Tesis: Impulsores de cambio en el uso de suelo y almacenamiento de carbono sobre un gradiente de modificación humana de paisajes en Nicaragua

Autora: Victoria Emperatríz Espinoza Mendoza

Director de tesis: PhD Bryan Finegan

Comité asesor: PhD Jenny Ordoñez y M.Sc. Freddy Argotty

Tesis para optar por el grado de  Magister en Manejo y Conservación de Bosques Tropicales y Biodiversidad.

Fecha de presentación 12 de Febrero del 2016

Generalidades

El estudio se llevó a cabo en la región central y nororiental en Nicaragua, a lo largo de tres regiones ecológicas conocidas como Región Norcentral – región II, Sector Central Bocay – región III y Sector del Atlántico – región IV. Hipotéticamente, el área de estudio se encuentra ubicada a lo largo de un gradiente de intervención humana, el cual se hallaría en plena transición  forestal. Según la teoría de la transición forestal, para este estudio la curva de transición forestal iniciaría con un nivel alto de cobertura de bosques en los municipios de Puerto Cabezas y Rosita. La cobertura de bosque declina abruptamente en el municipio de Siuna hasta alcanzar niveles de máxima deforestación y degradación en zonas con parches de bosque secundario, agro bosques, cultivos anuales y pastizales en los municipios de Waslala y Rancho Grande. Finalmente, después del periodo de degradación, se da la recuperación del bosque con un mosaico de paisajes con áreas agrosilvícolas, plantaciones, campos de cultivo, representado en los municipios de El Tuma-La Dalia y San Ramón.

Cabe indicar que este estudio es pionero en el uso de imágenes satelitales de radar como ALOS PALSAR para la estimación de biomasa en bosques nicaragüenses.

Objetivo General

  • Contribuir al conocimiento de los impulsores de cambio en la cobertura y uso de la tierra en el noreste y la región central de Nicaragua, así como sus consecuencias para el almacenamiento de carbono en biomasa aérea de bosques.

Objetivos Específicos

  • Identificar los impulsores de cambio de uso de suelo mediante técnicas de modelamiento espacial.
  • Generar escenarios futuros de cobertura de la tierra al año 2030, aplicando herramientas de modelamiento espacial.
  • Estimar la cantidad de carbono almacenado en biomasa aérea en bosques mediante sensores remotos.

Preguntas de Investigación

  • ¿Cuáles son los impulsores que han influido sobre el cambio de uso de suelo para la región central y nororiental en Nicaragua?
  • ¿Cómo ha cambiado la cobertura de tierras en el período 2000 – 2014?
  • ¿Cómo podría cambiar la cobertura de tierras hacia el 2030?
  • ¿Cuánto carbono almacenado en biomasa aérea en bosques latifoliados y de coníferas se estima en el 2008 para la región central y nororiental en Nicaragua? 

Resumen Artículo I

Entender cuáles son los conductores de la deforestación es fundamental para desarrollar políticas y medidas cuyo objetivo sea mejorar las tendencias actuales de pérdida de bosque hacia actividades más sostenibles. La finalidad del presente estudio fue identificar los principales impulsores de cambio de uso de suelo utilizando modelamiento espacial a través de la herramienta Dinamica EGO en un área de 16 300km2 en la región central y nororiental de Nicaragua. El estudio utilizó variables insumo obtenidas de diferentes instituciones de Nicaragua, así como tres mapas de cambio de uso de suelo elaborados por el proyecto PRCC-ICRAF (2015) para los años 2000, 2008 y 2014. Se encontró que para cada región existieron diversos factores que influyeron en los cambios tales como distancias a centros poblados, vías, ríos, tipo de suelo, influencia del huracán Félix, distancia a cultivos de café y cacao. La presente investigación mostró que el software de modelamiento Dinamica EGO es una herramienta que puede modelar fácilmente y con bastante precisión escenarios futuros de cambio de uso de suelo para la zona de de estudio.

Resumen Artículo II:

Estimar la biomasa y los stocks de carbono con alta precisión se convierte en un desafío en regiones tropicales, debido a la compleja estructura de sus bosques. La finalidad del presente estudio fue desarrollar un modelo predictivo de biomasa para elaborar mapas de biomasa aérea estimada en bosques y stocks de carbono en un área de 16 301km2 en la región central y nororiental de Nicaragua. El estudio utilizó datos obtenidos del satélite de radar ALOS PALSAR de los años 2008 y 2009, utilizando la banda L y la polarización HV. Además, se usaron datos para árboles con diámetro a la altura del pecho > 20 cm, colectados en campo del Inventario Nacional Forestal elaborado por el Instituto Nacional Forestal de Nicaragua. La biomasa aérea se estimó usando la ecuación alométrica de Brown. Las relaciones encontradas entre el coeficiente de retrodispersión de radar y la biomasa aérea estimada en parcelas fueron estadísticamente significativas (r2=0.83). La biomasa aérea estimada se encuentra en el rango de 0 – 905.73 Mg ha-1 para bosque latifoliado y 0 – 146.55 Mg ha-1 para bosque de coníferas. La presente investigación muestra que Alos Palsar en condiciones similares al área de estudio puede estimar biomasa con un nivel de incertidumbre aceptable a un bajo costo y con un adecuado nivel de precisión en bosques densos latifoliados y bosques de coníferas.

Principales resultados:

a) En el artículo 1, se encuentra que existe una fuerte transición en el sector norcentral (región II) de bosque a pastizales; mientras que para la región sector central Bocay San Carlos (región III) las coberturas se mantienen casi constantes y para la región sector del Atlántico (región IV) existe un aumento en las coberturas de bosque y pastizales y una disminución en la superficie de sabanas.

b) Para las tres regiones, los principales indicadores relacionados con la pérdida de áreas boscosas fueron distancia a centros poblados, distancia a vías y tipo de suelo. Los indicadores ligados a un aumento de la cobertura del bosque fueron distancia a cultivos de café, distancia a cacaotales y distancia a áreas de afectación alta del huracán Félix (esta última presente sólo en la región IV).

c) En el artículo 2, las imágenes de radar ALOS PALSAR demostraron su valor para ser utilizadas exitosamente en un área de bosque complejo como lo es la zona de estudio, demostrando claramente su potencial para predecir y mapear biomasa y carbono. Utilizando la banda L y la polarización HV, a través de un análisis de regresión se obtuvo un r2=0.83 mediante la aplicación de modelos lineales generales y mixtos.

d) Se encontró que existen factores influyentes para que exista una buena correlación entre la señal de radar y la biomasa aérea en los bosques latifoliados y de coníferas: densidad de árboles, heterogeneidad u homogeneidad del bosque y grupos diamétricos.

Link de descarga:

Avances preliminares del trabajo:  Impulsores de cambio en el uso de suelo y almacenamiento de carbono sobre un gradiente de modificación humana de Paisajes en Nicaragua. Mapa

En siete municipios del paisaje centinela (San Ramón, El Tuma-La Dalia, Rancho Grande, Waslala, Siuna, Rosita y Puerto Cabezas; mapa 6) se analizan cuáles son los principales indicadores que influyen en los procesos de cambio de uso de suelo y almacenamiento de carbono en un gradiente de modificación humana. El estudio responde a 4 preguntas de investigación:

  • ¿Cuál es la tasa de deforestación anual para siete municipios en Nicaragua?
  • ¿Cómo ha cambiado la dinámica del bosque a lo largo de 30 años?
  • ¿Cuánto carbono almacenado en biomasa aérea en bosques se estima para siete municipios en Nicaragua?
  • ¿Cuáles son las tendencias que seguirán los cambios en la cobertura y uso de suelo?

Resultados preliminares:

Se han realizado estimaciones de carbono en biomasa aérea en bosques utilizando la ecuación alométrica actualizada de Brown (1997) para bosque latifoliado y la ecuación alométrica de Brown (1997) para bosque de coníferas .

Se han realizado pruebas preliminares para la calibración, utilizando como insumos base los mapas de cambio de uso de suelo elaborados por el MAGFOR (2000 – 2005 – 2010) obteniendo los resultados mostrados en la figura.

Presentación1

Resumen de avances de trabajo

Propuesta de tesis:

Análisis de factores que influyen en el cambio de uso de suelo y almacenamiento de carbono mediante el uso de modelos espaciales y sensores remotos para el Paisaje Centinela en Nicaragua.

Tesista: Victoria Espinoza
Período de estudio: enero-diciembre del 2015

Introducción

Nicaragua_Charlie Pye-Smith_005En Nicaragua existe un creciente interés por entender los factores que llevan al cambio de uso de suelos. Muestra de ellos son diversos estudios que tanto a nivel nacional como regional muestran los patrones de uso de suelo y cambio del mismo. Sin embargo existe la necesidad de combinar esos análisis de manera integral con datos biofísicos y socioeconómicos para entender las dinámicas y principales factores de cambio. El análisis comparativo entre los factores biofísicos y socioeconómicos que inciden en el cambio de cobertura, uso de suelo y estimación de carbono va permitir predecir futuras alteraciones en estos paisajes teniendo como base la información analizada, mediante un modelo predictivo al año 2030. Además, existe un gran vacío de información en estudios de estimación de biomasa en esta área, para lo cual esta investigación se convierte en un precedente en el tema de estimación de carbono en biomasa aérea por percepción remota en el Paisaje Centinela en Nicaragua.

Preguntas de investigación

  • ¿Cuáles son los principales factores que han influenciado en el cambio de uso de suelo en siete municipios que son parte del paisaje centinela?
  • ¿Cuánto carbono almacenado en biomasa existe en los municipios en estudio y cuál es la relación con los factores que influencian el cambio de uso de suelo?

Sitios de estudio

El área de estudio abarca 6 Municipios en Nicaragua: La Dalia, Rancho Grande, San Ramón, Siuna, Waslala, Rosita y Puerto Cabezas.

Métodos

Para determinar los factores que han influenciado sobre el cambio de uso de suelo, se va partir de una minuciosa revisión bibliográfica para el tema socioeconómico que incluye diversas variables como: avance de la frontera agrícola y urbana, migraciones campesinas, tala ilegal, inseguridad en la tenencia de tierras, falta de asistencia técnica, acceso a incentivos y financiamiento, aprovechamiento selectivo de especies, violencia, guerras, conflictos étnicos y reforma agraria. Mientras que para los factores biofísicos se va trabajar con datos obtenidos a partir de WorldClim para lo que es precipitación y temperatura.
Para estimar el carbono almacenado en biomasa aérea se va trabajar con imágenes de satélite y datos dasométricos recolectados en las áreas vecinas para el Inventario Nacional 2007 además de otros estudios. Utilizando imágenes de satélite LANDSAT se va calcular los Índices de Vegetación Normalizados – NDVI y el Indice de Vegetación Ajustado al Suelo – SAVI.

Bibliografia más relevante

Baccini, A.; Goetz, S.; Walker, W.; Laporte, N.; Sun, M.; Sulla-Menashe, D.; Hackler, J.; Beck, P.; Dubayah, R.; Friedl, M. 2012. Estimated carbon dioxide emissions from tropical deforestation improved by carbon-density maps. Nature Climate Change 2(3): 182-185.
Mather, A.S.; Needle, C. 1998. The forest transition: a theoretical basis. Area 30(2): 117-124.
Mitchard, E.T.; Feldpausch, T.R.; Brienen, R.J.; Lopez‐Gonzalez, G.; Monteagudo, A.; Baker, T.R.; Lewis, S.L.; Lloyd, J.; Quesada, C.A.; Gloor, M. 2014. Markedly divergent estimates of Amazon forest carbon density from ground plots and satellites. Global Ecology and Biogeography
Vågen, T.; Winowiecki, L.; Desta, L.; Tondoh, J. 2010. The Land Degradation Surveillance Framework (LDSF): Field Guide (1413835271). Africa Soil Information Service, Nairobi.