Modelación del crecimiento de especies forestales en Cuba

Resumen

Este trabajo tiene como objetivo el análisis de la modelación del crecimiento y su utilización en la toma de decisiones para el manejo y aprovechamiento forestal de especies forestales en Cuba y los factores que inciden sobre su desarrollo. A partir de un estudio minucioso de la bibliografía existente, se pudo identificar la inexistencia de un cuerpo teórico completo que presente las experiencias de las investigaciones en este campo pues las mismas se han restringido a la obtención de tablas de producción de las especies forestales de mayor participación en los planes nacionales; así como que los múltiples aspectos de esta área del conocimiento, aplicados a las condiciones de Cuba, han sido poco tratados, como es el caso de la modelación a nivel del árbol individual y de bosques naturales, lo cual denota una lenta evolución de las herramientas que provee esta ciencia a la práctica productiva.

Keywords: Modelación del crecimiento, índice de sitio, Cuba.

Introducción

La crisis ambiental en la que actualmente se encuentra la humanidad, proviene por un lado, del desconocimiento de una parte de la realidad, y por otro, del manejo que de esta incompleta realidad hace el hombre basándose sólo en intereses puestos a corto plazo. De ahí la necesidad de integrar nuevas variables, fundamentalmente de carácter ambiental, y de introducir nuevos paradigmas a mediano y a largo plazo.

La humanidad atraviesa un momento decisivo en su desarrollo. Nunca antes los ecosistemas del planeta se han visto tan afectados. Vastas áreas de los bosques del mundo, que han servido de sustento para la sobrevivencia y progreso de la humanidad, han sido destinados a otros usos o han sido objeto de una grave degradación. Al tiempo que siguen existiendo áreas importantes de bosques productivos, también se vislumbra una conciencia general de que los recursos naturales no son infinitos, y de que su utilización juiciosa y sostenible es necesaria para nuestra sobrevivencia (FAO, 2002).

La creciente demanda de recursos forestales, como consecuencia del aumento del nivel de vida, exige día a día un incremento de la producción de madera y derivados del monte. Esto, unido a su creciente utilización como medio de esparcimiento, al importante papel protector que la cubierta vegetal tiene contra la erosión, y a su función en la conservación de los ecosistemas, exige el desarrollo de normas de actuación y de tecnologías que faciliten la gestión de estos recursos y que, al mismo tiempo, optimicen su uso y aprovechamiento integral.

Sólo es posible un cambio si se modifica la mentalidad de los decisores y gestores a cargo del proceso de producción forestal que permita una nueva visión, y que estos no sigan ceñidos a planes de producción carentes de la evaluación de las potencialidades de los bosques.

La utilización de modelos matemáticos capaces de predecir los efectos de los tratamientos silvícolas, especialmente en los bosques de producción con manejo intensivo, resultan herramientas de gran utilidad para satisfacer las necesidades de evaluación de dichas potencialidades, convirtiéndose en referentes para la toma de decisiones.

El desarrollo de modelos que permitan la estimación de valores de la existencia de una masa forestal, es vital para su manejo. Si a esto se une el creciente interés por la planificación de la gestión de las masas forestales y por su ordenación, aumenta la importancia de los modelos. Su utilidad para la gestión forestal puede justificarse por dos razones fundamentales: permiten predecir el rendimiento y consecuentemente hacer más eficaz la cosecha del bosque, además de evaluar los regímenes y los tratamientos alternativos para controlar los rendimientos.

En este contexto, aun cuando Cuba es uno de los pocos países con una tasa positiva de reforestación / deforestación, resultado de una acertada política seguida por la dirección del país desde 1959, uno de los grandes problemas del sector forestal radica precisamente en que el proceso de la planificación del manejo y la toma de decisiones no consideran modelos o tablas de producción para las principales especies forestales.

A lo largo de los años la Universidad de Pinar del Río y el Instituto de Investigaciones Forestales de Cuba han contribuido a generalizar todos los resultados al sector productivo; pero el uso de modelos y tablas, en la mayoría de los casos, no se han llevado a la práctica.

Es por ello que se realiza este estudio con vistas a la creación de un cuerpo teórico que ayude a incentivar a un cambio en la utilización y gestión de los modelos de crecimiento en la práctica productiva del sector Forestal en Cuba.

DESARROLLO

Generalidades de la modelación del crecimiento

Los modelos y tablas de rendimiento se derivan de relaciones estocásticas entre las variables dependientes (altura, área basal, número de árboles, volumen) y un conjunto de variables independientes predictoras del estado de un rodal, como por ejemplo la edad y el índice de sitio (Prodan et al., 1997).

La necesidad de contar con modelos de crecimiento radica, desde el punto de vista de la planificación de la producción, en que el manejo y el aprovechamiento eficiente de cualquier bosque requieren de la toma de decisiones racionales. Tales decisiones sólo pueden adoptarse si la respuesta de los bosques a estas operaciones pueden cuantificarse (FAO, 1980).

Curtis (1972) señala que el modelo de crecimiento y rendimiento debe proporcionar estimaciones del desarrollo y su rendimiento potencial para cualquier régimen de intervenciones factibles.

Los modelos de crecimiento y de rendimiento han evolucionado mucho desde que Paulsen en el siglo XVIII elaborara las primeras tablas de rendimiento con ajuste gráfico. La evolución y secuencia natural que han seguido estos modelos es la siguiente (Prodan et al., 1997):

• Tablas de rendimiento normales

• Tablas de rendimiento empíricas

• Tablas de rendimiento de densidad variable

• Modelos de rodal agregados

• Modelos de rodal con proyección de la tabla de rodal

• Modelos de árbol individual independientes de la distancia

• Modelos de árbol individual dependientes de la distancia

Debido a la inflexibilidad de las tablas de crecimiento y producción tradicionales, mucho interés y esfuerzo investigador se ha enfocado recientemente hacia modelos más mecanicistas.

Estos modelos simulan procesos biológicos y consisten en las relaciones matemáticas empíricamente derivadas entre una serie de variables independientes y el crecimiento del rodal.

Ejemplos de tales modelos desarrollados para bosques y otros ecosistemas pueden encontrarse en las siguientes referencias: Sollins et al. (1979), Running (1984), Barclay y Hall (1986), Parton et al., (1987), Bossel y Schafer (1989) o Dixon et al. (1990). Aunque los modelos de procesos tienen gran valor heurístico, la mayoría de ellos no son modelos a nivel de ecosistema y raramente se usan en aplicaciones prácticas en silvicultura Blanco (2008).

Modelación del crecimiento de especies forestales en Cuba

El primer trabajo conocido sobre modelación del crecimiento en Cuba fue realizado por Löschau (1974), citado por Bobkó y Aldana (1981) precisamente para Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barret y Golfari con una tabla preliminar sin carácter oficial. La primera tabla de producción con carácter oficial fue publicada por De Nacimiento (1979) en la revista Baracoa para la especie Pinus tropicalis Morelet en la revista forestal Baracoa, fecha que se considera como el inicio del desarrollo de la modelación del crecimiento en Cuba. La capacitación brindada por el campo socialista y el establecimiento de la red de estaciones experimentales donde fueron instaladas las parcelas permanentes, impulsó en esta etapa, esta área de la Epidometría. A continuación De Nacimiento et al., (1983) publicaron las primeras tablas preliminares de rendimiento para Pinus caribaea var. caribaea en la provincia de Pinar del Río utilizando el patrimonio de plantaciones de la especie de 3 localidades Consolación del Sur, Guane y Pinar del Río.

En esta etapa fueron múltiples los investigadores que incursaron en esta área, dentro de los que se destacan: García, (1983) con la contribución para el establecimiento de tablas de rendimiento preliminares de Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barret y Golfari en la provincia de Pinar del Río, el trabajo realizado por Gra y colaboradores a finales de la década de los 80 quienes establecieron una tabla a nivel nacional teniendo como localidades de estudio a Pinar del Río, Matanzas, Villa Clara y Topes de Collantes; los trabajos de Báez (1988) con la Casuarina equisetifolia Forst, en suelos cenagosos de la provincia de La Habana.

En la década de los 90 se encuentran los realizados en Eucalyptus sp por Peñalver (1991); y Padilla (1999) para plantaciones de Pinus tropicalis Morelet ambos en la provincia de Pinar del Río.

Al inicio de la década del 2000 las tablas dasométricas para plantaciones de Hibiscus elatus Sw elaboradas por Zaldívar (2000) también en esta provincia.

Todos estos trabajos fueron efectuados antes del denominado período especial; a partir de esta fecha con el recrudecimiento del mismo, la construcción de modelos de crecimiento no escaparon al torrente de afectaciones, limitando la continuación de los trabajos con otras especies como: Pinus maestrensis, Pinus cubensis, Tectona grandis, Gemelina sp, y Cordia gerascanthus, que la política del país había establecido como prioridad en los planes de reforestación y tan necesarios para su posterior manejo.

Aún así se continuaron haciendo trabajos por parte de la Universidad de Pinar del Río, entre los que se encuentran: las tablas realizadas en la Empresa Forestal Integral Macurije por García et al., (2004); las tablas para Tectona grandis para plantaciones de la Empresa Forestal Integral Bayamo-Manzanillo por Fidalgo y García (2005).

Trabajos recientes en Cuba tratan de suplir el comportamiento estático de las tablas obtenidas, actualmente con el desarrollo de la informática en la práctica productiva se han complejizados estos modelos integrándose con otras herramientas, para el caso de la especie Pinus caribaea var caribaea se ha construido por Barrero (2010) un modelo integral de crecimiento de la masa, perfil de fuste, grosor de corteza y densidad de la madera en cooperación con el Instituto de investigaciones de Francia con sede en Nancy; en forma de un sistema que se nombra OPTIPC, esta integración con esta propiedad física de la madera permite fijar los objetivos de producción en términos de manejo, esto posibilita la eficiencia de ciertas propiedades de acuerdo a las necesidades industriales, y a la disminución dentro de ciertos límites de la heterogeneidad de la materia prima. Sin la ayuda de estos instrumentos es difícil desarrollar planes de manejo forestal, bajo criterios de sustentabilidad (Valdéz, 2000) como se muestra en la figura 1.

Figura1.- Estructura del modelo integral para Pinus caribaea Morelet var. caribaea Barret y Golfari. Fuente: elaboración propia.

Este modelo está constituido por tres herramientas con tres salidas en un orden jerárquico.

Su entorno se constituye por variables de estado exógenas como son la calidad de sitio y la edad, por una variable control estado inicial de la masa.

Como variables de estado endógenas (predictoras y derivadas) las relaciones funcionales dadas entre el crecimiento, el perfil del fuste, el grosor de la corteza y la densidad de la madera.

Una vista del sistema informatizado se presenta a continuación Figura 2.

Figura 2.- Vista del softwera OPTIPC

Otro trabajo realizado recientemente ha sido en Pinus cubensis Griseb por Bravo (2010), donde se obtiene un modelo de crecimiento del diámetro medio a partir del método Bootstrap.

Dos de las dificultades de índole objetivo que han limitado en Cuba el desarrollo de esta área de la Epidometría Forestal han sido la carencia de recursos y la inexistencia de una red de parcelas permanentes.

En este contexto, la motivación de los investigadores de la rama hacia este tema, se ha restringido a las tablas de producción de especies forestales con mayor participación en los planes nacionales, de forma tal que múltiples aspectos de esta área del conocimiento, aplicados a las condiciones de Cuba, han sido poco tratados como es el caso de la modelación a nivel del árbol individual y de bosques naturales, aún cuando el 63% (Linares et al., 2008) de la superficie cubierta de bosques pertenece a esta clasificación. Todo lo cual denota lenta evolución de las herramientas que provee esta ciencia a la práctica productiva.

A manera de resumen, en Cuba se puede decir que esta área de la ciencia de la dasonomía ha transitado por diferentes etapas en su desarrollo, los cuales han estado acorde a la situación económica existente en el país, aportando desde el punto de vista teórico – metodológico múltiples modelos. La existencia de una red de parcelas permanentes ayudaría al logro de un estadío superior en el desarrollo de esta ciencia.

Calidad de Sitio

La primera fase de un estudio de crecimiento y rendimiento es la elaboración de un sistema para la clasificación de la productividad de los sitios forestales los cuales constituyen el conjunto de factores edáficos y bióticos que determinan la permanencia y la productividad de la biomasa de determinada comunidad forestal, sea esta natural o creada por el hombre (Álvarez y Varona, 1988).

En Cuba las primeras referencias de las curvas de índice de sitio encontradas en la literatura son realizadas por Thomasius (1974) para la clasificación de sitios en los pinares de Cajálbana; los realizados por Aldana (1983) y Báez y Gra (1988) para los bosques de Cuba en base a la humedad y fertilidad de los suelos.

En la actualidad en Cuba solo existe una clasificación del sitio como norma para las cuatro especies de pinos existentes definida por el Instituto Nacional de Desarrollo Forestal desde 1997, en función de la altura media y la edad. Este trabajo presenta el inconveniente de abarcar una gran variedad de sitios muy diferentes a lo largo y ancho del país, además de no haber considerado que estas especies tienen diferentes hábitos de vida, así como, distintos crecimientos y desarrollos a una misma edad. Por lo que esos resultados no se ajustan a la realidad en determinados lugares (García, 2004).

A nivel de región García (1983) clasificó cinco calidades de sitio para Pinus caribaea Morelet var. caribaea para la provincia de Pinar del Río, por su parte Gra et al.,(1990) definen para las localidades de Pinar del Río, Matanzas, Villa Clara y Topes de Collantes nueve calidades de sitio, siendo el indicador del índice de sitio la altura dominante por los valores 10, 13, 16, 18, 22, 25, 28, 31 y 34 m; Padilla (1999) determinó para las plantaciones de Pinus tropicalis Morelet nueve calidades de sitios, también utilizó como el indicador del índice de sitio la altura dominante por los valores 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 y 24 m.

Mientras que para otras especies también localmente Báez (1988) definió tres clases de sitio para la Casuarina equisetifolia Forst, para las zonas costeras del sur de la provincia La Habana; Peñalver (1991) diferencia las plantaciones de Eucalyptus sp en seis calidades de sitios siendo el indicador del índice de sitio la altura dominante por los valores 15, 18, 21, 24, 27 y 30 m; Zaldívar (2000) obtuvo cinco índices de sitio para Hibiscus elatus Sw. empleó como indicador del índice de sitio la altura dominante por los valores: 13, 16, 19, 21 y 24 m.

Todos estos trabajos Padilla, 1999; Zaldívar, 2000; García, 2004, García et al., 2004, barrero (2010) como característica común emplean un método de construcción de índice de sitio utilizado la regresión anidada desarrollado por Bailey y Clutter (1974) y descrito por Alder (1980) como método de regresión jerárquica; con estimador de pendiente común, utilizando para ello modelos con restricciones en los que se fuerza a que la altura dominante (Ho) coincida con el índice de sitio a la edad de referencia. Estas funciones son utilizadas en su forma integrada (función de productividad o rendimiento) y/o en su forma diferencial (función de crecimiento) siendo la ecuación de Schumacher la de mejor ajuste:

[1]

A consideración del autor el método indirecto ha sido principalmente el empleado en las condiciones de Cuba, teniendo como indicadores de calidad de sitio la altura media y la altura dominante (Ho).

Los índices edáficos, florísticos y climáticos se encuentran en función de equipos e instrumentos costosos con los que los investigadores no cuentan actualmente, sería importante una evaluación de los mismos para llegar a conclusiones acerca de cuál es el más efectivo.

Conclusiones

• 1. Del análisis crítico realizado al desarrollo de la modelación del crecimiento en el contexto cubano se pudo constatar:

• que no existe un cuerpo teórico completo que presente las experiencias de las investigaciones en este campo pues las mismas se han restringido a la obtención de tablas de producción de las especies forestales de mayor participación en los planes nacionales; y

• que los múltiples aspectos de esta área del conocimiento, aplicados a las condiciones de Cuba, han sido poco tratados, como es el caso de la modelación a nivel del árbol individual y de bosques naturales, lo cual denota una lenta evolución de las herramientas que provee esta ciencia a la práctica productiva.

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Autor:

Dr. Héctor Barrero Medel,

MSc. Ilya García Corona,

Estudiante kety  Vodoumou Germone

Universidad de Pinar del Río, Cuba. Calle Martí 270 final