Escenarios de cambio de cobertura y uso de la tierra en los bosques andinos y páramos del departamento de Boyacá Colombia

Dissertação de Mestrado, Gestão e Conservação da Natureza, 15 de maio de 2020.

Os páramos e florestas andinas do departamento de Boyacá (Colombia) abrigam alta biodiversidade e são cruciais para a geração de importantes serviços ecossistêmicos, como a regulação da água, e seus solos são considerados uma importante despensa agrícola para o país. Este trabalho de investigação tem como objectivo compreender as dinâmicas das alterações do uso do solo nas terras altas de Boyacá (Colômbia), os fatores associados a essas alterações e as possíveis transformações das coberturas de páramo e florestas andinas através da modelação de Cenários do udo do solo. A área de estudo compreende os ecossistemas altos montanhosos do Departamento de Boyacá (Colômbia) localizados acima de 900msnm. Usando imagens de satélite, as alterações de uso da terra foram estabelecidas em dois períodos de tempo: 1998 a 2010 e 2010 a 2018. Foram analisados 7 submodelos de transição, associados a 36 variáveis explicativas categorizadas em oito grupos: físico-ambiental, acessibilidade, composição paisagística, estrutura paisagística, políticas de gestão, degradação, demográfica e socioeconômica. Três cenários futuros de alteração do uso da terra foram projetados para os anos 2030 e 2050: cenário tendencial, cenário de intensificação agrícola e cenário de conservação. Encontrou-se uma redução gradual dos páramos e florestas andinas, o aumento da vegetação secundária e um padrão recorrente de alteração entre as coberturas de culturas-pastagens e vegetação secundária. O submodelo de transição com maior valor de precisão foi o páramo para culturas-pastagens, com valor de 80,62%. As variáveis mais relevantes para explicar mudança alteração no uso da terra foram altitude, distância em relação aos trilhos, distância em relação às áreas protegidas e algumas variáveis do grupo de composição paisagística (como a distância em relação às culturas e pastagens) e degradação (distância em relação às áreas erodidas). As variáveis socioeconômicas não apresentaram grande influência nas transições, sendo as necessidades básicas não atendidas, conflitos de superutilização e produto interno bruto as mais relevantes. O cenário com maior impacto na floresta e na cobertura de páramo foi intensificação agrícola. Neste cenário, a floresta andina teria uma perda de 29% e 41% e o terreno baldio de 44% e 59% respectivamente para os anos 2030 e 2050. Os três cenários mostram um aumento da vegetação secundária e a perda de páramo e floresta andina com distribuições espaciais muito fragmentadas entre si, sendo mais drástico nos páramos. Tota-Bijagual-Mamapacha e Pisba provaram ser os páramos mais afetados nos três cenários, devido à perda de sua área e alta probabilidade de transformação, por isso recomenda-se reforçar os esforços de conservação nessas áreas (por exemplo, restauro ambiental, pagamento por serviços ambientais). A atividade agrícola é um motor constante das alterações de uso da terra na área de estudo. Recomenda-se aumentar programas relacionados a sistemas silvopastorais e alternativas voltadas para a geração de melhores práticas agrícolas nas comunidades agrícolas. O estudo para um possível sistema de corredores, a revisão da eficácia das áreas protegidas presentes e a monitorização constante desses importantes ecossistemas são apresentados como alternativas de conservação, que contribuiriam para minimizar os impactos das alterações de uso do solo aqui estimadas.

RESUMEN: Los páramos y bosques andinos del departamento de Boyacá albergan una alta biodiversidad y son cruciales para la generación de importantes servicios ecosistémicos, como la regulación hídrica, y además sus suelos son considerados una importante despensa agrícola para el país. Esta investigación tiene como objetivo conocer las dinámicas del cambio de uso del suelo en las tierras altas de Boyacá, los factores asociados a estos cambios, y las posibles transformaciones de las coberturas de páramo y bosque andino a través del modelamiento de escenarios. El área de estudio comprende los ecosistemas de alta montaña del departamento de Boyacá ubicados por encima de los 900msnm. Empleando imágenes satelitales, se estableció el cambio del uso del suelo en dos periodos de tiempo: 1998 a 2010 y 2010 a 2018. Se analizaron 7 sub-modelos de transición, asociados a 36 variables explicativas categorizadas en ocho grupos: físico-ambientales, accesibilidad, composición del paisaje, estructura del paisaje, políticas de manejo, degradación, demográficas y socioeconómicas. Tres escenarios futuros de cambio de uso del suelo fueron proyectados para los años 2030 y 2050: escenario tendencial, escenario de intensificación agrícola y escenario conservacionista. Se encontró una reducción gradual de los bosques andinos y páramos, aumento de la vegetación secundaria y un patrón recurrente de cambio entre las coberturas de cultivos-pastizales y vegetación secundaria. El sub-modelo de transición con mayor valor de precisión fue paramo a cultivos-pastizales, con un valor de 80.62%. Las variables más relevantes para explicar el cambio de uso del suelo fueron la elevación, la distancia a vías, distancia a áreas protegidas y algunas variables de los grupos de composición del paisaje (como la distancia a cultivos y pastizales) y degradación (distancia a áreas erosionadas). Las variables socioeconómicas no mostraron una gran influencia en general en las transiciones, siendo las necesidades básicas insatisfechas, el conflicto por sobreutilización y el producto interno bruto las más relevantes. El escenario con mayor impacto en las coberturas de bosque y páramo fue el escenario de intensificación agrícola. Según las proyecciones de este escenario, el bosque andino tendría una pérdida de 29% y 41% y el páramo de 44% y 59% respectivamente para los años 2030 y 2050. Los tres escenarios arrojan un aumento de la vegetación secundaria y una pérdida de páramo y bosque andino con distribuciones espaciales muy fragmentadas entré sí, siendo más drástica en los páramos. Tota-Bijagual-Mamapacha y Pisba resultaron ser los páramos más afectados en los tres escenarios, por la pérdida de su área y alta probabilidad de transformación, por lo que se recomienda reforzar los esfuerzos de conservación en estas áreas (ej. restauración, pago por servicios ambientales). La actividad agropecuaria es un motor constante de cambio de uso del suelo en la zona de estudio. Se recomienda incrementar programas relacionados con sistemas silvopastoriles y alternativas encaminadas a generar mejores prácticas agrícolas en las comunidades campesinas. El estudio para un posible sistema de corredores, la revisión de la efectividad de las área protegidas presentes y el monitoreo constante de estos importantes ecosistemas, se presentan como alternativas de conservación, que contribuirían a minimizar los impactos del cambio de uso del suelo aquí estimados.

ABSTRACT: The Andean páramos and Andean forest of Boyacá (Colombia) host high biodiversity and are crucial for the provision of ecosystem services, such as water regulation, and their soils are consider as an important agricultural pantry for the country. This research aims to identify the dynamics of land use change in the highlands of Boyacá, the factors associated to these changes, and possible transformations of páramo and Andean forest covers through the modeling of land use change scenarios. The study area encompasses the high mountain ecosystems of the Boyacá providence above 900msnm. Using satellite images, the change in land use was stablished in two time periods: 1998 to 2010 and 2010 to 2018.Seven transition sub-models were analyzed and associated to 36 explanatory variables categorized into eight groups: physical-environmental, accessibility, landscape composition, landscape structure, management, degradation, demographic and socio-economic policies. Three future scenarios of land use change were projected for the years 2030 and 2050: trend scenario, agricultural intensification scenario and conservation scenario. A gradual reduction in páramos and Andean forests, an increase in secondary vegetation and recurrent change between crops-grasslands and secondary vegetation was found. The transition sub-model with the highest precision value was Páramo to cropsgrasslands, with a value of 80.62%. The most relevant variables explaining land use change were: elevation, distance to roads, distance to protected areas, and some variables of the landscape composition group (such as distance to crops and pastures) and degradation (distance to eroded areas). Overall, the socioeconomic variables did not show a great influence in the transitions, being basic unsatisfied needs, overuse conflict and the gross domestic product the most relevant. The scenario with the greatest impact in páramos and Andean forest was the agricultural intensification scenario. According to the projections of this scenario, the Andean forest would have a loss of 29% and 41% for 2030 and 2050, and the Páramos 44% and 59% for the same years. The three scenarios show an increase in secondary vegetation and loss of páramo and Andean forest with very fragmented spatial distributions, being more drastic in the páramos. Tota-Bijagual-Mamapacha and Pisba were the most affected páramos in the three scenarios, due to the loss of their area and high probability of transformation, so it is recommended to strengthen conservation efforts in these areas (eg. restoration, payment for environmental services). Agricultural activity is a constant driver of land use change in the study area. It is recommended to increase programs related to silvopastoral systems and alternatives aimed at generating better agricultural practices in rural communities. The study for a possible corridor system, the review of the effectiveness of the current protected areas and a constant monitoring of these important ecosystems, are presented as conservation alternatives, than would contribute to minimizing the impacts of the land use changes here estimated.