio es una región de aproximadamente 1.800 km2 en la porción centro-norte de la Cordillera Central, República Dominicana (DR). Los datos disponibles para el desarrollo de los modelos provienen de veinte-cinco parcelas permanentes establecidas en rodales puros de P. occidentalis en tres diferentes zonas de vida de la región de La Sierra, nueve se encuentra en la zona húmeda, seis se encuentra en la zona intermedia, y diez en la región seca. La zona de vida seca corresponde a la denominación formal de Bosque Seco Subtropical, la zona intermedia se ha denominado como Bosque Húmedo Subtropical, y la zona de vida húmeda se denomina oficialmente como Bosque muy húmedo subtropical, y (Holdridge, 1987).

Objetivos de la Investigación

El objetivo del estudio se separo en tres objetivos: 1) el desarrollo de modelos que pudieran describir la forma del árbol y ecuaciones de volumen, 2) modelos para estimar el desarrollo de las distribuciones de diámetro y 3) el desarrollo de un modelo que permitiera la estimación del diámetro de cada árbol individual a la altura del pecho en un determinado tiempo en el futuro.

El primer objetivo se puede dividir en tres componentes. La primera parte trata de obtener el volumen de los árboles en pie y productos. Cuatro ecuaciones de volumen de uso común se ajustaron a los datos del fuste para estimar el contenido total de volumen de fuste y el modelo que mejor se adapto a P. occidentalis fue seleccionado. El análisis de indicadores de ajuste permitió determinar si se necesitan ecuaciones separadas para cada zona. Los modelos matemáticos siguientes fueron examinados (Prodan et al., 1997): el modelo de factor de forma constante, el modelo de la variable combinada, el modelo generalizado de la variable combinada, y el modelo logarítmico.

Una vez que el volumen total se estimo, se desarrollaron ecuaciones de volumen de la proporción comercial para predecir la proporción del volumen comercial en el volumen total (Cao y Burkhart, 1980). Utilizando una ecuación de proporción de volumen, elimina la necesidad de modelo de ecuaciones de volumen independientes para los límites de comercialización diferente y / o productos de madera. La comercialización de los productos de madera diferentes (es decir, trozas, postes y “barras”) se obtiene sobre la base de las normas de utilización de uso común en la RD basado en tres diámetros predefinidos en la parte superior del fuste. La combinación de ambas, el volumen total de fuste y los modelos de proporción comercial, ha sido denominada sistema de Proporción de Volumen Total por Productos(PVTP).

La segunda parte del primer objetivos comparamos dos versiones (1988 Kozak) de la ecuación de forma variable cónica de Kozak (lineal y no lineal). La tercera parte consistió en comparar el mejor modelo de Kozak con el mejor sistema PVTP para estimar el volumen total y comercial a los mismos tres diámetros superiores. El de mejor rendimiento en términos de exactitud y precisión para estimar el volumen comercial de las normas de utilización en cada una de las tres zonas ecológicas del estudio fue seleccionado.Pinus Occidentalis Sajoma

El segundo objetivo del estudio fue desarrollar un sistema de distribución de diámetros para la predicción del crecimiento. Los componentes de este objetivo fueron: 1) evaluar cuatro métodos para obtener los parámetros de la función Weibull que permitieran caracterizar la distribución de diámetro de los rodales de P. occidentalis, 2) determinar si la función de densidad de probabilidad de Weibull (pdf) es lo suficientemente flexible para describir la distribución de diámetros (DAP) de P. occidentalis en la República Dominicana, 3) determinar cuáles características a nivel del rodal son predictivas adecuadas de los parámetros de la pdf Weibull, y 4) explorar la precisión y la exactitud del rendimiento de las estimaciones derivadas de las distribuciones de diámetro predicho .

El tercer objetivo tuvo que ver con el desarrollo de un modelo  de crecimiento individual en la DAP de los árboles de P. occidentalis, utilizando dos enfoques: la predicción del diámetro futuro, y la previsión de incremento del diámetro. Al igual que en los componentes anteriores, la bondad de ajuste de varios estadísticos se utilizo en el ranking y la elección del método que mejor permite predecir el cambio en el diámetro.

Métodos

Para obtener la muestra de árboles y parcelas de muestreo, tres diferentes localidades fueron seleccionadas dentro del área de influencia del Plan Sierra, teniendo en cuenta como criterio esencial la presencia de una cubierta forestal de rodales maduros o subdesarrollados. Las localidades fueron seleccionadas en las diferentes zonas de vida de acuerdo a un criterio desarrollado por el Plan Sierra y basado en la clasificación de Holdridge, considerando la precipitación anual.

Los datos en el estudio provinieron de dos distintos conjuntos. El primer conjunto de datos contiene mediciones repetidas en los árboles individuales de 25 parcelas de muestreo, con un promedio de 75 árboles por parcela. El segundo conjunto de datos contiene 181 árboles en la muestra en la que se obtuvieron 3,781 mediciones de diámetro superior del tallo. Ambos conjuntos de datos se tomaron de forma independiente y en momentos diferentes.

Los árboles que formaron parte del estudio tuvieron una distribución de clase de diámetro en un rango de 9 a 52 centímetros. Las mediciones fueron tomadas a 1.30 metros sobre el suelo. La altura total varió de 3 a 35 m (0.1 m de error). En cada tallo se tomaron las medidas del diámetro a cada metro a lo largo del tronco principal, a partir de 10 cm sobre el suelo hasta un diámetro mínimo de 4 cm. Las mediciones fueron llevadas a cabo utilizando las cintas de medir el diámetro y la corteza. El volumen fue calculado para cada sección de un metro de largo tronco mediante la fórmula de Smalian (Gil y Cuevas, 1986). La sección superior se calculó utilizando la fórmula del volumen de un cono. La suma de los volúmenes de cada sección ofrece una estimación del volumen total de cada árbol en la muestra.

Análisis de la Calidad de Sitio

Para medir la calidad del sitio y correlacionarla con la forma y el crecimiento, los datos de altura se utilizaron, debido a que el volumen potencial de producción y el crecimiento en altura tienen una correlación positiva (Vanclay, 1994).

Resumen de Resultados

Como se plantea en el primero objetivo, hemos desarrollado un conjunto adecuado de herramientas que faciliten estimaciones fiables del contenido volumétrico del fuste en árboles individuales de P. occidentalis. Estas ecuaciones tienen la capacidad para proporcionar estimaciones de volumen para una diversidad de productos de madera, en particular, las específicas de las normas de la región: trozas, postes, y varas. Dos enfoques diferentes para estimar el volumen comercial del fuste fueron comparados: un sistema que incorpora explícitamente un componente de distribución de productos en conjunción con un modelo para la estimación del volumen total (PVTP), Proporción de Volumen Total por Productos (PVTP); y ecuaciones de conicidad desarrolladas por Kozak (1988).

El sistema de PVTP fue desarrollado mediante comparación de cuál de los cuatro modelos de volumen total de fuste mejor se ajustan tanto a los datos de estimación como los datos de validación. El modelo para estimar la proporción de volumen hasta un diámetro de tallo superior predefinidas se desarrolló a continuación. Ambos modelos combinados permiten una estimación precisa del volumen de determinados productos derivados del tronco del árbol.

Un análisis de variables indicadoras indicó que tres ecuaciones diferentes se deben utilizar en las zonas ecológicas húmeda, intermedia y seca. Las diferencias en los modelos entre las tres zonas ecológicas pueden ser el resultado de diferencias en la relación altura-DAP, la forma del árbol, o una combinación de estos factores (Green y Reed, 1985). Un análisis exploratorio de varianza no reportado en el estudio mostró que la forma y los coeficientes de cociente de árboles en las tres zonas fueron estadísticamente significativos. Mayores valores para el coeficiente en la zona húmeda, puede indicar que la forma puede ser mejor (es decir, más troncos cilíndricos) allí.

Para los modelos del análisis de conicidad, se emplearon siete estadísticos de ajuste de bondad. El enfoque no lineal de las ecuaciones de conicidad fue superior a la transformación logarítmica en la mayoría de los casos. Todas las variables de predicción para los dos modelos fueron estadísticamente significativas en los niveles de alfa de 0.05.

Los modelos de conicidad y los modelos PVTP son lo suficientemente flexibles para la estimación del volumen de árbol y permiten estimar el volumen contenido en cualquier parte del tronco del árbol. Cuando estos métodos se combinan con las distribuciones de diámetro detalladas y / o modelos individuales de árboles en pie, la estimación de los rendimientos también se pueden hacer de cualquier producto en el rodal.

La falta de un medio para obtener estimaciones exactas de crecimiento del volumen y el rendimiento futuro de las masas forestales ha obligado a las autoridades del sector forestal en la República Dominicana a restringir la aplicación de planes de manejo forestal por períodos de cinco años. Esto se ha traducido en una falta de secuencia en la aplicación de adecuados tratamientos silvícolas para las masas forestales. Además, se traduce en costos más altos cargados a los propietarios de bosques, porque a fin de calificar para la renovación del plan de manejo forestal, cada cinco años, los propietarios tienen que invertir considerable cantidad de dinero para pagar los técnicos forestales. Las herramientas desarrolladas pueden permitir aumentar las estimaciones de manera precisa para plazos mayores, bajando considerablemente el costo de elaboración de los planes de manejo.

Alcanzar el objetivo número dos nos permitió desarrollar una herramienta que permite obtener estimaciones sobre el rendimiento de los rodales de P. occidentalis por clases seleccionadas de DAP. Para predecir los rendimientos de cualquier parte del rodal, se desarrollaron modelos basados en análisis de la distribución diametrica. El modelo permite calcular el número de árboles por hectárea en cada clase de diámetro a través de la utilización de la función de densidad de probabilidad de Weibull (pdf). Esta pdf permite calcular Las estimaciones por hectárea se obtiene sumando el volumen correspondiente a cada clase de diámetro.

Elegí el modelo de distribución de diámetro utilizando la función de tres parámetros de Weibull debido a su flexibilidad y la credibilidad de sus predicciones de diámetro (Bailey y Clutter, 1970). Los parámetros de Weibull fueron estimados para cada uno de los 25 rodales de las tres zonas ecológicas, utilizando cuatro métodos diferentes. Dos enfoques de modelado, cada uno con dos técnicas de estimación, fueron probados a fin de elegir el ajuste más adecuado para calcular las distribuciones observadas de DAP en términos de rendimiento y número de árboles por clase de diámetro.

Los enfoques probados fueron el método de predicción de parámetros (PPM) y el método de recuperación de parámetros (PRM). Las técnicas estadísticas utilizadas para el PPM fueron de máxima verosimilitud (ML) y las estimaciones de momento modificados (MME), mientras que para las PMR utilizamos los percentiles (PCT) y la función de densidad acumulativa de regresión (CDF). En cuanto a la estimación del rendimiento, el PPM-ML fue el primero en el ranking, seguida de cerca por el PRM-método de la FCD. El peor de los métodos era el PPM enfoque MME. En términos de predecir con exactitud el número de árboles por clase de DAP, el mejor método era el PRM-CDF.

Basándose en estos resultados, propongo que el PRM-MID a sea utilizado con el fin de obtener los parámetros de Weibull para la caracterización de los rodales de P. occidentalis en la Sierra, República Dominicana. Entre los cuatro métodos empleados, el PRM-CDF produjo los mejores resultados sobre la base de los dos criterios de clasificación: bondad de estadísticos de ajuste en términos de predicción del rendimiento, y el índice de error. El peor fue el PPM-MME. Los resultados sobre la PRM método de regresión de la FCD son coherentes con los resultados reportados por Cao (2004). Cao señala que el PRM-CDF supera otros métodos porque toda la distribución contribuye al criterio de ajuste. Por el contrario, en un estudio realizado por Liu et al, (2004), el enfoque PRM-PCT superó la PPM y el PRM en la predicción de las distribuciones de diámetro en las plantaciones de abeto negro.

Saber qué tipo de distribución de diámetro se puede esperar en diversas etapas de desarrollo de los rodales boscosos es necesario para determinar el número y tamaño de los árboles a ser retirados y conservados, logrando así los objetivos especificados de población residual (Newton et al., 2005). Esto permite a los tomadores de decisiones, estimar el número de árboles en cada clase de diámetro en cualquier momento durante el desarrollo del rodal, y posteriormente, obtener la densidad óptima para maximizar el valor de los productos y ocupaciones del sitio.

En el último objetivo se exploro, utilizando dos técnicas estadísticas y combinaciones de variables de predicción, la predicción del crecimiento del diámetro del árbol individual y el rendimiento de P. occidentalis, tomando en cuenta que no es posible dar cuenta de todas las variaciones en el crecimiento de los árboles individuales, ya que es imposible medir todos los factores que afectan el crecimiento. La aplicación de estos modelos es simple, requieren un listado de árboles en un rodal determinado con información sobre la DAP, área basal de los árboles mayores o iguales al árbol sujeto, el índice de sitio, y la extensión de tiempo para la proyección deseada. Los componentes del crecimiento de los árboles en los distintos modelos de árboles son generalmente vinculados a través de un programa de ordenador que simula el crecimiento de cada uno de los árboles y estos agregados para ofrecer estimaciones de crecimiento del pie y el rendimiento (Burkhart et al., 1981).

Para el modelo individual de crecimiento en el DAP, se emplearon dos enfoques: (1) la predicción del diámetro futuro (FDM), y (2) la predicción de incremento periódico anual del diámetro (PADIM). Las variables explicativas utilizadas para la construcción de modelos se relacionan con el tamaño del árbol individual, la competencia y la productividad. La competencia estuvo representada por variables relacionadas, como el número de árboles por hectárea, el área basal por hectárea, la densidad de sitio índice de Reineke (SDI) y dos índices individuales de competencia del árbol [área basal de los árboles más grandes que el árbol sujeto (BAL), y la proporción del área basal con sujeción a área basal promedio (ICC)]. Como una medida de la productividad del sitio, se utilizó el índice de sitio (base de 40 años de edad). El tamaño del árbol individual estuvo representado por el DAP.

Estas variables de predicción, solas y en combinación, fueron analizadas para predecir el diámetro futuro y el incremento periódico anual del diámetro (PADI), utilizando la técnica de mínimos cuadrados y procedimiento de análisis de modelos mixtos. El enfoque de efectos mixtos en el modelo permite abordar el problema de las correlaciones entre las observaciones propias de las mediciones repetidas en la misma unidad experimental en diferentes puntos en el tiempo. Estas correlaciones se contabilizaron en el modelo de proceso de adaptación mediante la incorporación de parámetros de efectos aleatorios. Utilizando un modelo de efectos mixtos permite la especificación de la matriz de varianza-covarianza para estimar parámetros del modelo. Los coeficientes que varían de un árbol a otro, proporcionando un modelo adecuado para cada árbol en la muestra (Westfall, 2006) y el aumento de la precisión de las predicciones de futuro y DAP incremento del diámetro de pie sobre la base de las condiciones actuales.

Mezcla de ambos modelos incluyen efectos fijos y aleatorios componentes. La correlación entre las parcelas y entre y dentro de los árboles se representaron mediante la inclusión de parámetros de efectos aleatorios específicas en esos niveles. Dos tamaños diferentes de unidades experimentales fueron diferenciados: 1) una unidad espacial que es un árbol individual, y 2) un conjunto de unidades temporales que se repiten en las medidas de los árboles individuales. También se asume que el incremento alcanzado por un árbol individual depende también de su situación competitiva con respecto a los árboles vecinos, y el impacto de la gestión.

Ambos modelos mostraron ventajas y desventajas para la predicción de incremento del diámetro. La función de crecimiento resultó con valores muy bajos para el coeficiente de estadística de determinación (R2), mientras que la función de rendimiento no predice con exactitud el incremento periódico anual en diámetro.

Para llegar a una decisión en cuanto a cuál es el modelo a proponer para su aplicación, ambos modelos fueron utilizados para estimar diámetros al futuro dentro de cinco años. Como era de esperarse, cada una de las funciones es el mejor modelo en la estimación de la variable de respuesta para la que fue desarrollada, sin embargo, si la decisión de mantener un solo modelo tendría que hacerse, las estadísticas de bondad del ajuste muestran que en la estimación de diámetro futuro, existe una preocupante tendencia creciente en el sesgo. La distribución de error para este modelo también se concentra en su mayoría por encima de la línea cero de referencia, lo que indica que hay una subestimación sistemática de diámetro futuro. En la predicción de incremento periódico anual, los tres intervalos de medición diferentes, de bondad de estadísticos de ajuste para los dos modelos son similares, con pocas excepciones. La distribución de los errores es muy similar alrededor de la línea cero de referencia, y el error medio cuadrático es muy aproximado a excepción de los árboles pequeños y grandes. Basándose en lo anterior, se propone que el modelo futuro de diámetro se utilice: 1) para estimar el diámetro del futuro (rendimiento), y 2) para estimar el incremento del diámetro periódico (crecimiento) de P. occidentalis si es necesario.

Conclusiones e Implicaciones

Hasta ahora, los sistemas de planificación forestal en la República Dominicana se han basado en criterios muy simples, donde el crecimiento no se tiene en cuenta, debido a que no se cuenta con las herramientas cuantitativas para su estimación. Un sistema de estimación del rendimiento de P. occidentalis no está disponible debido a la falta de capacidad profesional y  recursos. Este trabajo representa un primer intento de obtener rigurosamente:

  • Una herramienta (Sistema PVTP y/o Ecuaciones de Conicidad) para estimar con precisión y exactitud del contenido volumen de fuste en base a las normas de utilización de varios productos.
  • Una herramienta (función de distribución DAP) que permite obtener las estimaciones futuras del diámetro para cualquier parte seleccionada del rodal.
  •  Una herramienta (modelo de árbol individual para el cambio en diámetro) que proporciona detalles y la flexibilidad para evaluar las opciones de utilización de tratamientos alternativos.

En términos de contribución a los enfoques cuantitativos para el modelado de los bosques, esta es la primera vez que se ha tratado de obtener los parámetros de Weibull en cada año de medición y de utilizar esa información en el desarrollo del diámetro por el método de predicción de la distribución.

Implicaciones Ecológicas

Debido al hecho de que el país es principalmente montañoso y los suelos son muy frágiles para la producción agrícola, es evidente que la producción forestal probablemente debería ser la actividad económica más importante en la región de estudio y en el país. Los suelos en el área de estudio son en general pobres y poco profundos, con grandes extensiones de terreno severamente degradadas y erosionadas debido a la deforestación y la agricultura migratoria. Estas áreas fueron una vez pobladas por nuestra especie endémica P. occidentalis, especie que puede considerarse como la única capaz de prosperar en suelos poco profundos y degradados. Sus rodales no sólo dan cobertura para mantener estables los suelos y el hábitat para la fauna, pero también para la producción de madera y la generación de empleo rural, en beneficio del ecosistema social.

Para mantener y aumentar las poblaciones de P. occidentalis, como la principal especies comercial, se hace imperativo que la gestión forestal disponga de los instrumentos elaborados con este estudio. Esto permitiría la determinación de la capacidad productiva de las tres principales zonas ecológicas donde la especie es de manejo intensivo. En la zona húmeda, que tiene mayor precipitación y profundidad del suelo, el modelo de las variables combinadas confirma que los árboles individuales en esta zona tienen más y mejores formas cilíndricas que en la zona seca. Según Avery y Burkhart (2002), la forma se considera implícitamente por el término de intercepción de la ecuación de regresión. Para las tres zonas, los valores del coeficiente de intercepción en el modelo combinado se asemejan en cierto modo a la forma de sólidos geométricos, con un mayor número como representativo de una mejor forma y, por tanto, un mayor volumen.

El estudio también ha permitido la determinación de crecimiento por unidad de tiempo y espacio en cada una de las zonas. Se observó un crecimiento del volumen por hectárea y por año que fue en promedio de 8.46 m3 en la zona húmeda, 6.87 m3 en la zona intermedia y 4.48 m3 en la seca.

Esta información indica que la cantidad de insumos comprometidos y los conceptos de silvicultura aplicados en la gestión de estas masas forestales debe ser más intenso en la zona húmeda y poco a poco cada vez más extensa en la zona intermedia y la zona seca (Nyland, 2002). La capacidad productiva de la zona húmeda implica que sus suelos frágiles deben dedicarse a la producción de madera, sobre todo P. occidentalis, mezclados con plantaciones de diferentes especies de hoja ancha para ayudar en la protección de las vías de agua y del terreno escarpado. Los rodales forestales de la especie en la zona seca tienen una peor forma y menor valor comercial, sin embargo, deben mantenerse bajo la cubierta de P. occidentalis. Para manejar la especie, las talas rasas como método de reproducción deben evitarse. Estos suelos poco profundos y pobres estarían a favor de la ocupación del terreno por especies arbustivas agresivas, lo que impediría el establecimiento con éxito de la regeneración. El establecimiento de nuevas plantaciones en esta zona requiere un gran esfuerzo en la preparación del sitio, tanto en términos de recursos como de gastos.

Las Repercusiones Sociales

La falta de una cultura de habitar en un terreno montañoso y la inadecuada distribución de la tierra junto con un aumento del crecimiento de la población ha puesto mucha presión sobre los recursos naturales de la región de estudio y el país. La Sierra proporciona agua para el consumo humano, riego y generación hidroeléctrica a más de dos millones de dominicanos y haitianos. Sus suelos frágiles, con pendientes superiores al 40%, no deberían utilizarse para plantar cultivos de ciclo corto. Deberían mantenerse bajo cubierta forestal permanente, de preferencia bajo P. occidentalis. Mediante la aplicación de la porción de los conocimientos generados en esta investigación, los dominicanos deberían ser capaces no sólo de proteger los suelos contra la erosión, sino dar apoyo a la conservación del agua y la producción de madera en forma sostenible.

El ambiente creado será favorable tanto para los ecosistemas ecológicos como los ecosistemas humanos. La productividad del suelo deberá mejorar, así como el nivel de vida de las personas en las localidades con bosques, en la región y a nivel nacional.

Uso de los Modelos

Los principales usos de los modelos de crecimiento y de rendimiento son: 1) incremento y actualización de inventarios forestales, 2) comparar los tratamientos silvícolas mediante la simulación de los tratamientos y la predicción de resultados, y 3) la influencia en la toma de decisiones a nivel del rodal y del bosque, 4) aportar información para la planificación de la gestión forestal como lo es el análisis de la oferta de madera, 5) ayudar a determinar corta anual o periódica permisible y la formulación de políticas; 6) Evaluar el impacto de las pérdidas de madera debido a las plagas y los incendios; y 7) explorar la dinámica de los árboles y de las masas.

Los modelos desarrollados aquí puede ser utilizado como plataforma para establecer un programa para mejorar aún más lo que se ha logrado y para incluir a todos los procesos mencionados en la gestión de P. occidentalis en la República Dominicana. Además mejoras en los modelos forestales permitirán determinar la rotación óptima económica para los sitios de particular interés en la región, detectar el exceso o la falta de productos de madera específicos, y realizar múltiples y valiosas decisiones relativas a la gestión de la especie. Los modelos pueden ser herramientas importantes, pero los usuarios no deberían confiar únicamente en ellos para tomar decisiones. El uso de juicios profesionales para examinar los datos y los supuestos antes de tomar la decisión final de la gestión debe ser un componente esencial del proceso.

Los responsables del manejo forestal en el R.D. deben hacer uso de esta herramienta innovadora de apoyo a la toma de decisiones, para fines de la planificación en el manejo de P. occidentalis, y para hacer el uso de esta especie más eficiente y sostenible y garantizar su existencia futura.

Limitaciones

El modelo de distribución de diámetro no puede predecir el rendimiento por hectárea con la suficiente exactitud y precisión deseada. Una posible razón que también ha sido reportada por otros investigadores (Nord-Larsen y Cao, 2006) es que en la mayoría de las parcelas muchas clases de diámetro estaban ausentes. Esta situación daría lugar a una subestimación del número de árboles por clase de diámetro y, posteriormente, una sub-estimación de volumen. Mientras se realizaban las simulaciones para el análisis de sensibilidad, que cuando las clases de diámetro eran continuas, el número total resultante de los árboles estaba muy cerca del número de árboles observados.

Las dimensiones de las parcelas utilizadas en el estudio no fue la mas adecuada para el alcance del estudio propuesto. En el futuro, a fin de capturar todas las clases de diámetro presentes en cualquier posición en particular, hay tres alternativas sugeridas. En primer lugar, que las dimensiones de la parcela deben ser de un mínimo de una hectárea, en segundo lugar, un mayor número de parcelas debe ser distribuidos al azar en el rodal, y tercero, quizás una combinación de las dos primeras alternativas debería emplearse de manera conjunta.

Otra limitación en el desarrollo de los modelos presentados fue el tiempo. Las observaciones en la mayoría de las parcelas fueron realizadas por muy poco tiempo. Para estos tipos de estudios, los datos deben ser más representativos del tiempo, ya que tanto el crecimiento y los modelos de rendimiento se relacionan en gran medida con esta variable. Los usuarios deben ser conscientes de esta limitación y evitar el uso del modelo para extrapolar el cambio de diámetro.

La Investigación Futura

La selección de un modelo es sólo la mitad de la batalla. El uso adecuado de un modelo depende también de la adecuada selección y preparación de los datos de entrada y la interpretación apropiada de la salida del modelo (Vanclay, 1994). No se pudo trabajar en los modelos preliminares para predecir los cambios en la densidad del rodal, y para predecir el rendimiento futuro del rodal. Todos los modelos se basan en el número de árboles por hectárea, como medida de la densidad del rodal, pero la base de datos disponible para el análisis (pequeñas parcelas) era insuficiente para la predicción de la supervivencia. Para seguir perfeccionando estos modelos, además de abordar las limitaciones expuestas anteriormente, los modelos para estimar el número de árboles que sobreviven a una edad determinada tienen que ser desarrollados. Estos modelos pueden ser obtenidos en función de las variables disponibles, como el índice de sitio y el número inicial de árboles.

 

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Post Date: Oct 29, 2009 ← Back to ECOLOGIA Y MEDIO AMBIENTE

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