Introducción

Los subsidios otorgados a las plantaciones forestales en Chile se incrementaron a partir de 1974 con la creación del Decreto Ley 701, cuyo objetivo principal fue desarrollar plantaciones de alta productividad, cubriendo entre 75 y 90 % de los costos de plantación. Inicialmente, los principales beneficiados fueron grandes terratenientes, posteriormente en 1998, el Decreto Ley 19.561 reformuló el sistema de subsidios para que los pequeños propietarios pudieran obtener los beneficios y fortalecer en alguna medida la conservación de los suelos. Debido a la falta de disponibilidad de grandes extensiones de tierra e incremento de su valor comercial, se crearon las granjas forestales incentivando a las ocupaciones de terrenos marginales del sector agrícola con plantaciones de tipo forestal. De esta forma, en el 2004, los pequeños propietarios tenían más de 40,000 ha plantadas y estaban organizados para aprovechar economías de escala durante los procesos de plantación, manutención y cosecha (^{Organización de Cooperación y Desarrollo Económico [OCDE] & Comisión Económica para América Latina y el Caribe [CEPAL], 2005}).

Las exportaciones de productos forestales ocupan el tercer lugar con 13 %, después de la minería y la industria de alimentos con sus derivados, constituyendo 3.5 % del producto interno bruto (^{Donoso & Otero, 2005}). La celulosa representa 47.5 % de las exportaciones forestales, seguida por la madera aserrada con 43.1 %, y papeles y cartones con 9.4 % (^{Banco Central de Chile, 2015}; ^{OCDE & CEPAL, 2005}). La demanda de productos forestales generó el incremento de las plantaciones exóticas de pino y eucalipto, es así como las plantaciones forestales en Chile crecieron a una tasa anual de 2.17 % en los últimos 14 años (^{Corporación Nacional Forestal [CONAF], 2011}). Estas plantaciones ocupaban 2,119,005 ha en 1997, que representaban 13.55 % de la cubierta boscosa; en 2011, la superficie aumentó a 2,872,007 ha, representando 17.22 % de la cubierta (^{CONAF, 2011}).

El principal demandante de plantaciones forestales es la industria de celulosa y papel. Esta industria abarca desde la Región del Maule hasta la Región de los Ríos con un total de nueve plantas productoras con una capacidad de producción de 6 millones de toneladas anuales. La región del Maule se caracteriza por concentrar la mayor actividad forestal con presencia de industrias de celulosa. Por otra parte, la Región de los Ríos, declarada zona turística y caracterizada por su riqueza en bosque nativo y biodiversidad, no ha estado fuera del proceso de instalación de plantas de celulosa. En 1995 comenzó el proyecto de construcción de la planta Valdivia en la comuna de Mariquina, a 10 km del centro de la ciudad. La planta inició en el 2004 con una capacidad de 550,000 t∙año-1 de celulosa Kraft blanqueada, derivada de pino radiata y eucalipto, demandando grandes extensiones de plantaciones de bosque como materia prima (^{Comisión Regional del Medio Ambiente de la Región de los Lagos, 1998}).

Los bosques templados lluviosos al sur de Chile constituyen la única muestra del bioma de bosques templados de Sudamérica, transformándose en uno de los lugares más importantes de la biodiversidad a nivel mundial, debido al endemismo de sus especies (^{Armesto, Rozzi, Smith-Ramirez, & Arroyo, 1998}; ^{Smith- Ramírez, 2004}). Otros factores importantes de estos bosques se relacionan con la provisión de servicios ecosistémicos como la producción y calidad del agua, regulación de la temperatura, protección del suelo, producción de oxígeno, sumideros de CO2 y belleza del paisaje.

Según ^{Donoso y Otero (2005)}, Chile aún tiene una tarea pendiente respecto a los niveles de sustentabilidad ambiental por falta de una institucionalidad fuerte que regule el buen manejo de plantaciones industriales y bosque nativo, resguardando la biodiversidad, productividad y servicios domésticos. En la presente investigación se describe el uso del suelo de plantaciones forestales de pino y eucalipto en una zona al sur de Chile con presencia de una planta de celulosa que opera desde el 2005. Los objetivos fueron a) realizar un análisis espacial para probar la hipótesis de que los polígonos que fragmentan el uso del suelo con plantaciones forestales no se relacionan espacialmente, lo cual explicaría que la industria forestal realiza reconversiones de uso del suelo sin seguir un patrón sobre el uso existente y que los propietarios privados realizan esta acción en forma aislada; b) construir indicadores locales para determinar la relevancia de los polígonos de plantaciones con similitudes en su entorno; c) explicar el efecto de las plantaciones en la dinámica del cambio de uso del suelo, que probaría la presión a la que los diferentes usos del territorio, en especial los bosques nativos, han estado sometidos a través de la sustitución por plantaciones forestales con especies exóticas.

Materiales y métodos

Área de estudio

El área de estudio corresponde a la comuna de Mariquina, situada en la Región de los Ríos al sur de Chile (Figura 1). La comuna se localiza entre los 39° 31” 0’ LS y 72° 58” 0’ LO, a una altitud promedio de 1,430 m; limita al norte con las comunas de Lanco y Loncoche, al sur con la comuna de Valdivia, al oeste con el océano Pacífico y al este con la comuna de Máfil. La población es de 19,823 habitantes en una superficie de 132,100 ha (^{Instituto Nacional de Estadísticas [INE], 2002}). La zona se caracteriza por tres unidades fisiográficas representadas por la cordillera de los Andes, la Depresión Intermedia y la cordillera de la Costa, orientadas de norte a sur. El clima es lluvioso con influencia mediterránea y las temperaturas anuales oscilan entre 9 y 10 ºC en la costa y las zonas cordilleranas. El área se caracteriza por un gradiente de precipitación oeste-este que varía entre 1,200 y 1,600 mm promedio anual, concentrándose principalmente entre los meses de marzo a agosto, existiendo un periodo más seco entre enero y febrero, donde la precipitación no sobrepasa los 60 mm.

Figura 1 Ubicación de la comuna de Mariquina (área de estudio). A la izquierda se muestra la localización de la Región de los Ríos al sur de Chile y a la derecha la comuna en estudio. 

Los bosques nativos del tipo templado-lluvioso se caracterizan por la presencia de especies arbóreas endémicas con dominancia de especies clasificadas como bosque del tipo forestal siempre verde; su mayor presencia es transversal entre la cumbre andina y la cordillera de la Costa. Existen además bosques mixtos compuestos por especies nativas y exóticas. Las condiciones ambientales del territorio han permitido el aprovechamiento para la proliferación de plantaciones forestales, basadas en especies exóticas de rápido crecimiento como el eucalipto y el pino. En la Depresión Intermedia se encuentra una superficie importante (45 %) constituida por praderas y matorrales (^{CONAF et al., 1999}).

Resultados y discusión

Los resultados muestran que las plantaciones forestales se extienden a través de todo el territorio, con énfasis hacia el sector norte (comunas de Lanco y Loncoche) y el sector este con el límite de la comuna de Máfil, donde se encuentra la mejor red caminera y hay cercanía con la planta de celulosa. Se observaron plantaciones cercanas a humedales y en algunos casos deslindan sin corredores de separación; existe una penetración en forma de espina de pescado hacia el interior del bosque nativo, generando degradación, donde el uso de bosque permanece como tal, pero pierde densidad en su cobertura de copa (v. g. de bosque nativo pasó a matorral arborescente y a bosque mixto), y además está fragmentado con polígonos de diferentes tamaños (Figura 2). Nahuelhual, Carmona, ^{Lara, Echeverría, y González (2012)} realizaron un estudio en el centro sur de Chile, para evaluar la vulnerabilidad de los bosques nativos en áreas no protegidas y propensas para su conversión en plantaciones forestales. Los autores determinaron que las plantaciones forestales no tienen un patrón de distribución, sino que se expanden en diferentes direcciones, estableciéndose en el bosque nativo secundario, generando además pérdida de biodiversidad. Coincidente con los resultados en esta investigación, ^{Wilson, Newton, Echeverría, Weston, y Burgman (2005)} determinaron que el clima, topografía, suelo, cercanía a caminos, ciudades y áreas industriales son factores de distribución espacial relevantes en la sustitución.

Figura 2 Coberturas de uso del suelo y curvas de elevación en la comuna de Mariquina, Chile. 

En la Figura 3 se puede apreciar que el índice de Moran global para las plantaciones forestales es de 0.06 (P < 0.01), indicando presencia de un patrón aleatorio a través de todo el territorio con la existencia de muchos polígonos aislados de diversos tamaños y sin vecindad. ^{Van Holt, Binford, Portier, y Vergara (2016)} analizaron una zona amplia de dos regiones del sur de Chile y comprobaron que las plantaciones se establecieron en cuencas esencialmente agrícolas, en cuencas hidrográficas dominadas por bosque nativo y en zonas planas dedicadas a la agricultura.

Figura 3 a) Fragmentación territorial y tamaño de los polígonos de plantaciones forestales en la comuna de Mariquina, Chile, b) Índice de Moran global para la variable polígono de plantación, c) Mapa de conglomerados de los polígonos de plantaciones, d) Mapa de significancia de los polígonos de plantaciones. 

La distribución aleatoria de especies exóticas por regeneración natural ocurrió también en la Patagonia chilena, donde inicialmente se establecieron plantaciones exóticas para controlar la erosión causada por los incendios y la ganadería. Posteriormente dichas plantaciones se introdujeron para fines comerciales, y por la facilidad de adaptación a las condiciones locales se produjo una regeneración natural que invadió los bosques nativos y generó diferentes patrones espaciales (^{Langdon, Pauchard, & Aguayo, 2010}). Una situación similar se reportó en la Patagonia argentina, donde las especies exóticas con fines productivos como el pino murrayana mostró una expansión invasora sobre la estepa, y el pino oregón sobre los cipresales (^{Sarasola, Rusch, Schllichter, & Ghersa, 2006}).

Como el índice de Moran global es solo un resumen estadístico que indica la intensidad de autocorrelación entre los grupos territoriales, es necesario identificar algunos patrones de relaciones espaciales. Por tal motivo, el índice de Moran local se construyó para identificar las unidades territoriales (polígonos de plantaciones) que se agrupan. Los valores de análisis altos (polígonos grandes) o bajos (polígonos pequeños) se agrupan espacialmente, así como también polígonos con valores muy distintos a las áreas circundantes. De esta forma en nuestro estudio podemos distinguir los siguientes tipos de conglomerados espaciales:

Alto-Alto. Polígonos de plantaciones con superficie sobre la media, rodeados significativamente por polígonos vecinos que también tienen una superficie sobre la media; corresponden a superficies de empresas forestales que ocupan espacios grandes del territorio con plantaciones forestales en la comuna (Figura 3). También aparecen algunos conglomerados de este tipo, extendiéndose hacia los límites de las comunas de Máfil en sentido Este y Valdivia hacia el Sur. ^{Altamirano y Lara (2010)} estudiaron la zona precordillerana del centro sur de Chile y determinaron que 63 % de las plantaciones forestales se encontraron en coberturas que correspondían a bosque nativo, zonas con niveles de elevación intermedia y a corta distancia de la red de caminos. ^{González, Lara, Urrutia, y Bosnich (2011)} advierten que las superficies extensas de plantaciones forestales y los ecosistemas altamente fragmentados e invadidos por especies exóticas, junto a la disminución de las precipitaciones y el aumento de sequías recurrentes, generan una alta continuidad de combustible propensa a incendios forestales.

Bajo-Alto. Polígonos de plantaciones con una pequeña superficie, rodeada significativamente por polígonos vecinos con superficie con un tamaño superior a la media (Figura 3). Esta situación se presenta cuando los pequeños propietarios, vecinos a las plantaciones forestales, quedan rodeados por las empresas forestales y deciden dedicar sus tierras a la actividad forestal, producto de la degradación previa de bosque nativo por la extracción de leña. El estudio de ^{Aguayo et al. (2009)}, en el centro sur de Chile, explica la transformación de bosque nativo en matorrales y, posteriormente, un gran porcentaje de estos últimos en plantaciones forestales. Otras investigaciones atribuyen un gran porcentaje del reemplazo del bosque nativo a las plantaciones forestales directamente (^{Lara, Solari, Prieto, & Peña, 2012}; ^{Nahuelhual et al., 2012}).

Alto-Bajo. Se refiere a la presencia de polígonos con plantaciones de gran superficie, rodeados significativamente por polígonos de plantaciones vecinas con superficie inferior a la media; es decir, pequeños propietarios que orbitan y deslindan con los grandes propietarios de plantaciones y deciden dedicar su propiedad al uso forestal.

Sin vecinos. Al considerar en el análisis solamente los polígonos con plantaciones forestales, se produce una fragmentación territorial, existiendo muchos polígonos de diferente tamaño sin vecindad. Lo anterior está ratificado por el índice de Moran global, que indica un patrón aleatorio de las plantaciones; asimismo coincide con el estudio de ^{Nahuelhual et al. (2012)}, quienes mencionan la proliferación de una serie de polígonos fragmentados en diferentes tamaños y distribuidos a través de todo el paisaje.

Relación no significativa. Se produce por la presencia de polígonos de plantaciones, donde la variable superficie del polígono no se relaciona significativamente con los valores que presentan sus vecinos. Esto sucede por la fragmentación y la presencia de otros usos como vecindad.

El análisis espacial, utilizando el índice de Moran, es una técnica no usada ampliamente en el ámbito de los recursos naturales; sin embargo, es necesario destacar investigaciones relacionadas con el análisis espacial de los incendios forestales (^{Ávila-Flores, Pompa-García, & Vargas-Pérez, 2010}; ^{Pompa-García, & Hernández-González, 2012}) y de los cambios en la cobertura vegetal (^{Rodríguez, Pompa-García, Hernández-Díaz, & Juárez-Reyes, 2010}). La matriz de cambio revela que las coberturas de uso de suelo que presentaron mayores transformaciones correspondieron a las áreas urbanas e industriales, plantaciones forestales, terrenos agrícolas y praderas-matorrales, dinámica coincidente con la encontrada por ^{Aguayo et al. (2009)}. Las áreas urbanas e industriales crecieron a una tasa anual de 12.5 %, seguida por las plantaciones forestales con 2.7 % anual (Cuadro 1), lo cual coincide con lo expresado en las cifras oficiales de ^{CONAF (2011)}. La cobertura de praderas y matorrales tuvo una tasa anual negativa (-1.7 %) (Cuadro 1), siendo su mayor pérdida en superficie (4,412 ha) derivada del uso de plantaciones forestales (Cuadro 2). La cobertura de bosque nativo presentó de igual forma una tasa negativa; la mayor pérdida de superficie (2,168 ha) también fue derivada de las plantaciones forestales. Las situaciones anteriores justifican el incremento de superficie que obtuvieron las plantaciones, pasando de una representación territorial del 23.6 al 28.6 % con una ganancia de 6,666 ha en el periodo 2006-2013. ^{Aguayo et al. (2009)} estudiaron la dinámica del cambio de uso del suelo, entre los años 1979 y 2000, en dos regiones vecinas a la región de los Ríos. Los autores determinaron que las principales transformaciones del paisaje se debieron a la actividad forestal, agropecuaria y al crecimiento urbano; sin embargo, la principal pérdida del bosque nativo la atribuyeron a la expansión de la actividad forestal hacia la cordillera andina y la costera. La tendencia de las transformaciones de uso del suelo y la dirección del cambio en este trabajo también es coincidente con las encontradas por ^{Vergara, Sandoval, y Miranda (2010)} en un estudio que abarca toda la Región de los Ríos para el periodo 1998-2007.

Conclusiones

El análisis espacial utilizando técnicas estadísticas, a través del índice de Moran, ratifica que la distribución de las plantaciones de especies exóticas como P. radiata y Eucalyptus en una zona al sur de Chile, y con presencia de una planta de celulosa, es aleatoria. Al interior del territorio se forman conglomerados de distinta forma y tamaño, además de fragmentos de superficies con plantaciones de diferente magnitud y sin vecindad. La dinámica del cambio en el periodo 2006-2013 indicó que las plantaciones forestales presentaron el mayor incremento (6,578 ha) en desmedro de la superficie del bosque nativo y praderas-matorrales. Las técnicas usadas en la investigación generan información relevante para las instituciones encargadas de la protección de los bosques y aplicación de la legislación. Es recomendable a futuro, la incorporación de técnicas de análisis espacial sistematizadas, con periodos más cortos, que permitan detectar los cambios de usos de suelo de manera temprana y así detener la degradación de los bosques nativos en forma oportuna.