8 2014 10 10 jairo augusto caro

Manejo específico por sitio para el aprovechamiento de Guadua 

angustifolia

Jairo Augusto Caro MejíaBiólogo PUJ

Estudiante Maestría UNIGISCorporación Ecocalidad Empresarial

Armeniajairocaro@gmail.com

ForoMundo UNIGIS – Cali, 10 de octubre de 2014

Agradecimientos

• Laure Collet ‐ Directora • Guillermo Lozano – Ing forestal• Nohelia Mejía – Corporación Ecocalidad Empresarial

Introducción

• La guadua es el regalo de los dioses (Hidalgo, 2004).

• Es una de las 20 especies forestales más importantes a nivel mundial por las propiedades físico mecánicas y por el potencial para resolver problemas de vivienda a nivel global (Takeuchi, 2004)

Taxonomía de la Guadua

• Bambú leñoso de la familia del arroz, trigo y caña de azúcar (Poaceae).

• El género Guaduareúne ca. 30 especies. Crecen desde México hasta la Argentina. Londoño & Clark, 2004.

Distribución Colombia• Crece entre los 700 y los 2000 msnm • En terrenos fértiles y bien drenados• Precipitación 1.300 a 2.000 (hasta 5000) mm/año.• 51.000 ha (datos aproximados)

Distribución Eje Cafetero• Amplia distribución en la región del Eje Cafetero de Colombia, ocupa 28.000 ha en fragmentos de bosque que generalmente no superan las 5 ha (Kleinn y Morales, 2006)

Servicios ecosistémicos

• Biodiversidad– 63 especies de plantas DAP> 10 cm y 182 spp., DAP <10 cm 

– 16 mamíferos, 5 spp. reptiles y 188 spp. de aves (Ospina, 2002)

• Protección de suelo y  la regulación hídrica gracias a su complejo sistema rizomático

Servicios ecosistémicos

• Fijación de Carbono: 126 Ton/ha• Restauración de taludes con bioingeniería

Beneficios económicos

• Producción de biomasa: 188,5 m3/ha x ciclode corte vs. una plantación forestal tomahasta 20 años (Arias et al., 2008).

Beneficios económicos

• Primer producto forestal movilizado(permisos otorgados) a nivel nacional conmás de 100.000 m3 (datos IDEAM, 2011);mayor que Eucalipto, Sajo, Cativo.

• En 2012, se aprovecharon 2.376 ha conventas ca. 3.977 millones de pesos (Mejía,2013)

Aprovechamiento comercial

• Ciclos de corte (18‐24 meses) con intensidades entre 20‐35% de tallos adultos (maduros + sobremaduros)

1. Renuevo0‐17 meses

2. Verde18‐33 meses

3. Madura30‐53 meses

4. Sobremadura55‐88 meses

5. Seca> 88 meses

Aprovechamiento comercial

• Elaborar plan de manejo y aprovechamiento forestal empleando los términos de referencia de la norma unificada.• < 500 tallos (+/‐ 50 m3): no requieren plan de manejo, tipo doméstico y la autoridad ambiental realiza el reporte técnico. 

• > 500 tallos: requiere plan de manejo y es denominado tipo II o persistente. Lo hace un ing. forestal.

Plan de manejo

• Introducción• Objetivo del aprovechamiento (comercial o doméstico) 

• Generalidades del predio• Diseño de la parcela y cálculo de la intensidad de muestreo (MAS – MAE – MAC)

• Inventario forestal• Procesamiento de datos y cálculo población• Definición de intensidad de cosecha

¿Qué es manejo específico por sitio?

• La agricultura de precisión es el manejo de la variabilidad espacial y temporal en el cultivo, para tomar decisiones y mejorar la productividad, la calidad del producto y reducir el impacto ambiental (Blackmore, 2007).

• El cultivo es dividido en zonas de manejo y la dosificación es específica de acuerdo a los tipos de suelo, la posición en el paisaje y la historia de manejo (Mulla, 2013).

Manejo específico por sitio

• La agricultura de precisión se beneficia de varias tecnologías: GPS, los sistemas de información geográfica (SIG), las imágenes de satélite, entre otros (N. Zhang et al., 2002). 

• La agricultura por sitio específico (AES) estudia la variabilidad de campo entre lotes, mientras que la agricultura de precisión estudia las diferencias dentro de cada lote (Cock & Jiménez, 2011). 

Retos del sector en el eslabón primario

Problemas• Desabastecimiento de materia 

prima para procesos industriales • Muchos rodales presentan 

sobreaprovechamiento ilegal.• Los propietarios no son los 

directos administradores del bosque y encargan a terceros que hacen un manejo insostenible de los guaduales

Retos • Asegurar el abastecimiento de 

materia prima (cantidad, calidad y suministro constante) para procesos industriales.

• Desestimular el sobreaprovechamiento ilegal 

• Empoderar a los propietarios en la administración del bosque (Mejía & Moreno, 2013).

Objetivo General

• Implementar un sistema de información geográfica para el aprovechamiento por sitio específico de culmos de Guadua angustifolia en la hacienda Maravélez, municipio de La Tebaida, Quindío‐Colombia.

Objetivos específicos

• Mapear y diferenciar los rodales de guadua (productivos y no productivos).

• Caracterizar los rodales productivos.• Implementar herramientas de SIG para estimar la productividad de tallos por rodal siguiendo los términos de referencia de la norma unificada.

• Analizar el costo‐beneficio de la implementación de tecnologías de rastreo (tales como RFID o códigos de barra) para la trazabilidad del aprovechamiento.

Hipótesis

• El empleo del SIG permite definir áreas de protección y de producción, cantidades y calidades de los culmos de guadua disponibles por lote, de tal forma que es posible proponer un diseño de manejo específico por sitio.

Metodología

GEORREFERENCIACIÓN DE BOSQUES DE GUADUA 

Generalidades del Predio

Área de estudio• Hacienda Maravélez (sector rural del municipio La Tebaida)

• 1000 msnm• SIG Quindío + GPS 62s Garmin

CALCULO DEL TAMAÑO DE LA MUESTRA

Muestreo Aleatorio por Conglomerados ‐MAC

Cálculo de intensidad de muestreo

MAC ‐Muestreo Aleatorio por Conglomerados bi‐etápico• Etapa 1

– 4 fajas de 10 m ancho 

• Etapa 2– 24 parcelas (10 x 10 m) – 5% del área total (2400 m2)

Sampling design tool for ArcGIS

TRABAJO DE CAMPO Y PROCESAMIENTO DE DATOS

Inventario forestal

• Cantidad por estado de madurez• Calidad (DAP, estado madurez, estado fitosanitario)

Densidad total de tallos

ANÁLISIS GEOESTADÍSTICO

Análisis geoestadístico

• Estadística descriptiva 

• Análisis de semivarianza, semivariograma o autocorrelación espacial

• Gráfico de interpolación– Determinísticos– Probabilísticos 

Variables

• Estados de madurez (renuevo, verde, maduras, sobremaduras, secas, matabambas)

• Densidad de tallos comerciales por parcela (maduros + sobremaduros)

• Diámetro a la altura del pecho – DAP promedio (por parcela)

Estadística descriptiva

Estados de madurezRenuevosVerdesMadurasSobremadurasSecasTallos comerciales (mad+sobremad)

Estados de madurez

Número de individuos por estado de madurez

Ind

x pa

rcel

a

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Exploración de datos

Densidad de tallos comerciales DAP promedio x parcela

Dataset 10-1

1,16 1,21 1,25 1,3 1,34 1,39 1,43 1,48 1,52 1,57 1,620

1,6

3,2

4,8

6,4

8

CountMinMaxMeanStd. Dev.

: 28 : 11,595 : 16,162 : 14,331 : 1,0637

SkewnessKurtosis1-st QuartileMedian3-rd Quartile

: -0,9984 : 3,4852 : 14,016 : 14,634: 15,062

DAP máximos y mínimos

id_Parcela2826242220181614121086420

cm

18

1716

15

1413

12

1110

9

87

6

54

3

21

0

Semivariograma ‐ densidad de tallos comerciales

Distance, h 10-2

-2

0 0,63 1,25 1,88 2,5 3,13 3,75 4,38 5

1,54

3,08

4,62

6,16

7,7

Semivariograma – DAP promedio

Distance, h 10-2

-1

0 0,63 1,25 1,88 2,5 3,13 3,75 4,38 5

0,17

0,35

0,52

0,7

0,87

GRÁFICOS DE INTERPOLACIÓN

Densidad de tallos comercial DAP promedio

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Qué ventajas y desventajas presenta el uso de imágenes de satélite para la espacialización de los rodales productivos de guadua?

• El empleo de imágenes satelitales (SIG Quindío) fue eficaz y sirvió de orientación para el trabajo de campo.

• Las imágenes del SIG Quindío no permiten análisis espectral (reconocimiento supervisado) pero la especie es de fácil reconocimiento. 

• La información de SIG Quindío está a una escala 1:10.000, los planes de manejo se requieren a 1:1000. La información base no permite emplearse para análisis espaciales (pendientes).

• La recomendación de reducir el área de la imagen en una distancia de 8,6 m permite una estimaciones iniciales, no definitivas.

• Es fundamental el empleo del GPS para la verificación en campo.

¿Es posible determinar el mercado en que dicha guadua puede ofrecerse?

Condiciones de sitio para guadua

• Calidad de la guadua de acuerdo a condiciones de sitio

Condiciones de sitio para guadua

• Tres grupos de acuerdo a variables de calidad y crecimiento. 

• Correlación entre características de los tallos y mercados de construcción, artesanías y muebles.

(García & Camargo, 2011; García, 2004).

Condiciones de sitio para guadua• Guaduales tipo 1: guaduales 

entre los 900 y 1500 msnm, con temperaturas entre 19,6 y 21,3°C  y en zonas de valle (García & Camargo, 2011).

• Los guaduales estudiados en Maravélez están ubicados en una pendiente de 0 a 3° de inclinación, temp. 24°C, en el área cercana al río con óptimo crecimiento y calidad de fibra promedio (excepto compresión).

• El valor DAP promedio de las guaduas es de 14,3 cm, por lo tanto, es un material principalmente para el sector de artesanías y/o laminados. 

¿Cuáles son las herramientas de un SIG necesarias para estimar la capacidad productiva de un rodal de guadua?

Herramientas SIG para planes de manejo• Imágenes de satélite y navegador de GPS, en la 

georreferenciación de los bosques de guadua

• Aplicación Sampling Design Tool for ArcGIS (Buja & Menza, 2013) en el diseño del muestreo aleatorio por conglomerados

• Histogramas de frecuencia, análisis de dispersión, en la exploración de los datos

• Semivariogramas y gráficas de interpolación, para definir la propuesta de manejo específica de aprovechamiento

¿Cuál sería la mejor tecnología de marcación para la trazabilidad de los rodales de guadua?

Tecnologías para la marcación ‐trazabilidad• Marcado con pintura• Talla con martillo• Etiquetas de código de barra o 

códigos QR• Etiquetas tipo puntilla• Tarjetas magnéticas y tarjetas 

inteligentes• Identificadores de radio frecuencia 

– RFID• Pintura con microtaggants de 

nanopartículas• Por otra parte se encuentra la 

identificación de firmas internas: – químicas : pruebas isotópicas – genéticas : microsatélites

CONCLUSIONES

Conclusiones

• El SIG facilita la zonificación del guadual (áreas de protección y producción)

• Se realizó un primer ensayo para predecir las cantidades y las calidades disponibles por lote 

• Proponer un manejo específico por sitio exige un análisis geoestadístico iterativo para conseguir un ajuste adecuado.  

Conclusiones

• La correcta aplicación de gráficos de interpolación demanda de un minucioso estudio de variables y parámetros para ajustar el modelo predictivo. 

• La recomendación es emplear el método de cokriging (dap + densidad de tallos + otros).

• Se espera que en el siguiente ciclo de corte la variables se hayan estabilizado y el análisis sea mas ajustado

Conclusiones

• La herramienta sampling design tool forArcGIS facilitó el diseño del muestreo

• Puede ser una herramienta para autoridades e ingenieros que realizan inventarios forestales porque automatiza la selección de las unidades de muestreo y reduce el sesgo de muestreo  

Conclusiones• Los dispositivos de marcación (soluciones tecnológicas) podrán ir evolucionando de acuerdo a la capacidad de inversión o de consecución de recursos

• Es necesario que la tecnología se adapte a las necesidades y capacidades del cliente  quien es el que  finalmente alimenta con datos el sistema.

• En cualquiera de los casos, es fundamental que se fortalezca la cultura de la marcación y que el propietario se comprometa con la organización y la administración del rodal de guadua.

GRACIAS!jairocaro@gmail.com

Referencias• Blackmore, S. (2007). Agricultura de Precisión. Revista 

Nacional de Agricultura, (949), 20–28.• Camargo, J. C., Dossman, M. A., Cardona, G., García, J. 

H., & Arias, L. M. (2007). Zonificación detallada del recurso guadua en el Eje Cafetero, Tolima y Valle del Cauca. Municipios piloto del proyecto Manejo Sostenible de Bosque en Colombia (Guía metodológica y resultados) (pp. 1–143). Pereira, Colombia: UTP. CARDER. CRQ. CORTOLIMA.CVC.

• Cock, J. H., & Jiménez, D. (2011). La agricultura específica por sitio: definición e importancia. In Tecnicaña (Ed.), Seminario de agricultura específica por sitio y agricultura de precisión (pp. 72–83). Cali: Asociación de técnicos de la caña de azúcar de Colombia (Tecnicaña).

• Hidalgo, O. (2006). Métodos naturales y artificiales que permiten modificar la forma natural del culmo de bambú en sentido longitudinal como en el transversal, con fines estructurales o decorativos. In III Simposio Latinoamericano de Bambú. Guayaquil, Ecuador: INBAR. UCSG.Comisión Europea.

• Kleinn, C., & Morales‐Hidalgo, D. (2006). An inventory of Guadua (Guadua angustifolia) bamboo in the Coffee Region of Colombia. European Journal of Forest Research, 125(4), 361–368. doi:10.1007/s10342‐006‐0129‐3

• Londoño, X. (1996). Diversity and distribution of New 

World bamboos: with special emphasis on the Bambuseae. INBAR Working Paper No. 8 (pp. 1–31). Nueva Delhi, India: INBAR. 

• Londoño, X., & Clark, L. G. (2004). Distribución, morfología, taxonomía, anatomía, silvicultura y usos de los bambúes del nuevo mundo. In Memorias: Congreso Colombiano de Botánica (pp. 1–25). Popayán.

• Mejía, N. (2013). Acuerdo Regional de competitividad de la guadua y matriz de compromisos 2013‐2023. Un acuerdo entre los departamentos y municipios del Paisaje Cultural Cafetero, Patrimonio de la Humanidad. Armenia: Informe Final: contrato 229 de 2013 Carder.

• Mejía, N., & Moreno, R. D. (2013). Estado del arte de la cadena de la guadua en Colombia 2003‐2012. Bases para la visión prospectiva del nuevo acuerdo de competitividad del Eje Cafetero y Valle del Cauca (p. 106). Pereira: CARDER. MinAmbiente.

Referencias• Moreno, R. D. (2003). Área cubierta por guadua 

y volúmenes autorizados por las corporaciones autónomas regionales del Eje Cafetero ‐ Tolima ‐ Valle del Cauca. Pereira, Colombia: CARDER. Proyecto Manejo Sostenible de Bosques en Colombia. Programa Ambiental GTZ. 

• Mulla, D. J. (2013). Twenty five years of remote sensing in precision agriculture: Key advances and remaining knowledge gaps. BiosystemsEngineering, 114(4), 358–371. doi:10.1016/j.biosystemseng.2012.08.009

• Ospina, R. (2002). Factores que determinan las características florísticas y estructurales de los fragmentos dominados por Guadua angustifolia Kunt en el eje cafetero colombiano y su relación con el aprovechamiento de guadua. Tesis Maestría ‐ CATIE, Turrialba, Costa Rica. Retrieved fromhttp://orton.catie.ac.cr/cgi‐bin/wxis.exe/?IsisScript=orton.xis&method=post&formato=2&cantidad=1&expresion=mfn=077708

• Plant, R. E. (2001). Site‐specific management: the application of information technology to crop production. Computers and Electronics in 

Agriculture, 30(1‐3), 9–29. doi:10.1016/S0168‐1699(00)00152‐6

• Zhang, N., Wang, M., & Wang, N. (2002). Precision agriculture—a worldwide overview. Computers and Electronics in Agriculture, 36(2‐3), 113–132. doi:10.1016/S0168‐1699(02)00096‐0