Autores: Tamar, Durán; Ivonne, Rueda; Diana, Mancilla & Carolina Quintana

Resumen

Los cambios de uso de suelo son configuradores del paisaje que se desarrollan principalmente a causa de la actividad antropogénica. En Chile, estos cambios de usos de suelo han provocado pérdidas y ganancias de ciertas coberturas, generando impactos en el territorio. La Región del Biobío presenta un aumento en plantaciones forestales, matorrales y suelo descubierto en desmedro de otras coberturas. Debido a esto se analizan las dinámicas de cambio de usos de suelo profundizando en la cobertura de suelo descubierto en el período 1998-2008 en la cuenca del río Claro en la comuna de Yumbel. En base a imágenes Landsat TM corregidas topográfica y radiométricamente se realiza una clasificación supervisada de 8 coberturas de suelo, para luego procesar en el programa IDRISI y obtener las variaciones, pérdidas y ganancias, contribuciones y persistencia al cambio neto de las coberturas. El suelo descubierto muestra una dinámica compensatoria entre ganancias y pérdidas permitiendo que prevalezca el nivel de persistencia del mismo, el cual a su vez es el de mayor superficie en la cuenca.

Palabras clave: paisaje, cambios de uso de suelo, persistencia, suelo descubierto.


Abstract

Land use changes are landscapeconfiguratorswhich are developedmainlybecauseofanthropogenicactivity. In Chile, thesechanges in land uses havecausedcoverageslosses and gainsgeneratingimpactsontheterritory. TheBiobioRegion shows anincrease in forestplantations, scrub and bareground at the expense ofothercoverages. Duetothisfact, land use changesdynamics are analyzeddeepening in thebaregroundcoverageduring 1998-2008 period in the Claro riverbasin in Yumbel. Basedontopographically and radiometricallycorrected Landsat TM images, a supervisedclassificationof 8 landcoveragesiscarriedout. Then, itisprocessed in Idrisi in ordertoobtainvariations, losses and gains, contributions and persistencetothe net changeofthecoverages. Thebareground shows a compensatorydynamicbetweengains and lossesallowingtoitspersistenceleveltoprevail, which in factoccupiesthelargestarea in thebasin.

Key words: landscape, land use changes, persistence, bareground.


Introducción

Los cambios en las coberturas del suelo son procesos que se desarrollan principalmente a causa de la actividad antropogénica. En Chile durante las últimas décadas ha ocurrido diversidad de pérdidas y ganancias en cuanto a coberturas de suelo respecta.  Entre las pérdidas de mayor avance figura bosque nativo, por otro lado, entre las ganancias se encuentran plantación exótica y zonas urbanas, cambios que generan un impacto tanto en el territorio como en el paisaje. El estudio histórico de los cambios en el uso del suelo permite entender la actual configuración del paisaje e identificar los impactos ambientales y sociales asociados a estas transformaciones (Andersen et al. 1996, Pan et al. 1999).

Aguayo et al. (2009) demostró que las coberturas que sufren mayores cambios corresponden a plantaciones forestales, terrenos agrícolas, matorrales y bosques nativos, al realizar un estudio entre las regiones del Biobío y La Araucanía en el Centro Sur de Chile. Según el autor, existe un aumento en las plantaciones forestales y pérdida del bosque nativo. En el caso de los terrenos agrícolas y matorrales, existe una dinámica de cambio constante entre ambas coberturas. Por su parte, los matorrales cedieron espacio a las plantaciones forestales y actividad agrícola. Conocer los procesos de cambio de uso de suelo permite entender los impactos ambientales, paisajísticos y sociales y, además, generar escenarios futuros para las nuevas dinámicas de cambio. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo analizar las dinámicas de cambio de cobertura y de uso de suelo entre los años 1998-2008 en la cuenca del río Claro en la Región del Biobío. El mismo plantea como hipótesis, basándose en la información recopilada, que, a lo largo del período de estudio han existido cambios en diversas coberturas de uso de suelo con énfasis en cuanto a pérdidas de humedales y agrícola mientras que en cuanto a ganancias existe un notorio aumento de suelo descubierto y matorral.

Figura 1.- Cartografía del área de estudio: Cuenca del Río Claro, Región del Biobío, Chile.

Métodos

Área de estudio

El área de estudio corresponde a la Cuenca Hidrográfica del río Claro (37°00’38” S y 72°30’39” O) en Yumbel, provincia del Biobío, VIII Región, Chile (Figura 1) y abarca parte de la vertiente oriental de la Cordillera de la Costa y el sector occidental de la Depresión Central (González et al, 2000). El río Claro es el principal río que drena a la comuna de Yumbel, siendo una sub cuenca y tributario del río Laja. Este río atraviesa el área urbana entre Yumbel y Estación Yumbel; su hoya hidrográfica es de 800 km2 y tiene un caudal de 5m3/seg. El río claro tiene un régimen de alimentación pluvial y se alimenta de las aguas de la vertiente oriental de la Cordillera de la Costa y napas freáticas de la llanura de arenas volcánicas (PLADECO 2014-2017, Yumbel).

Procesamiento de imágenes

En base a un set de imágenes Landsat con una resolución de 30 metros, para los años 1986, 1998, 2008 y 2016 se realizó, en primera instancia, una corrección topográfica para estandarizar y quitar los valores de latitud, dejando todos los píxeles completamente planos, esto según el método del factor de corrección C de Teillet et al. (1984) y una corrección radiométrica según método de Chander & Markham (2003) con el fin de disminuir los efectos de los gases atmosféricos en la calidad de la imagen; posteriormente, se efectuó una corrección topográfica, según el método del factor de corrección C propuesto por Teillet et al. (1984). Estos procedimientos se llevaron a cabo utilizando los softwares ENVI e IDRISI.

Clasificación supervisada

Posterior a la corrección de las imágenes, se procesó una clasificación supervisada, en base a puntos de control, para considerarse las siguientes clases: (1) Bosque nativo, (2) Plantaciones forestales, (3) Áreas urbanas, (4) Suelo agrícola, (5) Suelo descubierto, (6) Matorral, (7) Agua y (8) Humedal. Finalmente, se construyeron matrices de transición para analizar los cambios de cada cobertura de suelo. La clasificación fue hecha en base a los softwares ENVI y ArcGIS.

Evaluación de la confiabilidad

Según Mas, J. F, Díaz-Gallegos, J. & Pérez-Vega, A. (2003) la evaluación de la confiabilidad permite valorar el ajuste de la información cartográfica con la realidad, conocer y modelar el error que resulte del cruce de varias capas con cierto grado de error en un SIG, y de esta manera asumir el riesgo de tomar decisiones con base en esta información cartográfica. Esta evaluación consiste en comparar la información del mapa con información de referencia considerada muy confiable, proceso que generalmente se basa en un muestreo de sitios de verificación. Para este efecto se tomaron puntos de control a partir de observaciones y trabajo de campo generando de este modo matrices de confusión para las imágenes de 1998 y 2008. Posteriormente, se realiza el cálculo del índice de Kappa, que permite determinar la confiabilidad de los datos, tomando valores entre -1 y 1, los cuales indican que mientras el valor sea más cercano a 1, habrá mayor concordancia entre los datos observados y el observador (Cerda & Villarroel, 2008).

Resultados

Una vez culminado el proceso de corrección, clasificación y evaluación, se determinó que el período con cambios más abruptos corresponde a 1998 y 2008, por lo tanto, en base a esto, el presente estudio analiza las coberturas y su dinámica en este período de tiempo. Los resultados de las matrices de confusión para las imágenes de 1998 y 2008 indicaron una concordancia de  78,3% y 69,9%, respectivamente, como lo muestra la figura 2.

En cuanto a la confiabilidad de los datos el índice de Kappa para el año 1998 es de 0.75, mientras que para el año 2008 se reduce a 0.66, esto de acuerdo a la valoración de este índice considera que la confiabilidad y concordancia de los datos obtenidos en relación a los del observador es considerable (Landis & Koch, 1977).

Figura 2.- (a) Matriz de confusión 1998; (b) Matriz de confusión 2008.
Coberturas de suelo

La clasificación supervisada de las imágenes Landsat de 1998 y 2008, como se menciona anteriormente, considera las coberturas (1) Bosque nativo, (2) Plantaciones forestales, (3) Áreas urbanas, (4) Suelo agrícola, (5) Suelo descubierto, (6) Matorral, (7) Agua y (8) Humedal. Al observar la figura 3, es evidente determinar que la cobertura con mayor superficie corresponde a suelo descubierto a pesar de la ligera pérdida que esta presenta, en breves rasgos se pueden detectar varios cambios como el aumento de suelo urbano y pérdida de humedales y suelo agrícola.

Figura 3.- Coberturas de suelo 1998 y 2008.
Cambios en las coberturas de suelo

Con respecto a los cambios de uso de suelo significativos en la subcuenca del río Claro, las coberturas que presentan cambios sustanciales corresponden a humedal, matorral, suelo descubierto y suelo agrícola. (figura 4)

Figura 4.- Cambios de suelo periodo 1998 – 2008.

En el caso del humedal, esta cobertura registró una pérdida de 9045,8 ha, lo cual representa un 20% del área total de la cuenca en estudio, cediendo la mayor parte a matorral (5045 ha.) (figura 5a). Otra pérdida representativa concierne a la cobertura agrícola con 5199,4 ha, la cual consigna 3820,2 ha. a matorral, incidiendo una vez más en una contribución positiva a esta cobertura, mientras que las 1379,2 ha. restantes suman a favor de suelo descubierto y humedal principalmente (figura 5b).

Del mismo modo, un tercer cambio de uso de suelo importante registra contribuciones positivas para matorral al asignar 3150,2 ha a su favor en detrimento de la cobertura de suelo descubierto. Otras coberturas que suman a favor de matorral son forestal (757,6 ha) y nativo (20,9 ha) (figura 5d y f). Por consiguiente, la cobertura de matorral figura como la cobertura con mayor índice de contribución positiva (13341,5 ha). No obstante, al registrar pérdidas consigna finalmente una ganancia neta de 10273,3 ha. (figura 5e), entre sus mayores concesiones figuran suelo descubierto (859,3 ha) y humedal (1024,8 ha). En cuanto a esta última, se debería tomar en consideración el factor estacional, siendo que en invierno el aumento de precipitaciones podría alterar los límites del humedal creando confusión en el cambio de uso de suelo, convirtiéndolo en un factor estacionario únicamente.

Al analizar los cambios en torno al suelo descubierto se divisa en esta cobertura un total de pérdidas que asciende a 5110,3 ha (figura 5c), haciendo su mayor contribución a matorral, como se ha mencionado anteriormente. No obstante, esta cobertura incorpora un total de ganancias de 3577,2 ha, por lo tanto, sus superficies próximas entre ganancia y pérdida compensan su cambio. Cabe resaltar que esta compensación a su vez permite que prevalezca el nivel de persistencia de la misma. Dinámica opuesta a la que se observa en las coberturas de suelo agrícola y humedal, las cuales muestran ganancias mínimas frente a la superficie en pérdida registrada. Otro proceso de cambio que debe mencionarse es el paso de suelos agrícolas, forestales y matorral a suelo urbano, el cual posee una ganancia total de (721,4 ha)

A manera de resumen, considerando los cambios netos, se evidencia que las mayores pérdidas se dan en las coberturas humedal, suelo agrícola y suelo descubierto, mientras que las ganancias se atribuyen a matorral, bosque nativo, y suelo urbano. (Figura 6)


Figura 5.- Cambios de uso de suelo 1998 -2008, (a) cambios de suelo cobertura humedal; (b) cambios de suelo cobertura agrícola; (c) cambios de suelo cobertura suelo descubierto; (d) cambios de suelo cobertura forestal; (e) cambios de suelo cobertura matorral; (f) cambios de suelo cobertura nativo.
Figura 6.- (A) Ganancias y pérdidas de coberturas entre 1998 y 2008. (B) Cambios netos entre 1998 y 2008. (C) Contribuciones al cambio neto en el suelo descubierto.

Persistencia de usos de suelo

La cobertura que muestra mayor persistencia entre el período de estudio es suelo descubierto seguido de la cobertura de matorral. (Tabla 1) Estas coberturas que se encuentran de forma dispersa en la cuenca (Figura 7). Otra cobertura que a pesar de haber perdido superficie muestra persistencia es la cobertura de humedales. Cabe mencionar que aquellas zonas que no concuerdan con los humedales registran dos zonas húmedas y/o que están influidas por el factor estacional y no necesariamente poseen las características de cobertura de humedal.

Asimismo, se debe recalcar la persistencia de suelo urbano y cobertura forestal, ya que son parte dela configuración paisaje en la región, las cuales a su vez favorecen la pérdida de coberturas como agrícola y humedal, ya que propician la aparición de suelo descubierto con las talas de plantaciones e incendios forestales.

Figura 7.- Persistencia de usos de suelo periodo 1998 -2008.

Consecuentemente, la persistencia del uso de suelo descubierto se ve favorecida principalmente por la pérdida de suelo agrícola, forestal, matorral y humedales, las cuales suman en las ganancias para esta cobertura (Tabla 2), esto se debe principalmente a la deforestación de plantaciones forestales, que durante las últimas décadas anteriores a este periodo, tuvo un gran auge producto de la implementación de nuevos modelos de crecimiento económicos, esto ligado a una legislación de fomento de plantación, la industrialización de los productos madereros y la apertura del mercado comprador (Cisternas et. al, 1999).

Al contrastar pérdidas y ganancias generadas esta cobertura de suelo descubierto se divisa una contribución negativa (Figura 8 – Tabla 2). Entre sus principales pérdidas figuran el avance de la superficie ocupada por las coberturas matorral (3150,2 ha) y humedal (1229,7 ha). Mientras que, sus ganancias se atribuyen principalmente a las coberturas forestal (334,4 ha), humedal 1765,9 ha), agrícola (593,8ha) y matorral (859,3 ha). Esto da cuenta que existe una dinámica en cuanto a ganancias y perdidas en los casos de humedal y matorral, ya que existe el factor estacional que va generando los cambios, esto quiere decir que si llevamos los resultados a cambios netos de ambas coberturas estas dan cuenta que para matorral se produce una pérdida de suelo descubierto de 2290,9 ha. Por otro lado, en los cambios de la cobertura de humedal, esta produce una ganancia neta de 536, 2 ha.

Figura 8.- Pérdidas y Ganancias de suelos descubiertos periodo 1998 – 2008.

Discusión

Entorno a la cuenca del río Claro, comuna de Yumbel, Región del Biobío, ha existido en los últimos años una dinámica de cambio de usos de suelo que ha generado un impacto en las actividades desarrolladas en esta zona y un impacto en el paisaje. Los resultados del presente trabajo mostraron algunos de estos cambios dejando en evidencia, por ejemplo, el aumento de la cobertura de plantaciones forestales en desmedro del bosque nativo y las constantes dinámicas de cambio en coberturas como matorral, suelo descubierto, humedal y suelo agrícola.

Considerando los cambios netos de pérdidas y ganancia en cada cobertura, se evidenció que las mayores pérdidas ocurrieron en las coberturas correspondientes a humedal, suelo agrícola y suelo descubierto, mientras que matorral, bosque nativo y suelo urbano fueron aquellas que presentaron mayores ganancias en este período de tiempo. Estos resultados concuerdan con lo reportado por otras investigaciones (Heilmayr et al, 2016) donde los autores reportan un aumento en la cubierta de plantaciones forestales, las que desplazaron al bosque nativo durante el período 1986 y 2001. Estos resultados también coinciden con lo expuesto por otros autores (Aguayo et al. 2009), quienes demostraron que las coberturas que han sufrido mayores cambios corresponden a plantaciones forestales, terrenos agrícolas, matorrales y bosques nativos, y que estos cambios se deben principalmente a la actividad agrícola y forestal. Otros estudios, con un enfoque más urbano (Aliste et al, 2012) han destacado la fuerte expansión urbana que ha provocado la pérdida importante de humedales en la región del Biobío en las últimas décadas. A la luz de estos resultados, la hipótesis expuesta en este trabajo es aceptada.

Con respecto al suelo descubierto, la dinámica de esta cobertura no es temática central de otras investigaciones. Sin embargo, el presente estudio arrojó luces de las dinámicas de este tipo de suelo en los últimos años y los resultados mostraron que el suelo descubierto ha presentado pérdidas y ganancias en su superficie más o menos similares, generando una compensación que se traduce en la persistencia de este tipo de cobertura en la zona de estudio. De acuerdo a los resultados que muestran las dinámicas de las otras coberturas, el suelo agrícola y humedal son las que presentan una contribución positiva a suelo descubierto, ya que la pérdida de estas coberturas ha dado paso a suelo descubierto. Por el contrario, la cobertura que presenta una contribución negativa debido a que ha ganado superficie correspondiente a suelo descubierto, es el matorral. Esto puede explicarse por las propias dinámicas de cambio en el territorio, como se expone en otras investigaciones (Aguayo et al, 2009), donde los autores exponen que la pérdida de suelos agrícolas se debe a la forestación y al abandono de estos terrenos que, al año 2000, fueron ocupados por matorrales. También exponen que la pérdida del matorral se debe en parte a la habilitación de terrenos agrícolas, los que posteriormente son abandonados, dando paso a suelo desnudo y luego nuevamente a matorral, generando una dinámica de cambio compensatoria en el tiempo. Esto también va en la línea de los resultados de este estudio.

El presente trabajo expuso los resultados de las dinámicas de cambio de ocho coberturas de suelo durante el periodo de 1998 a 2008 poniendo mayor énfasis en la dinámica del suelo descubierto. Los resultados dieron luces de las dinámicas de esta cobertura y fueron concordantes con otros estudios que han abordado las mismas temáticas en los últimos años.


Bibliografía

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