Introducción

La deforestación es la conversión directa, inducida por el hombre, de tierras forestales a tierras no forestales (^{United Nations, 1992}). Una de las últimas evaluaciones más importantes fue realizada por ^{Hansen et al. (2013)}, los cuales obtuvieron una pérdida de 2.3 millones de kilómetros cuadrados y una ganancia de 0.8 millones de kilómetros cuadrados de bosques a nivel global durante el periodo 2000-2012. Así mismo, Recursos Forestales Mundiales (Global Forest Resources Assessment, FRA) de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (Food and Agriculture Organization, FAO) estimó que las tasas de deforestación han disminuido los últimos cinco años, presentando una pérdida de 76 000 km2/año y una ganancia de 43 000 km2/ año, lo que equivale a una pérdida neta anual de 33 000 km2/año a nivel mundial en el periodo 2010-2015 (FRA, 2015).

También se ha estimado que la deforestación aporta aproximadamente entre diez y veinte por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial (^{Pacheco, Aguado, Vilanova y Martínez, 2012}), lo que afecta negativamente al funcionamiento global del medio ambiente y produce un conjunto de cambios que interfieren en el clima, en el ciclo de carbono, en la pérdida de biodiversidad, el sumidero de agua potable, entre otros sistemas naturales (^{Lepers et al., 2005}; ^{Lambin y Meyfroidt, 2010}; ^{Meyfroidt, Rudel y Lambin, 2010}). Algunos autores deducen que este proceso es provocado principalmente por el crecimiento de la superficie dedicada a la agricultura (^{Lambin, Geist y Lepers, 2003}; ^{Rudel, DeFries, Asner y Laurance, 2009}) y por el incremento acelerado de la población urbana (^{De Fries, Rudel, Uriarte y Hansen, 2010}).

Dicha problemática se ha analizado a escala global (FAO, 2010; ^{Hansen et al., 2013}; FRA, 2015), regional (^{Achard et al., 2014}; ^{Organización del Tratado de Cooperación Amazónica, 2014}; ^{Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2014}; ^{Forest Survey of India, 2014}; ^{Bartalev, Kissiyar, Achard, Bartalev, y Simonetti, 2014}) y local (^{Potapov, Hansen, Stehman, Loveland y Pittman, 2008}; ^{Asner, Knapp, Balaji y Pérez-Acosta, 2009}), contemplando que para estimar la deforestación de manera precisa es necesario trabajar con escalas que van de 1:25 000 a 1:50 000 (Global Observation of Forest and Land Cover Dynamics [GOFC-GOLD], 2013).

En el caso de México se han realizado una diversidad de trabajos enfocados en el estudio de la dinámica territorial de todo el país, algunos de estos hacen referencia a cambios, fragmentación y predicción de usos y coberturas de suelo, pérdida de bosques y selvas, evaluación de la deforestación y cálculo de sus tasas y agricultura (^{Mas et al., 2004}; ^{Rosete-Vergés et al., 2014}; Couturier, Núñez y Holb, 2012; ^{Sánchez-Colón, Flores-Martínez, Cruz- Leyva y Velázquez, 2009}; ^{Velázquez, Mas, Bocco y Palacio-Prieto, 2008}; ^{Bonilla-Mhoeno, Redo, Aide, Clark y Grau, 2013}; ^{Skutsch et al., 2013}; ^{Torres, Magaña y Moreno, 2008}; ^{Velázquez et al., 2002a}; ^{Velázquez et al., 2002b}; ^{Armenta et al., 2016}), y en particular se han desarrollado otra cantidad importante para áreas de estudio específicas, tal es el caso del trabajo desarrollado por ^{Bocco, Mendoza y Masera (2001)} sobre la dinámica de los cambios de uso de suelo en Michoacán; el estudio de ^{García, López, Moreno, Villers y García (2000)} que realizó la delimitación y caracterización de las tierras con uso inadecuado para la agricultura en Celaya, Guanajuato; la investigación desarrollada por ^{Miranda-Aragón et al. (2012)} para obtener las tasas de deforestación en San Luis Potosí; el estudio sobre la deforestación y deterioro de selvas tropicales en Uxpanapa, Veracruz realizada por ^{Hernández, Ellis y Gallo et al. (2013)} y finalmente la tesis de ^{Corrales (2013)} en la cual estudió los cambios en la cobertura para el estado de Sinaloa en el periodo de 1976 a 2006.

Hoy en día existe una diversidad de técnicas para analizar la deforestación, tales como: detección de cambios, álgebra de mapas, matriz de cambios, transformaciones, análisis multitemporal, y mediante el procesamiento digital de imágenes de satélite (^{Chuvieco, 2008}; ^{Pontius, Shusas y McEachern, 2004}; ^{Pacheco, Aguado y Mollicone, 2011}). Asimismo, para indagar y comprender los actores de los procesos de deforestación que impulsan la pérdida de cobertura forestal se han realizado estudios mediante técnicas de análisis exploratorio de datos, regresiones, estadísticas bayesianas, redes neuronales (Lesscheen et al., 2005), así como también mediante la revisión de literatura publicada por expertos (^{Lambin y Meyfroid, 2010}; Lambin et al., 2003; ^{Geist y Lambin, 2001}). Sin embargo, la gran mayoría de los trabajos sobre deforestación se enfocan en determinar de manera cuantitativa las pérdidas, ganancias y tasas de deforestación o, por lo contrario, solo se enfocan en estudiar los factores causales sin realizar el enlace entre estas dos vertientes.

Objetivos

El objetivo general de este trabajo fue realizar un estudio integral que permitiera analizar la deforestación de manera cuantitativa y cualitativa mediante análisis geoespacial y técnicas estadísticas. En lo particular, esto permitirá obtener, además de la cartografía y superficie de pérdida de cobertura forestal, los factores o causantes de los procesos de deforestación y verificar estos a partir de un análisis espacial mediante la matriz de cambios, ya que esta contempla el beneficio de corroborar las ganancias y pérdidas forestales además de indicar las transiciones entre los usos y coberturas de suelo.

Materiales y métodos

Área de estudio

El presente trabajo se enmarca en el Estado de Sinaloa, localizado en el noroeste de México, entre los estados de Sonora, Chihuahua, Durango, Nayarit y el Océano Pacífico (Fig. 1). Contempla 18 municipios de diferentes características fisiográficas que van desde la zona litoral, pasando por un extenso valle y hasta la Sierra Madre Occidental (^{Instituto Nacional de Estadística y Geografía, 2015}). En 1976, Sinaloa estuvo ocupado por 55.97% de cobertura de bosques y selvas, misma que para el año 2006 disminuyó a 49.54%, es decir, se perdieron 368 056 ha (^{Corrales, 2013}). Lo anterior indica que el estado de Sinaloa sufre una pérdida significativa de cobertura forestal, por lo que es necesario describir y analizar a profundidad esta problemática así como sus causas principales y secundarias debido a las complicaciones ambientales que provoca y que afectan a las principales actividades socioeconómicas del estado como lo son: la agricultura, la ganadería, la pesca y el turismo.

Figura 1 Localización geográfica del área de estudio. 

Materiales

Para el análisis de la deforestación se utilizaron los mapas de usos de suelo y vegetación (USyV) del estado de Sinaloa de los años 1993 y 2011 a escala 1:250 000, los cuales se obtuvieron a través del Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Dichos mapas tienen una leyenda que consta de 17 y 14 categorías de usos de suelo respectivamente, por lo que fue necesario homogeneizar y reclasificar las categorías en función del derivado clasificatorio del Inventario Nacional Forestal de México (^{Comisión Nacional Forestal [Conafor], 2015}) y los principales usos de suelo y vegetación del estado de Sinaloa, quedando finalmente dos mapas con las 10 categorías siguientes: agricultura de riego y humedad, agricultura de temporal, asentamiento humano, bosque, cuerpo de agua, matorral, otros tipos de vegetación, pastizales, selvas y vegetación hidrófila (Fig. 2).

Figura 2 Mapas de usos de suelo y vegetación de los años 1993 y 2011. 

Por otro lado, cabe mencionar que se utilizaron los resultados de 30 encuestas que se aplicaron a personas expertas en temas forestales a nivel nacional y regional.

Asimismo, para el procesamiento de la información cartográfica se utilizaron los softwares ArcGis, Idrisi y GvSIG.

Metodología

La metodología del estudio consta de tres etapas: 1) obtención de la deforestación a partir de la cartografía de USyV; 2) consulta a expertos para determinar los elementos causales de la deforestación; y 3) verificación, mediante un análisis de cambios de uso y coberturas de suelo, de los factores conductores de la deforestación derivados de la consulta a los expertos (Fig. 3).

Figura 3 Esquema metodológico. 

En la primera etapa se generaron dos mapas a partir de los mapas de la figura 2, con la leyenda de bosque (categorías de bosques y selvas) y no bosque (todas las demás categorías), con los cuales se realizó el análisis de la pérdida de cobertura de bosques y selvas. Posteriormente, se aplicó una técnica de detección de cambios, específicamente la diferencia entre mapas, para obtener la cartografía de pérdida de bosques y selvas (1993-2011), y la tasa media anual (TMA) de deforestación, utilizando la ecuación (1) empleada por ^{Sader y Armond (1988)}:

(1)

Donde:

B1 y B2 es la cobertura de bosques en las diferentes fechas N es el número de años evaluado.

En segundo lugar, se realizó una consulta a expertos con la finalidad de determinar los elementos causales de la deforestación. Para ello se contó con la opinión vía encuesta de especialistas forestales y ambientales de diferentes instituciones como: la Comisión Nacional Forestal (Conafor), la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat), la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp), la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (Profepa), la Dirección Forestal del Gobierno del Estado de Sinaloa, el Instituto de Apoyo a la Investigación e Innovación, la Universidad Autónoma del Estado de México, y de investigadores de la Universidad Autónoma de Sinaloa.

A estos expertos se les aplicó una encuesta diseñada en función de los elementos causales de la deforestación de los países del cinturón tropical (^{Geist y Lambin, 2001}) los cuales se adaptaron a las condiciones propias del estado de Sinaloa acorde con el periodo y con los espacios geográficos determinados, tal cual y como se han realizado en otras áreas de estudio (^{Pineda, 2010}, ^{Pacheco et al., 2011}; ^{Hernández et al., 2013}).

En este caso, los elementos causales de deforestación que se adaptaron e identificaron se dividieron en dos grandes grupos: el primero corresponde a las causas principales, las cuales generan de manera inmediata los procesos de deforestación como son: la expansión agrícola, la extensión de infraestructuras, la explotación maderera, la explotación minera y la presencia de conflictos sociales. Estas causas directas son motivadas por un segundo grupo de causas subyacentes o secundarias que involucran a factores: demográficos, económicos, tecnológicos, políticos, institucionales y culturales. La identificación de cada uno de estos elementos se subdivide en función de las actividades que se desarrollen en el área de estudio.

Una vez obtenidas las encuestas se contabilizaron las frecuencias de los elementos causales principales y secundarios y sus subdivisiones, en función de la aparición de los mismos durante el periodo de 1993 a 2011. Esto permitió conocer porcentualmente la influencia de cada uno de ellos dentro de los procesos de deforestación en el estado de Sinaloa. En función de estos porcentajes se realizó un análisis para establecer la relación de las causas secundarias sobre las causas principales y viceversa.

Finalmente, en la tercera etapa de la metodología se realizó el análisis de los cambios de uso y coberturas de suelo mediante la metodología desarrollada por ^{Pontius et al. (2004)} y ^{Pontius y Santacruz (2014)} empleando los mapas con las 10 categorías, lo cual permitió obtener para cada uso del suelo las ganancias y las pérdidas, el cambio neto y los intercambios experimentados entre categorías en el periodo 1993 y 2011. En particular, en esta etapa se verificó cuáles fueron las principales transiciones desde y hacia las coberturas de bosques y selvas con la finalidad de conocer y comparar la concordancia de los resultados de los elementos causales generados de la consulta de expertos y dichas transiciones.

Resultados

En una primera instancia y como resultado de la primera etapa de la metodología se determinó, a partir de la cartografía obtenida de bosques y selvas (Fig. 4), que para el año 1993 el estado de Sinaloa poseía una superficie de 30 377 km2 de cobertura, es decir, 52.95% del territorio del estado, mientras que para el 2011 estas mismas coberturas mostraron una superficie de 28 100 km2, lo que representó 48.98%.

Figura 4 Cartografía de bosques y selvas de los años 1993 y 2011. 

La diferencia de la cobertura de bosques y selvas de los años de 1993 y 2011 arrojó una pérdida forestal de 2277.18 km2, correspondiente a 3.97% y una tasa media anual de deforestación de 0.41%, cifra que está por encima del promedio anual del país que oscila entre 0.35% y 0.40% de acuerdo con la FAO (2010); aunque otros estudios a nivel nacional revelan tasas de deforestación mucho más elevadas (^{Mas et al., 2004}; ^{Rosete et al., 2014}; ^{Sánchez-Colón et al., 2009}).

En la Figura 5 se observan las áreas de deforestación en el estado, y en la Tabla 1 se muestran los datos de superficie total, su pérdida y la tasa media anual a nivel municipio. A partir de esto se visualiza que el municipio de San Ignacio cuenta con la mayor cobertura de bosques del estado, seguido de Sinaloa de Leyva y Badiraguato.

Figura 5 Cartografía de pérdida de cobertura de bosques y selvas 1993-2011. 

Tabla 1 Cantidad de pérdida forestal de cada municipio en el estado de Sinaloa. 

Por su parte, los municipios que presentan mayor superficie de deforestación son: Badiraguato, Culiacán y El Fuerte, con pérdidas de 514.89 km2, 339.58 km2, 210.92 km2, respectivamente. También se observa que Sinaloa de Leyva fue el único municipio que no presentó una pérdida neta, por lo contrario, mostró un incremento en su superficie forestal de 15.847 km2.

Asimismo, se muestran las tasas medias anuales de deforestación por municipio, resultando que Salvador Alvarado, Angostura y Elota son los que presentan las tasas medias anuales de deforestación más altas (Tabla 1).

En lo que corresponde a la segunda etapa de la metodología se pudo determinar, a partir de las 30 encuestas realizadas a expertos, que la causa principal que originó la deforestación para el periodo 1993 y 2011 fue la expansión agrícola con 49.4%, seguida de la extensión de infraestructura con 18.8% y de la extracción de madera con 16.84%. Mientras que en las causas secundarias se tienen como principales actores a los factores demográficos (29.4%) y los actores económicos (27.88%) (Tabla 2).

Tabla 2 Causas principales y secundarias de la deforestación en Sinaloa. 

Como se puede observar y según datos obtenidos de la consulta, dentro de las subcausas principales y como los principales actores involucrados en el proceso de deforestación en el estado de Sinaloa están los cultivos permanentes, la extracción de madera con fines comerciales, el transporte, la extracción minera metálica y el narcotráfico (Tabla 2).

Por su parte, se identificó que las subcausas secundarias derivan del incremento de la población, del crecimiento del mercado y su comercialización y de las obras estructurales dentro de los entes que inducen el proceso de pérdida de cobertura forestal en nuestro estado (Tabla 2).

En el mismo sentido, los resultados de las encuestas realizadas a las personas expertas indican la relación porcentual que existe entre las causas principales y secundarias, dando como resultado un sistema que conduce a la deforestación en el estado; de igual manera se observa que más de una causa secundaria influye en una causa principal y viceversa (Fig. 6).

Figura 6. Sistema o modelo causal de los procesos de deforestación en Sinaloa cuyas unidades se encuentran en porcentajes de acuerdo a la frecuencia de aparición de cada factor causal en las encuestas. Adaptación de (^{Geist y Lambin, 2001}; ^{Pacheco et al., 2011}) 

Como ejemplo de este sistema podemos deducir que la causa principal con mayor influencia en los procesos de deforestación es la expansión agrícola en el estado de Sinaloa con 49.40%, la cual es influenciada por 33% de factores demográficos, 29% de factores económicos, y 12% de factores tecnológicos debido al incremento acelerado de la población, pues cada vez se necesitan más y mejores productos agrícolas; asimismo, esta expansión agrícola es impulsada por 19% de factores políticos e institucionales que están estrechamente relacionados con los nuevos permisos de uso y tenencia de la tierra en coberturas forestales y el manejo de las leyes en cuanto a la planificación y gestión de los ecosistemas forestales; por último, los factores culturales están presentes con 7% en este proceso, indicando los usos y costumbres del uso de leña en la cocina, mejoramiento de fincas y falta de valores, educación y conciencia ecológica hacia el cuidado de los ecosistemas forestales. De manera inversa, la causa secundaria con mayor presencia en la conversión de la cobertura boscosa son los factores demográficos con 29% de presencia en el estado; a su vez, esta causa es impulsada por la expansión agrícola con 37%, igualmente con 8% de extracción de madera y con 3%, 35%, 16%, de la explotación minera, extensión de infraestructura, y desencadenamiento de eventos sociales, respectivamente.

Finalmente, en la etapa 3 de la metodología se obtuvo la dinámica de los usos de suelo mediante la matriz de cambios (Tabla 3).

Tabla 3 Matriz de cambios 

De esta matriz de datos (Tabla 3) se pudo observar que las categorías con mayores ganancias son son la agricultura de temporal, las selvas y los asentamientos humanos, las selvas y los asentamientos humanos. Mientras tanto, las categorías con las mayores pérdidas corresponden a las selvas y a las agriculturas (Fig. 7).

Figura 7 Ganancias, persistencias y pérdidas de usos de suelo entre 1993 y 2011. 

Asimismo, se observa la intensidad de perdida en las categorías de selvas, otros tipos de vegetación y en los cuerpos de agua, mientras que las categorías con mayor intensidad de ganancia son los asentamientos humanos, pastizal, vegetación hidrófila y la agricultura de temporal (Fig. 8).

Figura 8 Intensidad de pérdida y ganancia por categoría. 

Al respecto, la agricultura de temporal en el año de 1993 contaba con 8305.26 km2, representando 14.48% de la superficie total del estado; al comparar estos datos con los observados en el año 2011 se muestra un aumento de superficie con 11 632.56 km2, ocupando 20.27% y manteniéndose en aumento.

En tal sentido, la categoría de asentamientos humanos presenta un aumento considerable en cuanto a su crecimiento, ya que si bien no representa grandes porcentajes con respecto a todo el territorio, sí lo es en cuanto a su propia superficie. Dicha categoría tenía en 1993 una superficie de 191.51 km2, representando solo 0.33% y para el año 2011, contaba con 623.28 km2, representando 1.08%.

Por último, los resultados de la matriz de cambios validan de manera espacial los resultados obtenidos por los expertos ya que estos corroboran que las transiciones de los cambios de uso de suelo más importantes coinciden con las causas principales y secundarias que tienen mayor impacto en los procesos de deforestación. Un ejemplo de ello es que la agricultura de temporal le ha ganado gran cobertura a las selvas. Ligando estos datos con los resultados de la opinión de los expertos, se corrobora que la expansión agrícola es la causa principal de los procesos de deforestación. Tal es el caso de la categoría de asentamientos humanos que ha aumentado poco más de 300% y que está ligado estrechamente con la expansión de infraestructura y los factores demográficos.

Discusión

Los resultados obtenidos de la cartografía de pérdida de cobertura de bosques y selvas puede sobreestimar o subestimar las superficies deforestadas debido al nivel de detalle que presenta la cartografía de USyV a escala 1:250 000. En tal sentido, algunos investigadores recomiendan trabajar con escalas que van de 1:50 000 a 1:25,000 (^{GOFC-GOLD, 2013}). Por otro lado, con referencia al análisis sobre la pérdida forestal a nivel municipal es importante mencionar que los municipios Salvador Alvarado, Angostura y Elota son los que presentan las tasas medias anuales de deforestación más altas, pero no indican zonas alarmantes en cuanto a pérdida de superficie forestal ya que estos municipios contemplan zonas de bosques y selvas muy pequeñas. Sin embargo, los municipios que se encuentran en la parte norte del estado son los que presentan mayores coberturas de pérdida, por ello, sería oportuno analizar más allá de las fronteras administrativas cómo podría ser el análisis completo de la cuenca hidrográfica Pacífico Norte, siendo esta un área territorial delimitada de manera natural por un parteaguas y que comparte características de elementos biológicos, físicos y antrópicos que reaccionan entre sí.

Mientras tanto, los resultados estadísticos de la consulta a expertos sobre las causas principales y secundarias de deforestación indican que son acordes con otros trabajos realizados en el cinturón tropical (^{Geist y Lambin, 2001}; ^{Pacheco et al., 2012}), determinando que los principales actores que impulsan este proceso son la expansión de la agricultura y la extensión de la infraestructura. No obstante, habría sido pertinente realizar consultas a personas que habitan en las zonas más afectadas, especialmente en las partes serranas donde se practica la agricultura y se utiliza la leña para usos domésticos, produciendo un análisis más robusto de los factores causales de la deforestación. De igual manera, se podría contemplar a futuro un estudio explicativo sobre los factores causales de la pérdida forestal mediante modelos de regresión logística espacial y regresión geográficamente ponderada.

Por otro lado, en una minoría de casos en el análisis realizado las respuestas fueron dispares, lo cual puede provocar sesgos en el análisis estadístico de los datos.

Por último, la matriz de cambios indica las transiciones, ganancias y pérdidas producto del cambio en la cobertura de usos de suelo y los tipos de vegetación, de lo cual se resaltan las transiciones más importantes o significativas, pero a su vez también muestra transiciones entre algunas categorías que habría que analizar con mayor profundidad. Sin duda, los datos que se obtuvieron de esta matriz están en función de la escala de la cartografía utilizada, pero aun así proporciona información muy válida para comprender los cambios de uso y ocupación del suelo a nivel estado.

Conclusiones

Los resultados de la detección de cambios mediante el uso de la cartografía de cobertura de bosques y selvas de los años 1993 y 2011 indican que existe una gran pérdida de cobertura forestal en el estado de Sinaloa, con una tasa media anual ligeramente superior a la del país, estando México situado en el número 15 y 17 a nivel mundial.

De acuerdo con el análisis municipal de pérdida forestal y sus tasas, los municipios de Badiraguato, Culiacán, El Fuerte, Cósala y Mocorito son prioritarios para tomarse en cuenta en proyectos de reforestación y conservación por tener grandes pérdidas forestales y altas tasas de deforestación a nivel municipal.

Por otro lado, los resultados estadísticos de la consulta a expertos permitieron analizar y conocer los causantes de los procesos de pérdida de cobertura forestal de manera cualitativa y porcentual, así como también la interacción entre estos, determinando el comportamiento de un sistema o modelo causal de deforestación en el estado de Sinaloa. En tal sentido, se concluye que la expansión agrícola y la extensión de infraestructura son los responsables de aproximadamente setenta por ciento de los procesos de deforestación, impulsados principalmente por los factores demográficos y económicos.

Como se puede inferir, la matriz de cambios permitió realizar la validación de los resultados obtenidos de la detección de cambios y de la consulta a expertos ya que indica que las categorías de agricultura de riego y humedad, agricultura temporal y asentamientos humanos obtuvieron una ganancia neta de 2372.26 km2, asimismo las coberturas de bosques y selvas presentaron una pérdida neta de 2303.81 km2. Sin duda, estas cantidades de pérdidas y ganancias muestran un factor de similaridad de 0.95% y 0.98% con respecto a la superficie deforestada que se obtuvo mediante la técnica de detección de cambios que fue de 2277.18 km2. En tal sentido, mediante la matriz de cambios también se pudo corroborar la opinión de los expertos, ya que las grandes transiciones importantes entre las categorías de uso de suelo pusieron en evidencia la gran correspondencia de estas con las causas principales y secundarias de la deforestación que tienen mayor impacto en los procesos de pérdida forestal.

Finalmente, es necesario comentar que se requiere de cartografía de Uso de Suelo y Vegetación de mayor precisión escala 1:50 000, que permita analizar a mayor detalle los procesos de pérdida forestal, sus interacciones espaciales con variables de tipo socioeconómico, biofísica, de accesibilidad, etc., y la simulación de escenarios alternativos de la actividad forestal.