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Determinacion de zonas potenciales para cultivos frutcolas en la
regin Tacna, mediante sistemas de anlisis espacial4
Miguel Ernesto Alva Huayaney5 John James Beraun Chaca6
Resumen
La zonificacin agroecolgica (ZAE) define zonas en base a
combinaciones de suelo, fisiografa y caractersticas climticas (FAO,
1997). Para esto, los Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG)
mediante los Sistemas de Ayuda a la Decisin Espacial (SADE), son
una herramienta que tiene una importancia fundamental en temas
orientados al desarrollo agrario. Esto nos permite manejar las
variables que representan al medio fsico en donde se desarrolla
esta actividad, tales como clima, suelo y recurso hdrico; cada uno
de ellos se caracteriza por la variacin espacial que presentan
dentro del territorio. El clima es influenciado principalmente por
la topografa del medio, el suelo puede considerarse como un recurso
potencial y como una limitacin para el desarrollo de los cultivos;
finalmente el recurso hdrico se considera como una de las
prin-cipales limitaciones dentro de la regin Tacna, siendo
analizada su influencia para los cultivos en funcin a su
disponibilidad y a su calidad. Todas estas variables debern estar
espacializadas dentro del rea de estudio para poder integrarlas en
funcin a su grado de influencia para el buen desarrollo de los
cultivos bajo estudio, puesto que actualmente las condiciones se
pre-sentan muy favorables para la regin; sobre todo en momentos que
nuestro pas tiene Tratados de Libre Comercio con varios paises que
son mercados potenciales para determinados frutos en ciertas epocas
del ao.
La segunda etapa del Proyecto, comprende la modelacin en SIG
para evaluar potenciali-dades y limitaciones de los principales
cultivos de la regin, que tienen carcter de exportacin, como son:
meln y sandia; ademas de otras cucurbitceas, organo y cebolla de la
regin Tacna (Zonificacin agroecolgica). Esto consiste en formular
cuatro submodelos, que son el fisico-geogrfico, el climtico, el
agroecolgico, y el Hdrico, para luego integrarlos y formular la
Zonificacin Agroecolgica (ZAE).
Palabras clave: SIG, ZAE, SADE.
4 Este artculo fue presentado como ponencia en el X Congreso
Nacional de Geografa y V Internacional de Geografa de las Amricas,
realizado en Trujillo del 5 al 7 de octubre, 2013.5 Gegrafo,
Profesor de Geografa en la Escuela Acadmico Profesional de
Geografa, Facultad de Ciencias Sociales, UNMSM. Correo electrnico:
[email protected] Gegrafo. Correo electrnico:
[email protected]
Espacio y Desarrollo N 25, 2013, pp.123-135 (ISSN 1016-9148)
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Identification of Potential Zones to Fruit Agriculture in the
Tacna Region, by Using Spatial Systems Analysis
Abstract
The Agro-Ecological Zonation (ZAE) defines areas based on soil,
physiography and climatic characteristic combinations (FAO, 1997).
To do this, the Geographic Information Systems (GIS) by using the
Help Systems for Spatial Decision (SADE) are a tool of fundamental
im-portance in topics related to the agrarian development. This
allows us to manage the variables of the physical environment where
this activity is made, such as the climate, soil, and water; each
one is characterized by the spatial variation of the territory.
Climate is mainly influenced by the place topography; soil is
considered as a potential resource but also as a hindrance to the
cultigens growth; water is considered as one of the main shortages
for the Tacna Region, and its influence on crops is analyzed
according to its availability and quality. All these variables
should be spatialized within the study area to integrate them in
function to its degree influence to the wealthy growth of crops,
especially at present where there are very favorable conditions to
the Region. This condition is accentuated because our country has
Free Trade Agreements with several countries that are potential
markets for some fruit.
The second part of the project covers the modeling in GIS to
evaluate potentials and limita-tions of the main crops of the
region for export: cantaloupe, water melon and other
cucurbita-ceous, oregano and onion of the Region Tacna
(Agro-Ecological Zonation). This consists on the formulation of
four sub models: physical-geographical, climatic, agro-ecologic and
hydric, which are next integrated to formulate the Agro-Ecological
Zoning (ZAE).
Keywords: GIS, ZAE, SADE
Introduccin
La zonificacin agroecolgica (ZAE) define zonas sobre la base de
combinaciones de suelo, fisiografa y caractersticas climticas (FAO,
1997). Los parmetros particulares usados en la definicin se centran
en los requerimientos climticos y edficos de los cultivos y en los
sistemas de manejo bajo los que estos se desarrollan.
La agricultura en general es una actividad estrechamente
relacionada con el clima, con las condiciones fsico-geogrficas,
condiciones de suelo y la disponibilidad del agua. De manera ms
especfica, conocer la cantidad de lluvia, la humedad, las
temperaturas mximas y mnimas del ambiente, las horas de sol, las
propiedades fsicas y qumicas del suelo (PH, CE, profundidad,
textura, etc.), la calidad del agua superficial y subte-rrnea (PH,
CE, etc.), y otras variables, nos permiten identificar las
potencialidades y limitaciones de cada zona. Los componentes del
clima, suelo y agua se caracterizan por poseer una variacin
espacio-temporal, condicionada por distintos factores fisiogrficos,
la altitud, la latitud, el relieve y la posicin geogrfica.
En este sentido, durante el proceso de modelamiento de la
zonificacin agroecolgica para los siete cultivos analizados se han
utilizado cuatro submodelos terico-cartogrficos:
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potenciales para cultivos frutcolas...
climtico, agrolgico, hdrico y fsico-geogrfico. La zonificacin
agroecolgica se rea-liz para siete cultivos de la regin Tacna con
el fin de identificar las zonas ptimas y nuevas zonas con
potencialidades de produccin (ver Mapas 1, 2, 3, 4, 5). Los
cultivos analizados son: zapallo, sanda, meln, cebolla, aj paprika,
organo y aj amarillo. Los tres primeros cultivos responden a las
familias de las cucurbitceas. El equipo tcnico del proyecto
Fortalecimiento Institucional para el Desarrollo Agrario (P-FIDA)
ha proporcionado todos los insumos para el desarrollo del estudio y
tambin las fichas tcnicas de exigencias de cada cultivo.
Es importante mencionar que en las etapas desarrolladas se
involucra a los sistemas de informacin geogrfica (SIG). En todo el
proceso de anlisis espacial (SADE) se utiliz la geoestadstica (Pea
Llopis, 2006) para determinar estimaciones probabilsticas de la
calidad de interpolacin. Esta zonificacin agroecolgica se realiz
mediante un procedimiento muy avanzado de modelamiento
terico-cartogrfico ejecutado con el instrumento SIG: el Model
Builder.
Este vnculo del SIG mediante los sistemas de ayuda a la decisin
espacial (SADE) (Buzai & Baxendale, 2006) para la obtencin de
resultados concretos dentro de variadas alternativas, permiti
identificar los espacios agrcolas de acuerdo a las potencialidades
y limitaciones de los lugares, para finalmente caracterizar zonas
estratgicas para la produccin ptima de algunos principales cultivos
de la regin Tacna.
Mapa 1. Zonificacin agroecolgica del zapallo Fuente: Landsat.
Elaboracin propia.
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Mapa 2. Zonificacin agroecolgica de la sanda. Fuente: Landsat.
Elaboracin propia.
Mapa 3. Zonificacin agroecolgica del meln. Fuente: Landsat.
Elaboracin propia.
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Mapa 4. Zonificacin agroecolgica de la cebolla. Fuente: Landsat.
Elaboracin propia.
Mapa 5. Zonificacin agroecolgica del aj paprika. Fuente:
Landsat. Elaboracin propia.
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1. Planteamiento de hiptesis
La existencia de nuevos espacios agrcolas se puede identificar
mediante los sistemas de informacin geogrfica y los sistemas de
ayuda a la decisin espacial, y realizar una zonificacin
agroecolgica.
2. Mtodos y resultados
Para el desarrollo de la presente investigacin se har uso de la
geomtica tambin denominada tecnologas de informacin geogrfica (TIG)
(Tomlinson, 2008) in-tegrando la cartografa, la teledeteccin, la
fotogrametra digital, los sistemas globales de navegacin por
satlite (GNSS) y los sistemas de informacin geogrfica (SIG) con los
sistemas de ayuda a la decisin espacial (SADE).
Fasesa. Gabinete1. Recopilacin de bibliografa o investigaciones
y trabajos realizados por diferentes
instituciones relacionadas con la temtica de estudio.2.
Recopilacin de informacin cartogrfica bsica: Cartas Nacionales,
imgenes
satelitales y datos estadsticos.3. Generacin de modelos de
implementacin en un sistema de informacin geogr-
fica. Comprende los modelos conceptual, lgico, fsico y
cartogrfico as como los submodelos.
4. Integracin de datos en la fase de modelamiento o anlisis
espacial.
b. Trabajo de campo1. Toma de puntos de control con GPS para
validar la calidad de los datos obtenidos
(exactitud posicional).2. Realizacin de itinerarios que nos
permitan comprobar en campo los resultados
obtenidos como parte de la identificacin de las principales
zonas potenciales.
2.1. Resultado final anlisis espacial
La metodologa empleada para el presente estudio, ha predominado
el anlisis espacial y el lgebra de mapas (que se realiza con el
modelo de datos raster), cada submodelo tiene su propia estructura
de modelamiento cartogrfico y cada insumo de los sub modelos se
rasteriza y reclasifica asignndole ciertos valores o pesos.
Posteriormente teniendo cada submodelo terminado, se utiliza el
lgebra de ma-pas para sumar todos los submodelos que entraran como
insumo para la zonificacin agroecolgica final.
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2.1.1. Procesamiento y anlisis espacial de informacin
fsico-geogrfica (clasificacin y modelamiento)
Las variables de altitud y pendiente son las caractersticas en
este submodelo. El mo-delo de elevacin digital (DEM) de la fuente
SRTM de la NASA, fue el que permiti elaborar el mapa de pendientes
y el de altitudes a 25x25 metros de resolucin (datos remuestreados,
ya que originalmente se encontraban a 90 metros).
Antes de la aplicacin del submodelo geogrfico (observar Modelo
cartogrfico 1), se procedi a la reclasificacin de todos los raster
de las variables utilizadas y se les asign valores que van de 0 a 3
de acuerdo a las tablas de ponderaciones de variables.
Se asign cero (0) a lugares que no cumplen con el requisito
exigido por los cultivos yUno (1), dos (2) o tres (3) a lugares que
cumplen con exigencias ptimas de los
cultivos. Posteriormente, en la ejecucin del submodelo se sum
las variables altitud y pendiente para obtener como resultado los
lugares que cumplen con las dos variables y se obtuvo finalmente un
raster de zonificacin fsico-geogrfica.
Modelo cartogrfico 1. Submodelo fsico-geogrfico
PENDIENTE ALTITUD
SUMA
ZONIFICACIN GEOGRFICA
2.1.2. Procesamiento y anlisis espacial de informacin climtica
(interpolacin y modelamiento)
Los componentes del clima se caracterizan por poseer una
variacin espacial y temporal, condicionada por distintos factores
fisiogrficos, como la altitud, la latitud, el relieve y la posicin
geogrfica. Para este submodelo se usaron datos de estaciones
meteo-rolgicas disponibles para cuatro dcadas (1970-2008) ubicadas
dentro del mbito de la regin Tacna. Dichos datos histricos fueron
llevados a un clculo matemtico para hallar la media anual de los
doce meses de cada ao y finalmente se procedi a
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hallar la media de las cuatro dcadas. A estos resultados de los
principales parmetros climticos (temperatura mxima, temperatura
mnima, precipitacin y humedad re-lativa) se interpolaron usando el
mtodo Inverse Distance Weighting (IDW), mtodo de interpolacin
multivariada.
Antes de la aplicacin del submodelo climtico (observar Modelo
cartogrfico 2) se procedi a la reclasificacin de los raster con
variables climticas y se les asign valores de 0 a 3.
Se asign cero (0) a los lugares que no cumplen con el requisito
exigido por los cul-tivos y de uno a tres (1 a 3) a los lugares que
cumplen con las exigencias de los cultivos.
Finalmente, ya en la ejecucin del submodelo se suma todas las
variables utilizadas para obtener como resultado los lugares que
cumplen con todas las variables a la vez o con solo algunas de
ella. El resultado final es un raster de zonificacin climtica.
Modelo cartogrfico 2. Submodelo climtico
TEMPERATURA MXIMA
HORAS DE SOL
P_HSTN
TEMPERATURA MNIMAHUMEDAD
ZONIFICACIN CLIMTICA
P_HRTX
SUMASUMA
SUMA
2.1.3. Procesamiento y anlisis espacial de informacin suelo
(interpolacin y modelamiento)
Los datos de suelo utilizados fueron de dos fuentes. Por un
lado, informacin del Mi-nisterio de Agricultura (Minag) a una
escala mayor, el Estudio de capacidad de uso de suelo y; por otro
lado, informacin puntual recopilada en campo a travs de muestreos
realizados por integrantes del proyecto en diferentes zonas dentro
del mbito de estudio.
Todos los datos puntuales (pH, CE, profundidad y textura) fueron
interpolados usan-do el mtodo de interpolacin IDW. Posterior a ello
se ha generado superficies climticas
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potenciales para cultivos frutcolas...
para cubrir el territorio de la regin Tacna. En el interpolador
del Geostatistical Analyst se escogi el mtodo IDW y se ha utilizado
la opcin de ocho vecinos cercanos con un tipo de sector radial para
cubrir todas las posibles orientaciones y/o variaciones de
relieve.
Antes de la aplicacin del submodelo agrolgico (observar Modelo
cartogrfico 3) se procedi a la reclasificacin de todos los raster
de las variables utilizadas y se les asign los valores de 0 a 3.
Cero (0) a los lugares que no cumplen con el requisito exigido por
los cultivos y de uno a tres (1 a 3) a lugares que cumplen con las
exigencias de los cultivos. Finalmente, en la ejecucin del
submodelo se suma todas las variables para obtener como resultado
los lugares que cumplen con todas estas variables o con solo
algunas de ellas. Adicionalmente el raster de CUM (capacidad de uso
mayor), tambin se reclasific con valores de 0 y 1. Finalmente el
resultado de la suma de las variables se multiplica con el raster
de CUM para obtener un rster final de zonificacin agrolgica.
Modelo cartogrfico 3. Submodelo agrolgico
PROFUNDIDADTEXTURA
SUMA
P_PT
SUELOS
CUM PH
SUMA
CE
P_CEPH
SUMA
MULTIPLICACION
ZONIFICACIN AGROLGICA
2.1.4. Procesamiento y anlisis espacial de informacin hdrica
(interpolacin y modelamiento)
El recurso hdrico es una de las principales limitantes en zonas
ridas como lo es gran parte de la regin Tacna. Por ello, conocer
las caractersticas de este recurso desde el punto de vista de la
disponibilidad y de su calidad, permiti determinar las limitaciones
y potencialidades frente a la ubicacin de zonas potenciales para
los cultivos en estudio.
Todos los datos puntuales recopilados en campo por muestreos (pH
y CE) fueron interpolados usando el mtodo de interpolacin IDW.
Posterior a ello se ha generado
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superficies hdricas para cubrir el territorio de la regin Tacna.
En el interpolador del Geostatistical Analyst se escogi el mtodo
IDW y se ha utilizado la opcin de ocho vecinos cercanos con un tipo
de sector radial.
Antes de la aplicacin del submodelo hdrico (observar Modelo
cartogrfico 4) se procedi a la reclasificacin de todos los raster
de las variables utilizadas y se les asign los valores de 0 y 3.
Cero (0) a los lugares que no cumplen con el requisito exigido por
los cultivos y de uno a tres (1 a 3) a los lugares que cumplen con
las exigencias de calidad de agua para los cultivos. Finalmente, ya
en la ejecucin del submodelo se suma todas las variables
interpoladas para obtener como resultado los lugares que cumplen
con estas dos variables a la vez o con solo uno de ellas.
Adicionalmente se utiliz los raster de disponibilidad de agua para
los tres bloques de riego (Locumba, Sama y Caplina). Del mismo
modo, estos raster tambin se reclasificaron con valores de 0 a 3 y
luego se utiliz la opcin del mosaico para unir las tres cuencas en
un solo raster. Todos los raster fueron sumados (opcin plus) para
identificar los lugares que cumplen con todas las condiciones a la
vez o solo con algunas de ellas. Finalmente el resultado de la suma
de las tres variables fue un raster de zonificacin hdrica que cubre
solamente lugares donde efectivamente hay presencia de agua.
Modelo cartogrfico 4. Submodelo hdrico
CE PH
SUMA
CALIDAD DE AGUA
SUMA
BLOQUE DE RIEGO
ZONIFICACIN HDRICA
2.1.5. Zonificacin agroecolgica - ZAE (modelamiento)
Esta fase del modelamiento consiste en utilizar los resultados
generados en los cuatro sub modelos detallados (1-4) y generar de
este modo el raster final de la ZAE. Como se mencion en los
primeros prrafos, la ZAE es un procedimiento mediante el cual, en
funcin a variables, exclusivamente naturales, se identifica las
potencialidades y limitaciones del suelo para ciertos cultivos de
anlisis especfico.
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potenciales para cultivos frutcolas...
En el proceso del modelamiento de la zonificacin agroecolgica
final (ver Modelo cartogrfico 5), y en base al ltimo criterio
expuesto, los resultados del submodelo climtico, agrolgico, hdrico
y el submodelo geogrfico se suman.
Considerando que el resultado de los submodelos tiene valores
que van de 0 a 9, la suma con cualquiera de los otros resultados no
distorsiona el resultado final. Adicio-nalmente, el raster
resultado de la multiplicacin de los raster de altitud y pendiente
cumple la funcin de trabajar como filtro selector de espacios que
cumplen las condi-ciones de cada uno de los submodelos, bajo los
lmites fsico-geogrficos exigidos por cada cultivo. Es decir, se
convierte en un lmite natural de produccin de cada cultivo.
Modelo cartogrfico 5. Modelo zonificacin agroecolgica (ZAE)
ZONIFICACIN HDRICA
ZONIFICACIN AGROLGICA
ZONIFICACIN GEOGRFICA
ZONIFICACIN CLIMTICA
SUMA SUMA
ZONIF_AGRO-HIDR
SUMA
ZAE
MULTIPLICACIN
ZAE_C
ZONIF_GEO-CLIM
EXCLUIR
ZONIFICACIN AGRO-ECOLGICA
FINAL
MULTIPLICACION
LIM
ITEN
ATUR
AL
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3. Anlisis y discusin
Lo que se puede apreciar en los mapas finales de zonificacin son
zonas en donde se presentan las condiciones naturales ms apropiadas
y que estn en condiciones de producir los cultivos. Debemos
entender este resultado en trminos de probabilidad, es decir,
podemos afirmar que en dichas zonas existe la mayor probabilidad de
que el cultivo o la especie analizada se desarrollen mejor, porque
las restricciones de tipo climtico, hdrico, agrolgico y
fsico-geogrfico son mnimas o no existen. En otras palabras, el
modelo ha permitido diferenciar zonas homogneas en donde el cultivo
puede desarrollarse en condiciones distintas, pero que tiene
variables naturales dentro de las exigencias requeridas.
Para los cultivos analizados (zapallo, sanda, meln, cebolla, aj
paprika, organo y aj amarillo) se generaron los mapas mostrados que
estn en formato raster. Las categoras resultantes en dichos mapas
tienen valores que se clasifican por rangos numricos y que indican
el cumplimiento o no de las exigencias del cultivo. Dichos valores
permiten reproducir los mapas y saber las categoras que tiene cada
lugar con respecto a los cultivos analizados.
Conclusin
En el modelamiento se han utilizado cuatro submodelos
cartogrficos: fsico-geogrfico, climtico, agrolgico e hdrico. Estos
modelos engloban toda la realidad de las con-diciones y variables
naturales de la regin Tacna. Esto se realiz mediante el anlisis
espacial raster con el Model Builder y se ha aplicado un proceso de
lgebra de mapas. Se ha obtenido un raster final para cada cultivo
identificando las potencialidades y limitaciones de cada
espacio.
Los rangos finales de calificacin utilizados son:
Nula adaptacin. No cumple con variables exigidas por los
cultivos. Baja adaptacin. Cumple con solo el 25% de variables
exigido o con las variables
de solo un submodelo. Regular adaptacin. Cumple con solo el 50%
de las variables analizadas o con las
variables de dos submodelos. Buena adaptacin. Cumple con el 75%
de las variables analizadas o con las variables
de tres submodelos. Excelente adaptacin. Cumple con todas las
variables analizadas y con todas las
exigencias de los cultivos.
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potenciales para cultivos frutcolas...
Los resultados finales obtenidos han demostrado que el uso de
los cuatro submo-delos permite modelar y caracterizar las variables
del medio ambiente a plenitud. Ello permite brindar una excelente
alternativa que ayuda a distinguir zonas potenciales y zonas en
donde es poco probable el desarrollo ptimo de un determinado
cultivo.
Referencias bibliogrficas
Buzai, Gustavo y Claudia Baxendale (2006). Anlisis Socioespacial
con Sistemas de Informacin Geogrfica. Buenos Aires: Editorial
Gepama.
FAO (1997). Zonificacin agroecolgica. Gua general. Roma.Pea
Llopis, Juan (2006). Sistemas de Informacin Geogrfica aplicados a
la gestin del territorio.
Alicante: Editorial Club Universitario.Tomlinson, Roger (2008).
Pensando en el SIG: Planificacin del Sistema de Informacin
Geogrfica
dirigida a gerentes. 3ra. edicin. Redlands, CA: Esri Press.