Introducción
⌅En un artículo anterior de Rivero et al. (2024)Rivero,
R. L. B., López, S. S., Farradás, C. M., Fuentes, A. E., Pérez, J. J.
M., Demedio, R. M., Fraser, G. T., Beltrán, M. A., Morales, M. R., &
La O, Q. M. (2024). Metodología para la aplicación de Ciencia e
Innovación Tecnológica en apoyo a seguridad alimentaria sostenible. Ingeniería Agrícola, 14(1), ISSN: 2227-8761.
se analizó la forma que los autores consideran más conveniente para aplicar tecnologías avanzadas de la información ( TAInf ) en apoyo a la seguridad alimentaria sostenible y adaptación al
cambio climático en Cuba. En el referido artículo se hace énfasis en la
organización de la información sobre componentes claves de ecosistemas
terrestres ( ET ) y agroecosistemas ( AES ), con el fin de facilitar su aplicación práctica. Para esto se presentó la denominada MetodCGEI , que da respuesta a una concepción geoespacial integral ( CGEI ), a través de una serie de pasos y procedimientos ( Metod ). Para la aplicación correcta de MetodCGEI, es necesario conocer una serie de aspectos técnicos, en los cuales
no se podía profundizar en el artículo anterior, por lo que este lo
asumimos como una continuación necesaria de la amplia temática que
abarca este campo del conocimiento y la aplicación práctica. En este
caso, la atención se centra en los que denominamos EsqTaInf, aspectos técnicos del mismo y su aplicación.
Se presenta la misma situación que en el primer artículo de Rivero et al. (2024)Rivero,
R. L. B., López, S. S., Farradás, C. M., Fuentes, A. E., Pérez, J. J.
M., Demedio, R. M., Fraser, G. T., Beltrán, M. A., Morales, M. R., &
La O, Q. M. (2024). Metodología para la aplicación de Ciencia e
Innovación Tecnológica en apoyo a seguridad alimentaria sostenible. Ingeniería Agrícola, 14(1), ISSN: 2227-8761.
,
referida a que no se puede establecer una línea divisoria entre métodos
y resultados, puesto que un método o parte de él puede tener amplia
contribución de los autores del propio trabajo. Por ejemplo, en el
primer artículo se hace una adecuación en la organización de la
información que se introduce en el Sistema de Información Geográfica
(SIG), para lo cual se definen y ordenan once componentes claves de ET y AES , con sus características y propiedades y un sistema de clases, a
través de las cuales se realiza la integración. Aquí se aprecia la
interrelación entre lo que se define como método para el trabajo
específico (aplicación de SIG ) y lo que constituye un resultado de los autores (definición de componentes claves de ET y AES y sistema de clases para esos componentes, todo relacionado con la integración). En el análisis de AES realizado por Sánchez San Martín (2021)Sánchez San Martín, P. A. (2021). Suelos del trópico: Características y Manejo (Segunda Edición). Editorial del Colegio de Postgraduados, Campus
Montecillo, Texcoco, México. Segunda Edición, 686pp. ISBN:
978-607-715-425-9.
, hay coincidencia en los aspectos esenciales sobre ese tema, tratados por los autores del primer artículo Rivero et al. (2024)Rivero,
R. L. B., López, S. S., Farradás, C. M., Fuentes, A. E., Pérez, J. J.
M., Demedio, R. M., Fraser, G. T., Beltrán, M. A., Morales, M. R., &
La O, Q. M. (2024). Metodología para la aplicación de Ciencia e
Innovación Tecnológica en apoyo a seguridad alimentaria sostenible. Ingeniería Agrícola, 14(1), ISSN: 2227-8761.
y de este como continuidad del anterior.
De
los once componentes claves se define al suelo como el de mayor
relevancia, por ser el sostén principal de la biodiversidad, lo que
implica que reciba el mayor impacto negativo de la actividad del hombre y
esté más expuesto a la degradación (Fuentes & Martínez, 2014Fuentes,
A., & Martínez, F. (2014): Aplicaciones prácticas para la
conservación, mejoramiento y fertilización de suelos. Agrinfor.
Ministerio de la Agricultura; La Habana, Cuba, 180 pp. ISBN:
978-959-246-214-4.
). Pero esto no excluye que deban
tenerse en cuenta a los demás componentes al estudiar los suelos y
diseñar los sistemas de medidas para su conservación y mejoramiento (Sánchez & Camacho, 1981Sánchez, A., & Camacho, E. (1981). Suelos del trópico: Características y manejo (Número 48). IICA, Biblioteca, Venezuela.
). Esta compleja actividad debe realizarse bajo un enfoque sistémico, para lo cual se han desarrollado TAInf , de las cuales es necesario conocer sus aspectos fundamentales, de
modo que se haga el uso más adecuado posible de las mismas (Fuentes et al., 2019Fuentes, A., Rosales, U., Rodríguez, D., & Castellanos, N. (2019). Polígono Nacional de Conservación de Suelos, Aguas y Bosques. PALCOGRAF, La Habana, Cuba. ISBN: 978-959-285-058-3.
).
En esa dirección se enfoca el presente trabajo, con tres objetivos
principales: (1) diseñar un esquema base que contiene los aspectos
técnicos principales para aplicar TAInf en estudios, mejoramiento y conservación de los suelos y su interrelación con los demás componentes claves de ET y AES ; (2) explicar el papel que juega cada parte del esquema base; (3) poner un ejemplo de aplicación del esquema.
Materiales y métodos
⌅Síntesis de la Concepción metodológica aplicada
⌅La esencia del problema radica en que TAInf es un sistema muy avanzado de métodos, procedimientos y pasos, que
involucra a varios programas para aplicar, en cada territorio estudiado,
el Sistema de Posicionamiento Global por Satélite (GPS), la
Teledetección (TD) con énfasis en la adquisición, procesamiento y
análisis de imágenes satelitales, Cartografía Asistida por Computadoras
(CAD) y Sistema de Información Geográfica (SIG) (Ramos et al., 2013Ramos,
L. R., Careaga, J. R., Flores, V. T., Rodríguez, F. M., & Castro,
M. A. M. (2013). Los suelos, la cobertura vegetal y el relieve en el
municipio Tzicatlacoyan, Estado de Puebla, Mexico. Geominas, 41(61), 105-111, ISSN: 0016-7975, Publisher: Fundación Geominas.
).
Este último cumple la función de organizar, analizar e integrar el gran
volumen de información que puede derivar de los tres primeros. En los
tres resultados que derivan de los objetivos planteados, se pone de
manifiesto esta concepción (Minasny & McBratney, 2016Minasny, B., & McBratney, A. B. (2016). Digital soil mapping: A brief history and some lessons. Geoderma, 264, 301-311, ISSN: 0016-7061, Publisher: Elsevier.
).
Planteamiento de un esquema lógico
⌅Se recomienda que no se comience la aplicación de medidas de conservación y mejoramiento de suelo y/o de otros componentes de ET y AES , sin haber realizado una caracterización integral del territorio
donde está ubicada el área específica (área de intervención). En la
actualidad, esa caracterización se facilita en gran medida con el uso de
las TAInf , aspecto que también es analizado por Sánchez San Martín (2021)Sánchez San Martín, P. A. (2021). Suelos del trópico: Características y Manejo (Segunda Edición). Editorial del Colegio de Postgraduados, Campus
Montecillo, Texcoco, México. Segunda Edición, 686pp. ISBN:
978-607-715-425-9.
, el que hace referencia al momento
en que comenzó a aplicarse esta concepción y plantea lo que denomina
“Flujo conceptual del proceso del mapeo digital de suelos”. Tanto este
planteamiento, como los referidos por Malone et al. (2017)Malone, B. P., Minasny, B., McBratney, A. B., Malone, B. P., Minasny, B., & McBratney, A. B. (2017). Digital Soil Mapping. Springer. 262 p. &
y Rivero et al. (2013)Rivero,
L., Ruiz, J., Riverol, M., & Tamariz, V. (2013): Los suelos, la
cobertura vegetal y el relieve en el municipio de Tzicatlacoyan, estado
de Puebla, México. Reviste GEOMINAS; Escuela de Ciencias de la Tierra,
Universidad de Oriente, Venezuela. No. 61, p. 95 - 105. ISSN: 016-7975.
coinciden con uno de los trabajos iniciales y de mayor relevancia en esta dirección (McBratney et al., 2003McBratney, A. B., Santos, M. L. M., & Minasny, B. (2003). On digital soil mapping. Geoderma, 117(1-2), 3-52, ISSN: 0016-7061, Publisher: Elsevier.
).
Resultados y discusión
⌅Esquema de TAInf
⌅ATPG = áreas tecnológicas primarias de la Geomática
⌅En la Figura 1 se representa el esquema general de TAInf para que las aplicaciones tengan la mayor integralidad posible en
aquellos territorios donde se ejecutan proyectos dirigidos a la
conservación y mejoramiento de suelos y de los componentes clave de ET y AES . Las aplicaciones en cada territorio específico se realizan a
través de una serie de pasos y procedimientos, que fueron expuestos por Rivero et al. (2024)Rivero,
R. L. B., López, S. S., Farradás, C. M., Fuentes, A. E., Pérez, J. J.
M., Demedio, R. M., Fraser, G. T., Beltrán, M. A., Morales, M. R., &
La O, Q. M. (2024). Metodología para la aplicación de Ciencia e
Innovación Tecnológica en apoyo a seguridad alimentaria sostenible. Ingeniería Agrícola, 14(1), ISSN: 2227-8761.
,
con ejemplos de aplicaciones y resultados de las mismas en la parte
superior de la cuenca hidrográfica del Rio Chambas, en el noroeste de la
provincia de Ciego de Ávila, Cuba (Rivero et al., 2018Rivero, I., López, S., Fraser, T., & Verania, H. (2018). Informe
Final del proyecto Prácticas de manejo sostenible de tierra en una
sección de la cuenca hidrográfica del río Chambas, a partir de la
integración y actualización de la base cognitiva (p. 57) [Informe de proyecto]. Instituto de Suelos, La Habana, Cuba.
).
Partes y herramientas del esquema TAInf
⌅La combinación GPS - TD se utiliza para obtener imágenes georreferenciadas de alta resolución, con lo cual se sustituyen procedimientos tradicionales muy engorrosos y que aportan resultados con menor calidad y valor de uso durante la ubicación geográfica y caracterización de territorios. Un ejemplo al respecto es el tratamiento del sistema de coordenadas de la República de Cuba en la proyección Lambert Conformal Conic (Cuba Norte y Cuba Sur), utilizado en las hojas cartográficas tradicionales.
En la actualidad, con la combinación de partes y herramientas de TAInf, como GPS - TD - QGIS se obtienen imágenes que superan ampliamente a las hojas cartográficas tradicionales. Las imágenes se obtienen ya georreferenciadas y en los tres sistemas de coordenadas principales que se utilizan en nuestro campo del conocimiento y la aplicación práctica en los territorios. Principales sistemas de coordenadas:
- Longitude/Latitude (WGS 84) (EPSG: 4326)
- Lambert Conformal Conic (Cuba Sur)
- Lambert Conformal Conic (Cuba Norte)
Varias ventajas ofrecen la combinación GPS - TD - QGIS. Las principales son:
- Los
tres sistemas de coordenadas anteriores están contenidos en la misma
salida geoespacial y se obtienen de forma automática de la siguiente
forma:
- (WGS 84) (EPSG: 4326) pasa a NAD 27/ Cuba Sur (EPSG: 2086) para trabajar con coordenadas planas en todo el territorio nacional al este de la provincia de Camagüey (aproximadamente desde el municipio Carlos Manuel de Céspedes).
- (WGS 84) (EPSG: 4326) pasa a NAD 27/ Cuba Norte (EPSG: 2085) para trabajar con coordenadas planas en todo el territorio nacional al oeste de la provincia de Camagüey (aproximadamente desde el municipio Carlos Manuel de Céspedes).
- No es necesario georreferenciar, con lo que se evitan errores, trabajo y disminuyen los costos.
- Se pueden observar elementos clave de la realidad del terreno con altísima resolución.
- Se pueden digitalizar con facilidad áreas de interés específico (GPS - TD - QGIS - CAD).
Toda la información derivada de la secuencia: GPS - TD - QGIS - CAD se organiza en el Sistema de Información Geográfica (SIG), el que puede contener y/o generar tres tipos de elementos principales: (a) distribuciones geoespaciales de objetos representativos de componentes de ET y AES (la relación de componentes clave se da en la Figura 1), a través del tipo de archivo universal .SHP; (b) bases de datos que caracterizan a los objetos representativos de los referidos componentes, a través del tipo de archivo DBF; (c) archivos para intercambio de información (SQL - PostgreSQL).
Con las herramientas del programa utilizado para crear el SIG, en este caso QGIS, se pueden realizar todas las operaciones dirigidas a obtener una parte importante de la información del territorio en estudio, así como para realizar su análisis, integración y gestión. Una parte de la información se obtiene a través de trabajo de campo y laboratorio, lo que también se racionaliza ampliamente con la aplicación de TAInf.
Ejemplo de aplicación de TAInf
⌅Áreas y sitios de muestreo
⌅Este ejemplo está dirigido a la ubicación geográfica y caracterización de un territorio dentro del cual se ejecutó el proyecto ECOVALOR de García et al. (2024)García,
R. C., Martínez, R. F., Rivero, R. L. B., Morales, V. A. N., Dueña, V.
G., Caraballoso, J. A., Oliva, D. D., & Oliva, D. D. (2024).
Evaluación de indicadores de calidad de suelos en la finca “Los Olivas”,
provincia Matanzas. Ingeniería Agrícola, 14(2), ISSN: 2227-8761.
;
no obstante, es aplicable a cualquier entorno en los cuales se ejecuten
otros proyectos o partes de ellos. En este caso se trata de la
ubicación de áreas de referencia y sitios de muestreo en una unidad
físico-geográfica cuyos límites coinciden con el parte aguas general de
un conjunto de cuencas hidrográficas y subcuencas, con secciones en la
provincia de Las Tunas, municipios Puerto Padre y Jesús Menéndez, así
como en la provincia de Holguín, municipios Holguín, Gibara y Calixto
García, con una superficie total de 173,600 ha.
Se aplicó el Sistema de Posicionamiento Global por Satélite (GPS) para la ubicación exacta de los sitios de muestreo que aparecen en la Figura 2, sobre una imagen de Google Pro, la que también se puede utilizar en tiempo real para dar seguimiento a componentes del AES, como la cubierta vegetal, fuentes de agua, uso de la tierra, infraestructura vial, población y otros.
Imagen Google Pro de inicios del año 2025
⌅Descripción de los sitios de muestreo que aparecen en la Figura 2
⌅- Sitio 1 en área arbolada, coordenadas: -76.7369⁰, 21.1151⁰
- Sitio 2 en área cultivada, coordenadas: -76.7351⁰, 21.1184⁰
- Sitio 3 en área de pastos, coordenadas: -76.7318⁰, 21.1170⁰
- Sitio 4 en área de pastos, coordenadas: -76.7319⁰, 21.1144⁰
- Sitio 5 en área con arbustos, coordenadas: -76.7408⁰, 21.1164⁰
- Sistema de coordenadas: Longitud/Latitud (WGS 84) (EPSG: 4326)
En la Figura 3 se muestran detalles del área de ubicación del sitio 5 y en la Figura 4 se muestra un ejemplo de seguimiento al entorno del propio sitio
(contorno marcado con línea amarilla) desde el año 2011 hasta inicios el
2025, lo que puede realizarse para cualquier tamaño de área y a
cualquier resolución; no obstante, por problemas de espacio, en este
artículo solo es posible poner este ejemplo. Téngase en cuenta que no es
objetivo de este artículo analizar los datos derivados del monitoreo
realizado en los referidos sitios, sino mostrar una de las aplicaciones
de TAInf, consistente en la correcta georreferenciación y análisis de
territorios para que la información de proyectos ejecutados en los
mismos pueda realizarse bajo un enfoque sistémico (Fuentes et al., 2019Fuentes, A., Rosales, U., Rodríguez, D., & Castellanos, N. (2019). Polígono Nacional de Conservación de Suelos, Aguas y Bosques. PALCOGRAF, La Habana, Cuba. ISBN: 978-959-285-058-3.
).
Como puede apreciarse, en el referido entorno se observan cambios importantes en la cubierta vegetal a través de los años, lo que es necesario tener en cuenta para analizar los datos que se obtengan del monitoreo en el sitio específico, lo que es aplicable a otros sitios, áreas de intervención y territorios.
Delimitación del territorio y sus características
⌅Para caracterizar el territorio en el que se encuentran las áreas de referencia y sitios de muestreo, dentro del municipio Puerto Padre en la provincia Las Tunas, seguiremos el criterio de tener en cuenta los componentes claves que conforman los ecosistemas ET , con énfasis en los AES . La caracterización de esos componentes debe estar en relación con los resultados que se obtengan en las áreas de referencia y con los datos del monitoreo en los sitios seleccionados para ese fin.
En la Figura 5 se presenta el límite del territorio junto con los subtipos de suelos, fuentes principales de agua, población y sitios de muestreo. Todas las capas de información están a escala 1: 25 000, con excepción de los sitios de muestreo que fueron ubicados en imagen de alta resolución, pero se ajustan a la georreferenciación general.
Suelos del entorno en relación con los sitios de muestreo
⌅En la misma Figura 5 se representa la distribución geoespacial de los suelos en el entorno
general, derivada del Mapa Nacional de Suelos a escala 1: 25 000 (DNSF, 1998DNSF. (1998). Mapa Nacional de Suelos a escala 1: 25 000 [Documentos del Instituto de Suelos, La Habana, Cuba.]. Instituto de Suelos, La Habana, Cuba.
).
Hay que tener en cuenta que, por la escala de este mapa y el tiempo
transcurrido desde su creación, no siempre van a coincidir completamente
los datos que aparecen en el mismo, con la caracterización que se haga
de sitios específicos en el momento actual; no obstante, el referido
mapa es una base válida de información como referencia.
Fuentes de agua que contienen los recursos hídricos del territorio
⌅Por
lo general, los recursos hídricos de un dominio geográfico en las
condiciones de Cuba, están formados por embalses y lagunas, corrientes
superficiales de agua, depósitos y corrientes subterráneas y el agua que
es aportada por las lluvias, con referencia a un período de tiempo
determinado. En la propia Figura 5 se representa la distribución geoespacial de embalses, lagunas y
corrientes superficiales de agua, dentro del territorio a que se hizo
referencia. Dentro del dominio existe una gran cantidad de
microembalses, lo que es un indicio del uso que hacen los usuarios de la
tierra de las corrientes superficiales de agua. Además, existen 423
pozos, como muestra del uso que se hace del agua subterráneas. Más
información sobre suelos puede encontrarse en el trabajo de ( Hernández et al (2015)Hernández,
A., Pérez, J. M., Bosch, D., Castro, N. (2015): Clasificación de los
Suelos de Cuba 2015. Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas e
Instituto de Suelos. Ediciones INCA. ISBN: 978-959-7023-77-7.
.
La cubierta vegetal
⌅En la Figura 6 se muestra la distribución geoespacial de la cubierta vegetal. Al analizar los tipos de uso de la tierra, reflejados en los tipos de cubierta vegetal que existen en la parte superior del conjunto de cuencas hidrográficas con predominio de caña de azúcar y cultivos de ciclo corto, podemos asumir la posibilidad de una fuerte influencia en las partes inferiores, debido a los arrastres de las aguas que corren en la dirección general de sur a norte. Los análisis específicos de laboratorio deben dirigirse a detectar esta influencia, a la vez que esta información serviría de base para el diseño e implementación de sistemas de medidas de conservación y mejoramiento.
El relieve
⌅El relieve, de conjunto con el estado de la cubierta vegetal y el régimen de lluvias, juega un papel fundamental en los procesos que ocurren en los suelos y en el mejoramiento y conservación de estos, así como en el mejoramiento y conservación de otros componentes claves de ET y AES . Una de las formas de expresar el relieve, es a través de la creación de modelos digitales de elevación del terreno (DEM), el cual se presenta en la Figura 7 para el dominio en cuestión. Este modelo nos sirve de base para el análisis del estado en que se encuentran los componentes claves: suelos, recursos hídricos y cubierta vegetal, bajo la incidencia del clima y de la actividad del hombre.
Nótese la configuración de la unidad físico-geográfica, con una división bien marcada entre una zona llana al norte (0 a 40 msnm), una con alturas sobre el nivel del mar (asnm) entre 50 y 100 m, distribuida del oeste al sureste y una más alta (100 a 215 msnm) alternándose con la anterior. Este aspecto hay que tenerlo en cuenta, al analizar los datos en los sitios de muestreo (cuatro al sur del pueblo de Vázquez y uno al este del pueblo de Jesús Menéndez).
Conclusiones
⌅- EL esquema general que describe aspectos técnicos básicos en la aplicación de TAInf es un recurso metodológico y conceptual importante para lograr las mayores integralidades posibles en proyectos dirigidos a la conservación y mejoramiento de los componentes clave de ET y AES, con énfasis en los suelos.
- La combinación en la aplicación de programas y herramientas de los mismos, contenidos en TAInf, contribuyen al perfeccionamiento en el procesamiento y análisis de información geoespacial, al mismo tiempo que ahorran tiempo y disminuyen los costos de las salidas.
- El ejemplo de aplicación de TAInf desarrollado en este trabajo, constituye una guía para la ejecución de trabajos similares que se realicen en Cuba.