Introducción
⌅La deforestación y la desertificación son graves problemas ambientales que amenazan el mantenimiento de la vida en el planeta. Este último, en algunos casos, se debe a la salinización de los suelos provocada por el hombre (O’Farrill, 2012O'Farrill, A. (2012). Recuperación de la biodiversidad forestal en tierras severamente afectadas. Simposio Internacional “Masonería e integración en la sociedad actual".). En el planeta existen 76 millones de hectáreas afectadas por la salinidad (Hamilton, 2009Hamilton, J.M. (2009). Arugula crop production in arid and semi-arid regions: Nutritional value, postharvest quality, and sustainability in controlled environments - ProQuest [PhD, THE UNIVERSITY OF ARIZONA]. https://www.proquest.com/openview/fad5df0876b110ca8e95f249b2422fe1/1?pq-origsite=gscholar&cbl=18750). En Cuba se ha reportado más de un millón de hectáreas afectadas, lo que constituye el 15 % del área agrícola del país (Oliva, 2012Oliva, D. (2012). La Degradación de los Suelos en Cuba (por Dilier Olivera Viciedo)—Un Universo invisible bajo nuestros pies. https://www.madrimasd.org/blogs/universo/2012/03/26/141581). Específicamente en el valle de Guantánamo, hay 17.878,90 ha afectadas (Milá et al., 2015Milá, F.; Herrera, R.; Sánchez, R. (2015). Determinación de los Factores Limitantes y Agroproductividad con la Utilización del Sistema de Información Geográfica en la Provincia de Guantánamo.). El establecimiento de plantaciones forestales constituye una de las posibilidades de uso de suelos degradados (Ferrari & Wall, 2004Ferrari, A.E.; Wall, L.G. (2004). Utilización de árboles fijadores de nitrógeno para la revegetación de suelos degradados. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, 105(2): 63-87. https://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/15679).
La técnica de Forestería Análoga (FA) se ocupa de recrear ecosistemas dominados por árboles mediante la réplica de un bosque clímax tomado como referencia. La introducción de esta técnica en Cuba se caracterizó por su aplicación, principalmente, en lugares que, aun estando degradados, no presentaban las características extremas de las fincas del valle de Guantánamo (sequía y suelos salinizados), donde se realizó el trabajo reflejado en este artículo (O’Farril et al., 2018O'Farrill, A. (2018). - [Tesis en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Forestales]. Universidad de Pinar del Río “Hermanos Saiz Montes de Oca” Facultad Forestal y Agronomía. Centro de Estudios Forestales.).
Para obtener los mejores resultados en la aplicación de dicha técnica, fue necesario adicionar al concepto original definido por (Senanayake, 2005Senanayake, R. (2005). Priciples of Analog Forestry. http://www.richforests.org/our-method/analog-forestry/), el de analogía entre 69 especies obtenidas en un inventario realizado en el entorno de las fincas, en relación con 16 características o efectos nominales predeterminados y la aplicación del método de Análisis de Componentes Principales Categóricos.
El objetivo del presente trabajo es mostrar la utilización del método de Análisis de Componentes Principales Categóricos como complemento a la FA, para definir las especies a emplear en la rehabilitación de las áreas afectadas por la salinidad cuando no existe un bosque original maduro como referencia.
Materiales y métodos
⌅La investigación se realizó en el período comprendido entre los años 2008 y 2016 en la Unidad Silvícola de Base Guantánamo de la Empresa Agroforestal Guantánamo. El área de estudio abarcó 351 ha que contienen 14 Fincas Forestales Integrales. El clima en esta región es semidesértico y corresponde al más seco de Cuba, con temperaturas máximas de 34°C y precipitaciones escasas, con valores mínimos de 400 mm anuales (O´Farrill, 2018O'Farrill, A. (2018). - [Tesis en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Forestales]. Universidad de Pinar del Río “Hermanos Saiz Montes de Oca” Facultad Forestal y Agronomía. Centro de Estudios Forestales.).
Durante la evaluación se siguió la metodología general de aplicación de la Forestería Análoga (FA). La caracterización geográfica del área se realizó mediante diagnóstico, mapeo, valoración ecológica y elaboración de tablas de datos con las especies inventariadas en el entorno. Se establecieron tres parcelas demostrativas representativas de diferentes áreas de las fincas en las que se midieron los niveles de sal y pH del suelo, y se evaluó la adaptabilidad y el desarrollo de 10 especies forestales en condiciones extremas.
La tabla de datos posee 16 características o efectos nominales y se obtuvo mediante un método de encuesta a los pobladores y la revisión documental. El procedimiento estadístico consistió en aplicar el Escalamiento Óptimo para reducir la información a la menor dimensión posible y el Análisis de Componentes Principales Categóricos (CATPCA) para seleccionar variables categóricas, lo cual permitió identificar los principales indicadores estudiados y visualizar la información en el gráfico Biplot de las 69 especies forestales, frutales y otras en menor cuantía que contiene la base de datos. Se aplicó un análisis de brechas (según la metodología de FA) que permite determinar las especies que se deben establecer en cada zona. El paquete estadístico utilizado fue IBM SPSS Statistics, versión 22.0.
Con los resultados obtenidos en las parcelas demostrativas, se trabajó inicialmente con las 16 características que contiene la tabla de datos (Anexo). Posteriormente, se consideraron cinco características, ya que presentaban los mayores coeficientes de peso en el análisis previo, de acuerdo con los coeficientes de correlación.
Resultados y discusión
⌅El análisis de brechas mostró la carencia de árboles con alturas de 5.0-10.0 m en la composición de los doseles en las zonas 1 y 2. Este resultado sugiere que es conveniente plantar especies que puedan alcanzar dichas alturas, tal como sugiere la metodología de Forestería Análoga (FA), teniendo en cuenta los tratamientos y manejos silvícolas adecuados para condiciones extremas.
El empleo de las fórmulas fisionómicas que caracterizan parcelas degradadas y el bosque nativo permitió diseñar un plan de reforestación para la finca "El Palmar", en el municipio de Pinar del Río, a partir de la metodología general de FA. En el estudio se incluyeron tanto los doseles del bosque nativo como los de las especies de interés propuestas por el productor (Suárez & Correay, 2014Suárez, Y.; Correay, Y. (2014). Propuesta de reforestación de la finca «EL Palmar» del municipio de Pinar del Río, mediante la forestaría análoga. Revista Científica Avance (CU), 16(2).).
Se observó que existen diferencias importantes entre la cobertura en las tres zonas evaluadas y la del bosque de la zona tomada como referencia (zona 4). Por lo tanto, se requiere la incorporación paulatina de especies análogas en cada uno de los doseles para lograr, a corto, mediano y largo plazo, aumentar la cobertura.
El Análisis de Componentes Principales Categóricos (CATPCA) mostró que el método explicó el 61% de la variabilidad de la información original en dos dimensiones, con un coeficiente Alfa de Cronbach total que expresa un nivel de fiabilidad de 0,89 (Tabla 1). Estos resultados coinciden con los obtenidos por Herrera, (2013)Herrera, M. (2013). Métodos Estadísticos alternativos de análisis con variables discretas y categóricas en investigaciones agropecuarias [Tesis (en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Veterinarias)]. Universidad Agraria de la Habana., en su tesis sobre Métodos Estadísticos Alternativos de Análisis con variables discretas y categóricas en investigaciones agropecuarias. Un coeficiente de fiabilidad se considera excelente cuando alcanza un valor de 0,94 o mayor. Esto indica que el método empleado en este caso fue muy bueno según la escala propuesta por Hair et al., (2004)Hair, J.F.; Anderson, R.E.; Tatham, R.L.; Black, W.C. (2004). Análisis multivariante (5.a ed.). Madrid: Pearson Prentice Hall. https://documat.unirioja.es/servlet/libro?codigo=320227, quienes consideran que es aceptable cuando el valor de este coeficiente alcanza niveles de 0,60 o 0,70.
| Dimensión | Alfa de Cronbach | Varianza contabilizada | |
|---|---|---|---|
| Total (autovalor) | % de varianza | ||
| 1 | ,719 | 2,603 | 37,187 |
| 2 | ,476 | 1,689 | 24,122 |
| Total | ,895 a | 4,292 | 61,309 |
a. Se utiliza el total de alfa de Cronbach en el autovalor total
Estos resultados permitieron concluir que las características seleccionadas son suficientes para comprender la relación entre los niveles de salinidad de cada zona y las especies presentadas en la tabla de datos, con el fin de solucionar las brechas existentes entre la zona tomada como referencia (zona 4) y el resto. Las características seleccionadas fueron: Ritmo de crecimiento de las especies (lento, medio, rápido), que define el momento sucesional en que cada especie puede ser introducida. Tolerancia a la salinidad (baja, media, alta), que determina en cuál de las cuatro zonas se puede plantar cada especie y a qué ritmo debe hacerse. Requerimiento de agua (bajo, medio, alto), que influye en la selección de la zona para plantar cada especie. Tipo de raíz (profunda, superficial, media), que afecta la infiltración del agua y, por lo tanto, el lavado de las sales del suelo. El efecto de la raíz mejora el suelo, controla la erosión y contribuye a la formación de nuevos suelos. Los exudados radiculares influyen en el desarrollo de microorganismos, beneficiando el ecosistema. Además, la biomasa existente en la superficie del suelo puede tener efectos positivos o negativos sobre el desarrollo del ecosistema, mientras que el sistema radicular de los árboles reduce significativamente la erosión del suelo, tanto eólica como hídrica.
En la siguiente tabla se muestra el valor de contribución de los coeficientes de peso total (la contribución de cada variable) en cada dimensión. Si se toman en cuenta los valores superiores a 0,65, los indicadores de mayor contribución son la zona, la tolerancia a la sal, el requerimiento de agua, el efecto de la raíz y la especie (Tabla 2).
| Indicadores | Coordenadas del centroide | Total (coordenadas de vector) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Dimensión | Media | Dimensión | Total | |||
| 1 | 2 | 1 | 2 | |||
| Zona | ,090 | ,661 | ,376 | ,001 | ,661 | ,662 |
| Crecim | ,257 | ,128 | ,193 | ,257 | ,128 | ,385 |
| Tole. sal | ,240 | ,551 | ,395 | ,152 | ,526 | ,678 |
| Req. agua | ,727 | ,102 | ,415 | ,724 | ,034 | ,758 |
| Tip. raíz | ,053 | ,208 | ,131 | ,050 | ,208 | ,258 |
| Efec.raíz | ,719 | ,058 | ,388 | ,718 | ,016 | ,734 |
| Especie | ,729 | ,286 | ,507 | ,701 | ,116 | ,817 |
| Total activo | 2,816 | 1,995 | 2,405 | 2,603 | 1,689 | 4,292 |
| % de varianza | 40,225 | 28,498 | 34,361 | 37,187 | 24,122 | 61,309 |
En la figura 1, se muestra el Biplot de los indicadores analizados a partir de los resultados del CATPCA. La figura muestra gráficamente la posición de los coeficientes de peso obtenidos, los cuales determinan las zonas de ubicación de las especies en estudio. Para la dimensión 1, se ratifican positivamente los efectos del requerimiento de agua, el efecto de la raíz y la especie, mientras que el ritmo de crecimiento tiene un efecto negativo. En la dimensión 2, la mayor contribución corresponde a los efectos de la zona y la tolerancia a la sal, pero en direcciones opuestas, tal como se explicó en las tablas anteriores.
En la figura 2 se observa que casi todas las especies se agrupan en correspondencia con las cinco características evaluadas. Las especies que más se separan de este agrupamiento son Acacia mangium Willd; Persea americana MILL.; Caesalpinea violacea (Mill) Standl y Coccotrhinax yuraguana (A.RICH.) LEON.
A continuación, se muestra la relación entre las especies y los indicadores estudiados. Para la dimensión 1, las especies se agrupan mayoritariamente de forma positiva en torno a los indicadores de tolerancia a la sal, la zona y el efecto de la raíz; mientras que el resto lo hacen de forma negativa con el ritmo de crecimiento, el tipo de raíz y el requerimiento de agua. Para la dimensión 2, las especies se agrupan mayoritariamente de forma positiva respecto al tipo de raíz, el ritmo de crecimiento, la tolerancia a la sal y la zona; en cambio, las demás especies se agrupan negativamente en relación al requerimiento de agua, el efecto de la raíz y la especie. Es necesario aclarar que en el análisis CATPCA, los coeficientes de peso de la primera dimensión son los más relevantes (Figura 3).
El Análisis de Componentes Principales Categóricos contribuyó a seleccionar las especies que corresponden a cada zona, de acuerdo con lo detectado en el análisis de brechas. Desde el punto de vista biológico, el resultado mostró que para definir o diseñar un plan de manejo para rehabilitar estas áreas, se deben tener en cuenta cuatro características principales en la selección de las especies a plantar, que son: requerimiento de agua, efecto de las raíces, tipo de zona y tolerancia a la sal.
Propuesta de especies para cada zona de las fincas
⌅Para la zona 1 de cada finca, se recomiendan las siguientes especies:, Prosopis juliflora (SW) DC; Azadirachta indica A. Juss; Savia sessiliflora (SW) Wild; Conocarpus erecta L.; Caesalpinea violacea (Mill) Standl; Albizia lebbeck (L.) Benth; Guaiacum officinale L.; Coccoloba uvifera (L.) y Casuarina equisetifolia Forst.
En la estructura de las especies propuestas para esta zona predominan aquellas de raíz profunda y alta tolerancia a la sal. Las brechas en altura entre su vegetación y la zona de referencia están cubiertas por Prosopis juliflora, Albizia lebbeck y Casuarina equisetifolia.
Prosopis juliflora es una especie introducida, perteneciente a la familia Mimosaceae. Según Pérez & Fals (2017)Pérez, E.; Fals, A.R. (2017). Algunos indicadores de la restauración ecológica, para rehabilitar territorios degradados en Cuba. 7mo Congreso Forestal de Cuba. Convención Internacional Agro- Forestal., forma parte de las especies colonizadoras. Numerosos estudios han demostrado que es resistente a los suelos salinos, con raíces profundas que alcanzan estratos acuíferos a menor concentración de sal.
Albizia lebbeck, también de la familia Mimosaceae, es un árbol mediano, generalmente de entre 8 y 15 m de altura y entre 40 y 60 cm de diámetro, aunque puede llegar a alcanzar los 30 m de alto y entre 60 y 90 cm de diámetro (Betancourt, 2000Betancourt, A. (2000). Árboles maderables exóticos en Cuba. Editorial Científico Técnica.). Es una especie caducifolia, maderable, melífera y aportadora de nitrógeno al suelo, pionera en la etapa de restablecimiento del bosque. Puede crecer en la orilla de ríos y mares. Sus hábitats nativos, caracterizados por climas extremos, varían desde temperaturas de 5 a 46 ºC, con precipitaciones anuales entre 500 y 2,500 mm. Además, puede desarrollarse en áreas con largas sequías intermedias. Se adapta a una gran variedad de suelos, aunque prefiere condiciones húmedas. Crece mejor en suelos francos y bien drenados, pero también puede desarrollarse en suelos arcillosos, arenosos profundos, lateríticos y degradados.
Casuarina equisetifolia es tolerante a la sal de manera limitada, es de raíz profunda y aportadora de nitrógeno. Se considera una especie formadora de suelos a tal punto que en condiciones extremas de plantación para la rehabilitación de áreas degradadas por la minería a cielo abierto en la región Nicaro - Mayarí, Cuba.
Para la zona 2 de cada finca, se adicionan a las especies de la zona 1 las siguientes: Cordia gerascanthus (L.) Borh.; Simaruba laevis Griseb; Swietenia mahagoni L. Jacq., y Colubrina arborescens (Mill.) Sarg. En esta zona, además de las especies señaladas para la zona 1, Swietenia mahagoni contribuye a eliminar las brechas de altura en comparación con la zona de referencia. Pertenece a la familia Meliaceae y está clasificada como especie estabilizadora (Pérez & Fals, 2017Pérez, E.; Fals, A.R. (2017). Algunos indicadores de la restauración ecológica, para rehabilitar territorios degradados en Cuba. 7mo Congreso Forestal de Cuba. Convención Internacional Agro- Forestal.). En Cuba, puede crecer en suelos con materiales parentales de marga y piedra caliza, y tolera un pH relativamente alto (hasta 8.5). Por tanto, se consideró apropiada para el enriquecimiento del bosque en las zonas menos afectadas por la salinidad. Considerada como madera preciosa, su requerimiento de agua es medio.
Para la zona 3, las especies que se añaden a las propuestas para las zonas 1 y 2 son: Albizia cubana Britt. et Wils; Hebestigma cubense (Kunth) Urb.; Pithecelobium dulce (Roxb.) Benth. y Samanea saman (Jacq.) Merrill. Las especies Albizia cubana, Pithecelobium dulce y Samanea saman, se integran para cubrir la brecha de altura entre las zonas 3 y 4, siendo esta última la zona de referencia. Albizia cubana es nativa y Samanea saman está naturalizada, ambas presentes en los alrededores del área de estudio. Por su parte, Monroy & Colín (2016)Monroy, R.; Colín, H. (2016). El guamúchil Pithecellobium dulce (Roxb.) Benth, un ejemplo de uso múltiple. Madera y Bosques, 10(1): 35-53. https://doi.org/10.21829/myb.2004.1011278 consideran a Pithecelobium dulce como un árbol de uso múltiple, útil como cerco vivo en cultivos. Esta especie puede alcanzar hasta 20 m de altura, tiene una copa ancha, un tallo ligeramente torcido y una corteza gris verdosa con manchas blanquecinas. Es de fácil establecimiento, rápido crecimiento, y se propaga por semilla. Además, tolera la sequía, soporta la tala continua y puede crecer en suelos pobres. Es resistente a plagas y tiene utilidad en la medicina tradicional. Estas características hacen que Pithecelobium dulce sea promisoria para los fines de rehabilitación planteados en este trabajo.
Estas especies deberán manejarse de manera paulatina, según sus peculiaridades, su rol en la mejora de las características del suelo, y los objetivos de aumentar el valor económico de las plantaciones. Las especies propuestas para el enriquecimiento de la zona 4 son todas autóctonas y elevan su potencial económico desde el punto de vista maderable. Estas incluyen: Swietenia mahagoni L. Jacq.; Cedrela odorata. L; Cordia gerascanthus (L) Bort. y Albizia cubana Britt. et Wils.
Conclusiones
⌅El Análisis de Componentes Principales Categóricos es un método viable para apoyar la aplicación de la técnica de Forestería Análoga en la caracterización de las especies a utilizar en la reforestación de suelos salinizados.
Para la reforestación masiva de áreas afectadas por la salinidad, dentro de un plan de manejo, es fundamental considerar cuatro características principales en la selección de las especies a plantar: requerimiento de agua, efecto de las raíces, tipo de zona y tolerancia a la sal.
Asimismo, para la reforestación de las áreas estudiadas, es necesario incluir en los planes de manejo de la empresa las especies propuestas como resultado de este trabajo.