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Capítulo 2: Conceptos y definiciones

Definición de zona
Evaluación de la aptitud de tierras: Rendimientos potenciales y adecuaciones

El propósito de zonificar, la planificación del uso de recursos rurales, es separar áreas con similares potencialidades y limitaciones para el desarrollo. Los programas específicos pueden, entonces, formularse para proporcionar el apoyo más efectivo para cada zona.

La zonificación agro-ecológica (ZAE), de acuerdo con los criterios de FAO, define zonas en base a combinaciones de suelo, fisiografía y características climáticas. Los parámetros particulares usados en la definición se centran en los requerimientos climáticos y edáficos de los cultivos y en los sistemas de manejo bajo los que éstos se desarrollan. Cada zona tiene una combinación similar de limitaciones y potencialidades para el uso de tierras, y sirve como punto de referencia de las recomendaciones diseñadas para mejorar la situación existente de uso de tierras, ya sea incrementando la producción o limitando la degradación de los recursos.

Cuando se combina con un inventario de usos de tierras, expresado como tipos de utilización de tierra y sus requisitos ecológicos específicos, la zonificación puede usarse entonces como base de una metodología para evaluar los recursos de tierras. La suma de otras capas de información, tales como la tenencia y disponibilidad de tierras, los requisitos nutricionales de las poblaciones humana y ganadera, las infraestructuras, costos y precios, ha hecho posible el desarrollo de aplicaciones más avanzadas en el análisis de los recursos naturales y la planificación de usos de tierras.

Aplicaciones básicas y avanzadas

La metodología ZAE se puede considerar como un conjunto de aplicaciones básicas, que conducen a una evaluación de la aptitud y productividad potencial de tierras, y un conjunto de aplicaciones avanzadas o periféricas, que se pueden construir sobre los resultados de los estudios de ZAE (Figura 1). Los resultados de las aplicaciones básicas incluyen mapas que muestran zonas agro-ecológicas y aptitud de tierras, la cantidad estimada de las áreas de cultivo potenciales, cosechas y producción. Tal información proporciona las bases para aplicaciones avanzadas tales como la evaluación de la degradación de tierras, modelos de producción ganadera, evaluación de la capacidad de sostenimiento de la población y modelos de optimización de usos de tierras.

Antes de aplicar los procedimientos ZAE, el usuario debería tener claros los conceptos básicos, así como entender las posibilidades y limitaciones de la metodología. Los elementos esenciales de las aplicaciones básicas ZAE comprenden:

• inventario de recursos de tierras
• inventario de tipos de utilización de tierras y requerimientos de los cultivos
• evaluación de la aptitud de tierras, incluyendo:

• calculo de la cosecha máxima posible
• comparación entre limitaciones y requerimientos

FIGURA 1: Marco conceptual de la metodología ZAE

La metodología y las variables de entrada ZAE son independientes de la escala. Sin embargo, el nivel de detalle con que estén definidos factores como los suelos, el clima y los tipos de uso de tierras varia de acuerdo con la escala de los mapas y los objetivos del estudio.

Definición de zona

Período de crecimiento
Régimen térmico
Unidad cartográfica de suelos
Inventario de recursos de tierras
Tipos de utilización de tierras y adaptabilidad de cultivo

Celdas y zonas

La zonificación divide la superficie en unidades más pequeñas en base a la distribución de suelo, relieve y clima. El nivel de detalle en el que se define una zona depende de la escala del estudio y en ocasiones de la capacidad de los equipos para el procesamiento de los datos. El estudio de ZAE realizado en Kenia (FAO, 1993a) distingue celdas agro-ecológicas (AECs), que son las unidades básicas de evaluación y de procesamiento de datos, de zonas agro-ecológicas, que son unidades espaciales trazadas sobre un mapa de suelos. Mientras que cada AEC posee una única combinación de características de suelo y clima, referidos a un tipo de suelo particular, las zonas agro-ecológicas pueden contener un conjunto de características, relacionando diferentes tipos de suelo dentro de la misma unidad cartográfica. A veces se aplican definiciones aún más generales a las zonas agro-ecológicas, para compaginar varias unidades cartográficas de suelo o zonas climáticas con propiedades similares, aunque no idénticas. En el Cuadro 1 se dan definiciones de términos relacionados con la zonificación agro-ecológica.

Los elementos esenciales que definen una zona (o celda) agro-ecológica son el período de crecimiento, el régimen de temperatura, y la unidad cartográfica de suelos.

FIGURA 2: Presentación esquemática de los tipos de periodo de crecimiento

B - Comienzo del periodo de crecimiento
BH - Inicio del periodo húmedo
EH - Final del periodo húmedo
ER - Final de la estación de las lluvias
E - Final del periodo de crecimiento
P - Precipitaciones
Etp - Evapotranspiración potencial

Período de crecimiento

El concepto de período de crecimiento es esencial para la ZAE, y es una manera de incluir la estacionalidad en la evaluación de los recursos de tierras. En muchas zonas tropicales, las condiciones son demasiado secas durante parte del año para permitir el crecimiento de cultivos sin irrigación, mientras que en los climas templados la producción de los cultivos en invierno está limitada por las bajas temperaturas. El periodo de crecimiento define la época del año en la que las condiciones de humedad y temperaturas son idóneas para la producción del cultivo.

El periodo de crecimiento proporciona un marco ideal para resumir en el tiempo elementos variables del clima, que se pueden entonces comparar con los requerimientos y las respuestas estimadas de las plantas. Parámetros tales como régimen de temperatura, lluvia total, evapotranspiración e incidencia de riesgos climáticos son más relevantes si se calculan para el periodo de crecimiento, cuando pueden influir en el desarrollo del cultivo, que si se hace para la media del año completo.

Balance de humedad

La terminología que se refiere a la definición de los períodos de crecimiento y sus posibles componentes se presenta en el Cuadro 2. La estimación del periodo de crecimiento se basa en el modelo de balance hídrico que relaciona la lluvia (P) con la evapotranspiración potencial (ETp). Si el periodo de crecimiento no está limitado por la temperatura, la relación P/ETp determina el comienzo, el fin y el tipo de período de crecimiento. La Figura 2 muestra gráficos de P frente a ETp para los cuatro tipos generales de período de crecimiento.

La determinación del comienzo del periodo de crecimiento se base en el inicio de la estación lluviosa. Las primeras lluvias caen sobre un suelo que está generalmente seco en la superficie y que tiene un gran déficit de humedad en el perfil. En ausencia de reservas de humedad del suelo, la siembra, la germinación de la semilla y el crecimiento de los cultivos están en función de la cantidad y de la distribución de estas primeras lluvias.

El trabajo experimental indica que la eficiencia de las primeras lluvias incrementa considerablemente, cuando P es igual o mayor que la mitad de la ETp. El periodo de crecimiento continúa más allá de la estación lluviosa, cuando los cultivos maduran con las reservas de humedad almacenadas en el perfil del suelo. Por lo tanto, debe considerarse que el almacenamiento de humedad del suelo también determina la duración del periodo de crecimiento (DPC).

Modelos de DPC

En algunas áreas, particularmente aquellas en donde la lluvia no sigue un modelo único, la P puede superar a la ETp o ETp/2 para dos o más períodos diferentes durante el año, resultando más de un DPC por año. El modelo de periodo de crecimiento describe la representación proporcional de cada grupo de años en las series históricas totales. En la Figura 3 se ilustran ejemplos con diferentes números de períodos de crecimiento. Obviamente, hay diferencias en la respuesta de la planta dependiendo de que el periodo de crecimiento sea continuo. o que se divida en períodos más cortos con disponibilidad de humedad, separados por períodos secos. Por lo tanto, el número de DPCs es muy importante en la definición de zona agro-ecológica.

A través del inventario de DPCs sobre una secuencia histórica de años, se puede evaluar la distribución del número de DPC en los diferentes años. La Tabla 2, basada en el estudio de ZAE en Kenia, establece 22 modelos de DPC.

DPCs de referencia

La mayor parte de los estudios de ZAE usan períodos de crecimiento de referencia, que se calculan por la ET de Penman para un cultivo herbáceo de referencia. Esto proporciona una base general para la zonificación, pero sin tener en cuenta las diferentes capacidades de los cultivos para extraer la humedad del suelo. Siguiendo los estudios de escala más general del proyecto de ZAE original, también se consideraba un patrón único para las reservas de humedad del suelo almacenadas hacia el final del período de crecimiento, en vez de basar los cálculos en las capacidades reales de retención de humedad de los tipos específicos de suelos. Sin embargo, el estudio nacional en Bangladesh, donde las reservas de humedad del suelo son particularmente importantes para los cultivos, permitió que el almacenamiento de humedad se ajustara en el rango 0-250 mm de acuerdo con el tipo de suelo.

FIGURA 3 Número de períodos de crecimiento y períodos secos por año

TABLA 2. Tipos de DPC en Kenia

Nota: 1, 2, 3, y 4 se refieren al número de períodos de crecimiento en cualquier año. H y D se refieren a los años que son completamente húmedos (P > ETp) o completamente secos (P<ETp/2), respectivamente. La tercera columna muestra la distribución proporcional de años con la frecuencia de períodos de crecimiento indicadas para el rango de años analizados.

Fuente: FAO (1993a)

La Tabla 3, basada en los datos de Botswana, ilustra la duración comparativa del período de la reserva de humedad para el crecimiento de tres cultivos sobre diferentes tipos de suelo.

TABLA 3. Períodos con reserva de humedad del suelo (días) para diferentes tipos de suelo y cultivo

ARo: Ferralitic Arenosols;
CMc: Calcaric Cambisols;
LPe: Eutric Leptosols;
LVf: Ferric Luvisols;
VRe: Eutric Vertisols.

Supuestos: Reducción de la humedad a un ritmo constante desde la capacidad de campo basada en los coeficientes del cultivo de la estación tardía y las ETp diarias en Gaborone, Botswana desde el 1° de Abril. No se considera la reducción de la absorción debida a una disponibilidad restringida a bajos niveles de AWC.

Variación inter-anual

Aunque esa generalización sobre los cultivos se puede permitir en un estudio regional donde se consideran un número de éstos, la información sobre la capacidad de retención de agua disponible en el suelo (AWC) que se deduce normalmente del inventario de suelos, y su inclusión en el balance de humedad mejora la exactitud de la predicción de DPC. La Tabla 3 muestra claramente como la humedad almacenada en el suelo afecta a la DPC en su conjunto. El periodo de reserva de humedad en los Vertisoles (VRe) es lo suficientemente largo para el crecimiento de un cultivo de humedad residual corta, e incluso en entornos húmedos, a menudo se usan tales suelos para este propósito después del cese de las lluvias. Los cultivos de humedad residual en Bangladesh y Etiopía tienen lugar en suelos con alta AWC.

El análisis de la DPC se basa en la media de datos climáticos, o en datos históricos para años individuales. La mayor parte de los primeros estudios de ZAE calculaban la DPC en base a la lluvia media mensual y la ETp. Esta aproximación se puede aceptar para estudios regionales a pequeña escala, pero no es apropiado al analizar la variación temporal en la DPC, que se determina principalmente por las variaciones ínter-anuales en la distribución de la lluvia. La evaluación de la DPC para años individuales, basada en el uso de datos históricos de lluvia, permite la cuantificación del nivel de riesgo así como la producción potencial bajo condiciones climáticas medias. Tal aproximación mejora considerablemente la utilidad de la evaluación, muy en especial en áreas sujetas a sequías periódicas. En estudios nacionales de ZAE en Kenia y Bangladesh (FAO, 1993; Karim, 1994) se usó el modelo DPC descrito anteriormente, como un medio de captar la variación ínter-anual en la DPC y en consecuencia la aptitud de tierras y predicción de rendimiento potencial. La adaptación más reciente del estudio de Kenia evalúa DPCs y aptitudes de tierras individuales sobre una serie histórica de años, permitiendo que los resultados se expresen en términos de probabilidades.

Régimen térmico

El régimen térmico es el otro parámetro básico que se utiliza para definir las zonas agro-ecológicas. El régimen térmico se refiere a la cantidad de calor disponible para el crecimiento y desarrollo de la planta durante el período de crecimiento. Normalmente se define por medio de la temperatura diaria durante el periodo de crecimiento. En evaluaciones regionales y nacionales de ZAE, las zonas térmicas se pueden definir en base a intervalos de temperatura de 5°C ó 2.5°C. En áreas templadas o subtropicales, se requiere con frecuencia un tratamiento más detallado de los regímenes térmicos (Tabla 10, página 33).

Unidad cartográfica de suelos

La unidad cartográfica de suelos es la unidad básica de un mapa de suelos. En mapas de pequeña escala, las unidades cartográficas de suelos raramente comprende suelos individuales, puesto que normalmente consisten en una combinación de un suelo dominante con suelos asociados. Cuando varios suelos de una unidad cartográfica se presentan en proporciones definidas en un determinado modelo geográfico, constituyen una asociación de suelos. Si tal modelo no existe, forman un suelo complejo. En la Figura 4 se muestra un ejemplo de una unidad cartográfica formada por la composición de una asociación de suelos.

La presencia de cada tipo de suelo en cada unidad cartográfica se establece en términos de sus características y cualidades (Cuadro 3), que hacen referencia a los requisitos edáficos de las plantas o de los usos de tierras para su manejo y conservación.

Tierra y suelo

El uso de los términos unidad de suelo y unidad de tierra no siempre queda claro en las publicaciones de FAO donde se describen la evaluación de tierras y la ZAE. Tierra, de acuerdo a la definición de FAO (Cuadro 3), incluye el clima, mientras que suelo incluye propiedades de la superficie de la tierra excluyendo los datos de clima. Una unidad cartográfica de suelo o tierra es una entidad espacial, que no es necesariamente uniforme en términos de características de tierra. Dado que una unidad de suelo se puede fácilmente contundir con una unidad cartográfica, se sugiere el término tipo de suelo para referirse a una unidad con un conjunto especifico de características de suelo.

Inventario de recursos de tierras

El inventario de recursos de tierras es esencialmente una superposición de información de suelo y clima. Las unidades resultantes son las zonas agro-ecológicas, que tienen una combinación única, o un rango específico, de unidades cartográficas, regímenes de períodos de crecimiento, y regímenes térmicos; mientras que las celdas agro-ecológicas representan una combinación única de períodos de crecimiento, regímenes térmicos y tipos de suelo. Las características de tierra relevantes de cada AEC se relacionan con sus limitaciones climáticas y de suelo.

FIGURA 4. Ejemplo de composición de unidad cartográfica de suelos

La información sobre administración, posesión y uso actual de tierras, relacionada con su disponibilidad potencial, se puede incorporar también en el inventario de tierras. Las técnicas de superposición múltiple son particularmente aplicables cuando se usan SIG; y cuando se incluye tal información las AECs y zonas resultantes se convierten en unidades de planificación mucho más efectivas. La Figura 8 presenta un ejemplo basado en la combinación de diez capas de información utilizadas en el estudio de ZAE de Kenia.

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