El uso de datos de parcelas de un inventario nacional forestal para explorar el uso sostenible y degradación del recurso. Por Thomas Brandeis et al.

1. El uso de datos de parcelas de un
inventario nacional forestal para
explorar el uso sostenible y
degradación del recurso
Por Thomas Brandeis
Con contribuciones de
Stanley Zarnoch,
Christopher Oswalt, y
Jeffrey Stringer
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 1

2. Resumen
Usando los datos del inventario nacional forestal de los
EEUU, examinamos:
• Sostenibilidad básica del recurso
– Ejemplos de lo que buscamos en los datos
– Derivados de preguntas de las agencias encargadas del
manejo de los recursos naturales e industrias forestales
• Degradación forestal
– Monitoreo de las reservas de carbono forestal
– Tendencias en la cosecha
– Ejemplos de tendencias en la calidad de árboles de uso
comercial causado por las prácticas de cosecha
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 2

3. Sostenibilidad del recurso
• Es necesario hacer el esfuerzo para remedir las
parcelas para seguir las tendencias de largo plazo
• Ciertas medidas básicas y sus tendencias están
examinadas como indicadores del uso sostenible del
recurso forestal
– Superficie forestal
– Volumen, biomasa y reservas de carbono
• Por tamaño de rodal, distribución de diámetros, composición de
especies, etc.
– Crecimiento, remoción y mortalidad
• Proporciones de crecimiento a remociones
– Cambios en el uso de terreno
• Bosque vs. non-bosque y cambios en los tipos forestales
304/09/2018 Guadalajara, Mexico

4. Acres en terreno maderero, Virginia, 1977-2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 4
14,800
15,000
15,200
15,400
15,600
15,800
16,000
16,200 1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
2013
2015
Timberland (thousand acres)
Inventory year

5. Volumen neto maderero por grupo de especies, Virginia, 1977-
2016
5
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
40,000
1977 1985 1992 2001 2007 2011 2016
Net volume (million cubic feet)
Inventory year
Hardwoods
Softwoods
04/09/2018 Guadalajara, Mexico

6. Volumen neto maderero de latifoliadas por clase de diámetro
(en pulgadas), Virginia, 1977-2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 6
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
1977 1985 1992 2001 2007 2011 2016
Net volume (million cubic feet)
Inventory year
29.0+
21.0-28.9
19.0-20.9
17.0-18.9
15.0-16.9
13.0-14.9
11.0-12.9
9.0-10.9
7.0-8.9
5.0-6.9

7. Promedio anual del volumen de crecimiento, remociones, y
mortalidad en terreno forestal por grupo mayor de especie,
Virginia, 2007-2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 7
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
2007 2011 2016
Volume (million cubic feet)
Inventory cycle
Softwood net growth Softwood removals Softwood mortality
Hardwood net growth Hardwood removals Hardwood mortality

8. Proporción de crecimiento a
remociones
• La proporción de crecimiento de volumen
neto al volumen sacado
– Cuando la proporción de crecimiento a
remociones es mayor que 1.0, significa que
crecimiento anual es mayor que las remociones
anuales
– Una proporción de crecimiento a remociones de
2.0 significa que el crecimiento anual es dos veces
mas que la cosecha anual.
– Ejemplos de los datos de Virginia 2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 8

9. 0
100
200
300
400
500
600
2007 2011 2016 2007 2011 2016
Medium diameter stand-size Large diameter stand-size
Volume (million cubic feet)
Inventory cycle
Net growth Removals
Crecimiento neto a remociones en latifoliadas para rodales de
diámetros mediano y grande, Virginia, 2007-2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 9
2.9 4.0 3.5
1.0
2.0
2.5

10. 0
50
100
150
200
250
2007 2011 2016 2007 2011 2016
Medium diameter stand-size Large diameter stand-size
Volume (million cubic feet)
Inventory cycle
Net growth Removals
Crecimiento neto a remociones en coníferas para rodales de
diámetros mediano y grande, Virginia, 2007-2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 10
1.4 1.7
2.4
0.5
0.7
1.4

11. Reservas de carbono forestal
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 11
37.4%
9.4%
2.3%1.8%0.2%4.5%
5.5%
38.8%
Aboveground live trees
Belowground live trees
Above and belowground
standing dead trees
Aboveground live
seedlings and shrubs
Belowground live
seedlings and shrubs

12. Densidad de carbono aérea en arboles vivos (≥ 1
pulgada d.a.p.) (toneladas/acre) por tipo forestal,
Virginia, 2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 12
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Carbon density (tons/acre)

13. Secuestración de carbono aérea en arboles vivos (≥ 1
pulgada d.a.p.) (toneladas/acre·año-1) por tipo forestal,
Virginia, 2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 13
0
0.5
1
1.5
Carbon (tons per acre · yr-1)

14. Secuestración de carbono aérea en arboles vivos (≥ 1
pulgada d.a.p.) (toneladas/acre·año-1) por tipo forestal
en terrenos privados, Virginia, 2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 14
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5 Aspen/birch
Elm/ash/cottonwood
Exotic hardwoods
Exotic softwoods
Loblolly/shortleaf pine
Longleaf/slash pine
Maple/beech/birch
Oak/gum/cypress
Oak/hickory
Oak/pine
Other eastern softwoods
Other hardwoods
Spruce/fir
White/red/jack pine
Carbon (tons per acre · yr-1)

15. Secuestración de carbono aérea en arboles vivos (≥ 1 pulgada
d.a.p.) por tipo forestal oak/hickory, Virginia, 2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 15
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Carbon (short tons per acre · yr-1)

16. Secuestración de carbono aérea en arboles vivos (≥ 1 pulgada
d.a.p.) por tipo forestal spruce/fir, Virginia, 2016
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 16
-2.50
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Carbon (tons per acre · yr-1)

17. Cambios en el uso de terreno y en el
tipo forestal
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 17

18. Cambio de uso de terreno
• Uso de terreno notado para todas las parcelas
– Se puede estimar/expandir a superficie en acres
• Para las parcelas sin bosque (< 10% cobertura de copa o de uso
principalmente no-forestal), un solo uso de terreno es notado, el
del centro de la parcela
– No captamos uso de terreno múltiple en las parcelas sin bosque
– Una visión potencialmente simplificada del cambio de uso de terreno
• Al remedir las parcelas, captamos los cambios en uso de terreno
– Con el mismo sub-grupo de parcelas usadas para las estimaciones de
crecimiento, remociones y mortalidad
– Se dividen las estimaciones por el periodo de remedición para estimar
cambios anualizados
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 18

19. Cambio en uso de terreno, Kentucky,
2006-2015
0
20
40
60
80
100
120
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Acres (thousands)
Agriculture to Forest land Developed to Forest land
Forest land to Agriculture Forest land to Developed
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 19

20. Cambio de tipo forestal
• También se puede monitorear cambios en los
tipos forestales con los datos de las parcelas
• Tipos forestales están asignados ambos en
terreno y generados por algoritmo en el sistema
de procesamiento de datos NIMS
• Cada condición forestal esta asignada un tipo
forestal a menos que no hay suficiente árboles
(“non-stocked”)
• Parecido a lo anterior pero con un enfoque mas
fino sobre condiciones forestales
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 20

21. Si, yo sé que las letras son demasiado
pequeñas para leer
Sum of ANNUALIZED_ACRES Column Labels
Row Labels 212006 212007 212008 212009 212010 212011 212012 212013 212014 212015 Grand Total
Elm / ash / cottonwood group to Nonstocked 943 2,441 1,844 1,818 2,114 1,743 767 759 495 500 13,424
Elm / ash / cottonwood group to Oak / gum / cypress group 1,015 1,085 1,077 1,079 1,102 196 5,554
Elm / ash / cottonwood group to Oak / hickory group 10,366 10,029 11,282 9,548 13,115 14,499 12,935 12,497 14,634 16,348 125,253
Elm / ash / cottonwood group to Oak / pine group 541 527 379 273 1,720
Elm / ash / cottonwood group to White / red / jack pine group 718 507 364 262 1,851
Loblolly / shortleaf pine group to Elm / ash / cottonwood group 32 32 28 28 32 152
Loblolly / shortleaf pine group to Nonstocked 4,391 2,673 2,064 2,139 1,188 513 693 693 183 184 14,721
Loblolly / shortleaf pine group to Oak / hickory group 6,387 5,832 6,834 6,652 5,884 4,823 4,279 2,365 1,146 1,154 45,356
Loblolly / shortleaf pine group to Oak / pine group 1,194 5,144 8,489 7,772 10,713 10,402 10,177 7,083 8,172 7,143 76,289
Loblolly / shortleaf pine group to Other eastern softwoods group 639 905 648 701 696 692 466 465 5,212
Loblolly / shortleaf pine group to White / red / jack pine group 582 587 582 1,751
Maple / beech / birch group to Elm / ash / cottonwood group 2,109 1,515 1,091 2,129 2,113 1,002 1,529 1,812 1,808 15,108
Maple / beech / birch group to Oak / gum / cypress group 358 314 242 242 242 1,398
Maple / beech / birch group to Oak / hickory group 50,400 54,657 45,167 39,958 37,479 38,932 35,099 41,893 46,471 45,783 435,839
Maple / beech / birch group to Oak / pine group 6,649 4,707 3,362 2,680 3,305 1,687 1,339 1,342 1,278 1,018 27,367
Maple / beech / birch group to White / red / jack pine group 584 2,105 2,160 2,155 2,063 1,482 10,549
Oak / gum / cypress group to Elm / ash / cottonwood group 340 337 1,232 3,052 4,012 3,708 12,681
Oak / gum / cypress group to Nonstocked 953 616 471 380 382 2,802
Oak / hickory group to Elm / ash / cottonwood group 34,406 25,896 24,159 21,220 18,157 15,031 14,636 16,087 17,347 18,738 205,677
Oak / hickory group to Loblolly / shortleaf pine group 23 558 550 1,570 1,906 1,878 1,971 1,984 10,440
Oak / hickory group to Maple / beech / birch group 24,806 37,365 40,607 42,491 42,126 50,116 44,119 42,545 42,603 41,265 408,043
Oak / hickory group to Nonstocked 2,609 3,162 2,594 2,538 2,831 1,265 294 617 955 16,865
Oak / hickory group to Other eastern softwoods group 3,427 3,259 2,576 2,661 2,501 1,408 924 740 136 547 18,179
Oak / hickory group to Other hardwoods group 1,907 1,073 1,068 961 167 165 164 247 5,752
Oak / pine group to Elm / ash / cottonwood group 55 883 701 564 564 534 269 268 3,838
Oak / pine group to Loblolly / shortleaf pine group 1,682 2,690 4,944 6,487 7,045 6,938 7,561 5,619 4,302 5,547 52,815
Oak / pine group to Maple / beech / birch group 2,921 2,086 1,529 2,205 2,198 918 3,125 3,683 2,857 3,109 24,631
Oak / pine group to Nonstocked 2,164 1,479 1,153 943 439 6,178
Oak / pine group to Other eastern softwoods group 5,365 6,365 6,624 7,603 8,995 8,385 7,211 6,575 4,365 3,708 65,196
Oak / pine group to Other hardwoods group 1,031 674 517 419 418 3,059
Oak / pine group to White / red / jack pine group 1,848 1,312 1,041 1,041 1,041 1,037 7,320
Other eastern softwoods group to Elm / ash / cottonwood group 95 94 80 80 349
Grand Total 160,945 176,732 172,123 164,348 166,019 168,136 152,285 152,154 155,432 157,195 1,625,369
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 21

22. Cambio de tipo forestal en Kentucky
• Enfocado en los tipos forestales dominados por los
robles (Quercus spp.) por su importancia económica y
por la percepción que la predominancia de roble esta
disminuyendo
– Oak/gum/cypress
– Oak/hickory
– Oak/pine
• Otros tipos forestales de latifoliadas en Kentucky
– Elm/ash/cottonwood
– Maple/beech/birch
• También hay tipos forestales dominados por pinos pero
son mucho menos comunes
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 22

23. Resumen de los cambios de tipo
forestal, Kentucky, 2006-2015
Tipos forestales roble a otros tipos forestales latifoliados
• 843,476 acres cambiaron
– 408,043 acres que eran Oak/hickory cambiaron a
Maple/beech/birch
– 205,677 acres que eran Oak/hickory cambiaron a
Elm/ash/cottonwood
Otros tipos forestales latifoliados que cambiaron a los
tipos forestales robles
• 718,776 acres cambiaron
– 435,839 acres del total eran Maple/beech/birchque
cambiaron a Oak/hickory
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 23

24. Degradación forestal
En el Sur de los EEUU
• Volumen y reservas de carbono
forestal están aumentando
• Sin embargo, hay dudas sobre la
calidad de los recursos
comerciales por las agencias
forestales estatales y las
universidades
– Especies de alto valor comercial, en
particular los robles (Quercus spp.)
– Industrias de mueblaría, gabinetes,
pisos, barriles, etc.
– Contribuciones importantes a las
economías de los estados,
particularmente en las zonas rurales
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 24

25. Tendencias en la cosecha
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 25

26. Objetivos del estudio
• Caracterizar la cosecha de latifoliadas en Kentucky
desde el 2006 al 2014
• Describir la cosecha parcial, el sistema
predominante de cosecha en estos bosques
– Porcentaje de volumen cosechado
– Distribución de diámetros de los árboles cosechados
– Composición de las especies cosechadas
• Investigar si la calidad del recurso comercial de
latifoliadas esta cambiando
2604/09/2018 Guadalajara, Mexico

27. Volumen cosechado y utilizado, por
tipo de cosecha
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 27
0
50
100
150
200
250
300
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Volume (million cubic feet)
Inventory year
Clearcut Partial harvest Commercial thinning Salvage

28. Porcentaje de volumen cosechado por
tipo de cosecha
2804/09/2018 Guadalajara, Mexico
0
20
40
60
80
100
120
140
Percent stand volume removed
Harvest type
Kentucky Tennessee

29. Arboles cosechados por clase de d.a.p.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
11.0-12.9 13.0-14.9 15.0-16.9 17.0-18.9 19.0-20.9 21.0-28.9 29.0+
Volume (million cubic feet)
Diameter at breast height (inches)
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 29

30. Volumen en cosechas parciales por
especie en Kentucky
3004/09/2018 Guadalajara, Mexico
Nombre común % Volumen
white oak 23.03
yellow-poplar 15.76
chestnut oak 10.75
black oak 8.32
scarlet oak 6.38
pignut hickory 6.36
red maple 5.63
northern red oak 5.39
sugar maple 4.77
mockernut hickory 3.47

31. Grado del árbol
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 31

32. Grado del árbol en FIA
• El grado del árbol describe la calidad del fuste para el uso comercial
– Los mejores grados indican que cantidades mayores de madera libre de nudos
y otros defectos se puede aserrar desde el fuste
• En la parcela, todos los árboles de tamaño aserrable reciben un grado
– Latifoliadas con d.a.p. ≥ 11 pulgadas
– Un trozo aserrable tiene un mínimo de 12’ de largo y un mínimo de 9.0” dia.
superior
– El grado esta juzgado para los 16’ inferiores del fuste, y los mejores 12’ del
fuste adentro de esta zona
• 5 grados posibles, con el grado 1 a 4 en orden descendente de calidad
– Grado 1 es mas grande, con un d.a.p. mínimo de 16”, y tiene mas madera clara
libre de defectos en el trozo aserrable
– Grados 2, 3 y 4 son de d.a.p. menores o tienen menos madera clara en el trozo
aserrable
– Grado 5 tiene un trozo aserrable ubicado en otra parte del árbol, no en la
porción de la base del árbol
3204/09/2018 Guadalajara, Mexico

33. Tendencias en los grados de
latifoliadas comerciales
• Se ha degrado el recurso de latifoliadas comerciales en
Kentucky con en tiempo?
– Tendencias en los grados para una selección de especies de
latifoliadas de alto valor comercial, usando como variable de
respuesta el porcentaje de volumen neto en trozas de aserrío
en parcelas medidas desde 2001 al 2013
• Para comparar todos los años, incluyendo los de
remedición, usamos un análisis de mediciones repetidas
– Falta parcial de independencia en parcelas remedidas
– Todas las parcelas de FIA son permanentes y remedidas cada
5-10 años, entonces un diseño de estudio de mediciones
repetidas es necesario
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 33

34. Datos usados – parcelas y arboles
3404/09/2018 Guadalajara, Mexico
KY: 1,275 parcelas; TN: 1,751 parcelas
Número promedio de árboles cada año:
• 40.9 grado 1
• 107.8 grado 2
• 178.7 grado 3
• 99.7 grado 4
• 23.7 grado 5

35. Porcentaje de volumen por grado, Kentucky,
2001-2014
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Mean % of total cubic saw-log volume
Inventory year
1
2
3
4
5
04/09/2018 Guadalajara, Mexico 35

36. Oportunidad relativa(“odds”) de
cosecha de un árbol por su grado
Hipótesis nula
• Arboles latifoliados de calidad menor
(calificado por su grado) tienen màs
probabilidad de ser dejados en pie
donde hubo una cosecha parcial
• Consideraciones estadísticas
– Seguimos árboles individuales con el
tiempo entonces mediciones actuales no
son independientes de mediciones previas
– Parcela/condición tratada como un efecto
aleatorio por la tendencia de tener
agregaciones de árboles cosechados
juntos en la parcela
3604/09/2018 Guadalajara, Mexico

37. Probabilidad de retención del árbol
por grado
• Regresión logística para generar la oportunidades
relativas; la probabilidad que algo es presente o
que un evento ocurra (expresado como una
variable binaria; 0 ó 1)
• Cual es la oportunidad relativa de que un árbol
este dejado en pie después de una cosecha
parcial?
– Oportunidad relativa comparado a un árbol de grado
1, la mejor calidad
• Regresión logística controlando para las
agrupaciones al nivel parcela
3704/09/2018 Guadalajara, Mexico

38. Resultados de Kentucky
En Kentucky, relativo a un árbol de grado 1:
• Un árbol de grado 2 es 2.01 veces mas probable de estar
dejado en una parcela parcialmente cosechada que un
árbol de grado 1, entre un intervalo de confianza de 95%
de 1.27 a 3.18 veces
• Un árbol de grado 3 es 6.42 veces
– (IC de 95% de 4.17-9.89 veces)
• Un árbol de grado 4 es 5.32 veces
– (IC de 95% de 3.17-8.91 veces)
• Un árbol de grado 5 es 6.80 veces
– (IC de 95% de 3.28-14.08 )
3804/09/2018 Guadalajara, Mexico

39. Conclusiones
• La cosecha parcial es la manera predominante para
extraer la madera latifoliada en el estado de Kentucky
• 47.4% del volumen total del rodal por acre esta
cosechado durante cosechas parciales
• Las tres especies mas frecuentemente cosechas fueron
white oak, yellow-poplar, y chestnut oak
• El porcentaje de volumen en árboles de grado más alto
ha disminuido con el tiempo
• La probabilidad que un árbol esta dejado en el bosque
después de una cosecha parcial aumenta mientras su
calidad disminuye, sin importar la especie
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40. Muchas gracias
Preguntas?
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