Área de estudio

El distrito de Pudong, situado en la parte este de la ciudad de Shanghái, delimitado al Oeste por el río Huangpu y al Este por el mar de China Oriental, fue seleccionado como el área de estudio. Pudong es un distrito administrativo urbano (Figura 1), localizado en las coordenadas 117° 11’ - 117° 22’ longitud este y 31° 48’ - 31° 58’ latitud norte. Shanghái se encuentra en el delta del río Yangtze en China; el área total del territorio es de 6 340.5 km² y cuenta con una población de 23 millones. El área total de estudio cubrió 553 km², la cual tenía una población de 1.94 millones en el 2009. Desde 1990, el distrito ha experimentado un proceso de urbanización veloz y el área urbanizada se ha extendido hacia el Este. Un anillo periférico alrededor de la ciudad puede considerarse como la línea de demarcación entre el área urbanizada (253 km²) y la periferia (300 km²). El porcentaje de naturación alcanzó 37.3 % en 2008, la cual aumentó 4.4 veces en comparación con 8.54 % en 1993 (^{Shanghái Municipal Statistic Bureau, 1994}, ²⁰⁰⁹).

Figura 1 Ubicación del área de estudio y transecto muestra para el análisis de gradiente de los parches forestales urbanos. 

La ciudad se ubica en una zona climática subtropical con cuatro estaciones bien diferenciadas, con temperatura media anual de 15.7 °C, 234 días sin heladas por año y precipitación anual de 1 119 mm. La vegetación zonal es bosque perenne y bosque caducifolio; la vegetación primaria en la región ha desaparecido debido a la deforestación y actividades humanas. Las principales especies de árboles utilizadas en la naturación urbana son Cinnamomum camphora (Linn.) Pres, Platanus orientalis Linn., Sophora japonica Linn., Celtis sinensis Pers., Ligustrum lucidum Ait., Metasequoia glyptostroboides Hu et W. C. Cheng, Osmanthus fragrans (Thunb.) Lour., Photinia spp., Ulmus spp., Populus spp. y Magnolia spp.

Métodos de estudio

Las características estructurales del paisaje forestal urbano de Pudong se analizaron con Landsat 7 2008TM, 2007 Spot Image, Google Earth y City Maps. El uso de suelo se dividió en seis “parches” (o clases): bosque urbano, espacio verde general, superficie dura, campo agrícola, agua y suelo baldío. El suelo con más de 30 % de cubierta de dosel se consideró como parche forestal urbano, mientras que el suelo con menos de 30 % se clasificó como espacio verde general; en la categoría de superficie dura se incluyeron edificios, plazas, carreteras y otras superficies pavimentadas; la categoría campo agrícola comprendió parcelas de arroz y hortalizas; y la categoría agua estuvo integrada por ríos, lagos y estanques de peces.

Debido a la resolución de píxeles (30 m) para una imagen remota TM, solo las áreas mayores de 0.09 ha pudieron ser identificadas como parches de bosque urbano o suelos verdes. Por lo tanto, el área y porcentaje de estas dos categorías fue menor que los datos reportados oficialmente. Cada elemento de color en las imágenes de satélite fue identificado con ArcGIS para cada categoría de uso de suelo. Tras el análisis por computadora, el conjunto de datos se verificó utilizando Google Earth y GPS en el campo. La tasa de exactitud calculada fue de 64.5 %, alcanzando 89.3 % después de los ajustes.

Para detectar el gradiente del patrón del bosque urbano, se llevó a cabo una serie de análisis a lo largo de un transecto oeste-este atravesando toda el área de estudio, siendo el eje más largo del distrito (Figura 1). El transecto fue de 3 km de ancho y 25 km de largo. Los datos relevantes se calcularon utilizando una ventana móvil superpuesta de 3 × 3 km atravesando el transecto de oeste a este (^{Wang, Wu, Zhang, & Zhao, 2008}); de este modo, el transecto tuvo continuamente 12 bloques muestra y abarcó 75 km² del área usando 14.36 % del área total de estudio (^{Mao, Whang, & Pu, 2006}). En el Cuadro 1 se muestra la distancia desde el extremo occidental del distrito para cada bloque muestra en el transecto.

Varios índices de paisaje se calcularon utilizando Fragstats 3.3 (^{Chen, Xiao, & Li, 2002}) con el fin de describir las características del bosque urbano, los cuales fueron: área del parche, número de parches, dimensión fractal, índice de forma del paisaje, índice de cohesión del parche, índice de diversidad de Shannon, índice de uniformidad de Shannon y densidad del parche del paisaje (^{Cheng & Kang, 1996}; ^{Li & Wu, 2004}).

Con base en las características de los corredores verdes en el área de estudio, las categorías se clasificaron en tres grupos: corredor verde en carretera, corredor verde en río y franja de anillo forestal. La franja de anillo forestal (500 a 1 000 m de ancho) que rodea la periferia del centro de la ciudad es de tipo especial. Para la estructura del corredor, se obtuvieron los índices de tamaño de malla, relación línea-nodo, circuito y conectividad (^{Forman, 2000}; ^{Hilty, Lidicker, & Merenlender, 2006}). Para la cubierta de dosel forestal (CDF) se utilizó un parche muestra de 500 m × 500 m (Figura 2), y 100 cuadros muestra se distribuyeron de manera uniforme a través del área de estudio. Considerando la particularidad del parque y la franja del anillo forestal, se añadieron y estimaron siete cuadros muestra y se determinó la CDF de todas las áreas del parque. Por lo tanto, el área total muestra comprendió aproximadamente 5.64 % del área total de estudio. Estos parches muestra constituyeron la base para la interpretación y el análisis visual (^{Michael, Grove, & O’Neil-Dunne, 2006}; ^{Poracsky & Lackner, 2004}; ^{Walton, 2008}; ^{Walton, Nowak, & Greenfield, 2008}).

Figura 2 Parche muestra para el dibujo de la cubierta de dosel forestal. A) Google Earth; B) cubierta de dosel destacada en verde. 

Características generales del paisaje en Pudong

Los resultados mostraron que el área de los parches forestales urbanos fue de 2 743.47 ha en el área total de estudio y 1 459.44 ha en el área urbanizada (Figura 3). El espacio verde ascendió a 3 758.48 y 2 076.90 ha, lo cual corresponde a 12.2 % del suelo en todo el distrito y 14.01 % en el área urbanizada. En el caso del campo agrícola se registraron 8 220.81 y 2 679.62 ha en las áreas total y urbanizada, respectivamente, y finalmente en la categoría del agua se encontraron 1 972.30 ha en el área total y 974.67 ha en el área urbanizada.

Figura 3 Patrón de distribución de parches forestales urbanos (en rojo) en el distrito de Pudong, Shanghái. 

En el área total de estudio, el índice de diversidad del paisaje fue de 1.28 y el índice de uniformidad del paisaje fue de 0.61, mientras que en el área urbanizada fueron 1.22 y 0.58, respectivamente. La uniformidad del paisaje en Pudong fue más baja y más obvia en el área urbanizada. Esta situación es el estado normal para una ciudad china.

Parches forestales urbanos

De acuerdo con las estadísticas de las características de los elementos del paisaje, mostradas en el Cuadro 2, se encontraron 2 403 parcelas forestales urbanas en toda la zona del distrito y 1 548 en el área urbanizada; el área promedio de las parcelas fue 1.14 y 0.94 ha, respectivamente. El índice de forma del paisaje fue de 58.09 en el área total y 46.09 en el área urbanizada; la dimensión fractal del parche fue 1.48 en ambas áreas. Las formas de los parches forestales urbanos fueron complejas, ya que, en la mayoría de los casos, los parches se localizaron en parques de la ciudad, patios escolares o patios de oficinas que contaban con límites irregulares.

Gradiente de distribución de los parches forestales urbanos de Oeste a Este

El elemento bosque urbano en cada bloque muestra del transecto se obtuvo de acuerdo con el porcentaje ocupacional y el número de parches. La Figura 4 ilustra la representación gráfica de estas variables. El número de parches aumentó desde el primer bloque muestra (centro comercial) en el transecto y alcanzó su punto máximo en el cuarto bloque, el cual se encontró a 8 km de la zona comercial. Posteriormente, el número de parches disminuyó al incrementar la distancia; desde el quinto al decimosegundo bloque muestra, los parches forestales urbanos fueron menos de 80. Los resultados mostraron que el área de los parches forestales urbanos (porcentaje del área total del paisaje) aumentó ligeramente desde la zona comercial (el primer bloque muestra en el transecto) hasta el borde del área urbanizada, alcanzando un máximo en el bloque muestra 7, localizado de 12 a 15 km de la zona comercial; posteriormente, el área disminuyó con el aumento de la distancia.

Figura 4 .Número de parches forestales urbanos y proporción ocupada en el transecto oeste-este del distrito de Pudong, Shanghái. 

Características de los corredores urbanos

Los principales tipos de corredores en el distrito de Pudong fueron identificados en caminos, ríos y parches verdes (Figura 5). Existen en total 1 218 corredores urbanos que abarcan 3 255.41 km de longitud, 140.05 km² de área y 6.11 km·km^-2 de densidad. Estos incluyen: 547 corredores en carreteras (1 494.7 km de longitud, 9.24 km² de área y 2.81 km·km^-2 de densidad); 179 corredores en ríos (700.5 km de longitud, 20,54 km² de área y 1.31 km·km^-2 de densidad); y 492 corredores en los parches verdes (1 060.21 km de longitud, 80.27 km² de área y 1.99 km·km^-2 de densidad).

Figura 5 Corredores en el distrito de Pudong en Shanghái: a) sistema de carreteras; b) río y arroyo; c) corredores verdes ( Corredor verde en carretera, corredor verde en río, franja de anillo forestal). 

El Cuadro 3 presenta las características de los corredores verdes encontrados en el distrito de Pudong. Un total de 318 corredores verdes en carretera (685.39 km de longitud y 35.87 km² de área) se identificaron con base en la interpretación de la imagen Spot, representando 64.64 % del número total de corredores verdes, 64.65 % de la longitud total y 44.69 % del área total. El ancho del corredor varió de 9 a 122 m, con densidad de 1.29 km·km^-2. Los corredores verdes en carretera se dividieron en dos subtipos: carretera y vía secundaria. Ambos tienen aproximadamente la misma longitud, pero el primero cubre más área.

Un total de 173 corredores verdes se encontraron en río, sumando 323.84 km de longitud, 11.97 km² de área y 0.61 km·km^-2 de densidad, y representando 35.16 % del número total de corredores verdes, 30.54 % de longitud total y 14.91 % del área total. El ancho del corredor varió de 6 a 33 m, con promedio de 20 m.

Como proyecto importante de ingeniería ecológica, la franja del anillo forestal, construida en la década de 1990, es un espacio verde abierto que rodea toda la zona urbana de la ciudad de Shanghái, la cual se extendió 51 km de longitud y cubrió 32.43 km² de la zona del distrito de Pudong; el ancho varió de 500 a 635 m (^{Cheng & Kang, 1996}). A pesar de que la franja ocupó solo 4.81 % de la longitud total del corredor verde, contribuyó con 40.40 % de la superficie total del mismo y casi igualó la superficie del corredor en carretera (Cuadro 3).

Estructura de la red ecológica

En este estudio se determinaron las características estructurales de la red ecológica tales como enlace, conectividad, nodo, nodo conectado y circuito. En el área de estudio, la relación línea-nodo para el corredor total fue de 1.30, 1.16 para el corredor verde en carretera y 1.13 para el corredor verde en río y arroyo. La relación línea-nodo más baja indicó que la estructura de la red no fue compleja, por lo que sus funciones, tales como flujo de energía o actividades de mamíferos pequeños, fueron menores. El corredor de vegetación es el corredor ecológico más importante en un entorno urbano; cuanto mayor sea la conexión de la red, más complejas y mayores serán las funciones ecológicas. Tras el análisis estructural de la red ecológica en el área de estudio, existe la necesidad de incrementar el vínculo para mejorar la estructura (Cuadro 4).

La conectividad de toda la red ecológica fue de 0.47 con el corredor en río en primer lugar, seguido por el corredor en carretera y la franja de anillo forestal con valores de 0.55, 0.50 y 0.33, respectivamente. El circuito de la red fue bajo (0.19); esto se debió principalmente a la falta de conectividad de los diferentes corredores verdes y más fracturas (espacios). Tanto la conectividad como los circuitos son los niveles más urgentes en la estructura de la red, debido a su gran relevancia para las funciones que involucran los flujos del agua, nutrientes minerales y especies.

Nodo y malla de la red ecológica

En total, 384 nodos se identificaron en la red ecológica, 249 en el corredor verde en carretera y 134 en el corredor en río o arroyo. En la mayoría de los casos, un solo nodo de estos dos tipos cubrió un área menor, pero los nodos situados debajo de puentes en autopistas fueron mayores. La mayoría de estos tipos de nodos fueron diseñados para jardines pequeños o terrenos de recreación, los cuales se convirtieron en sitios donde los habitantes de la ciudad pueden realizar actividades sociales.

El tamaño de la malla de la red ecológica varió de 0.06 a 2.05 km², con un promedio de 0.70 km². La escala de la malla tiene gran relevancia para el hábitat de mamíferos y aves pequeñas de la ciudad; la escala es inversamente proporcional a la densidad del corredor. Cuanto mayor es la densidad del corredor, menor es el tamaño de la malla y menor la resistencia del paisaje para algunos animales y aves pequeños (^{Forman, 1995}). Por lo tanto, las mallas de menor tamaño en la red ecológica favorecen el movimiento y la emigración de la fauna alrededor de paisaje urbano.

En total, se identificaron 87 nodos conectados a lo largo de los corredores, incluyendo parques, terrenos verdes más grandes, parches boscosos y viveros. El total de nodos conectados cubrió un área de 20.88 km². Un total de 52 nodos con área de 15.50 km² se conectaron con el corredor verde en carretera y 35 nodos con área total de 5.38 km², con el corredor verde del río (Cuadro 5).

El área de nodos conectados con los corredores verdes en caminos varió de 0.04 a 1.44 km² y promedió 0.30 km². El área de unión de los corredores verdes y la orilla del río osciló de 0.02 a 0.49 km² y promedió 0.15 km². Algunos nodos de gran tamaño fueron parques forestales, parques urbanos y tierras verdes; así, los corredores boscosos combinados con los nodos adyacentes fueron la característica distintiva del sistema verde de la ciudad de Pudong.

Cubierta de dosel forestal

Con base en las estadísticas derivadas de los datos de la muestra, en el área total del distrito hubo 3 743.15 ha de dosel, proporcionando una cubierta de 7.02 %. La CDF varió según el uso de suelo; la franja de anillo forestal ocupó el primer lugar (43.43 %) seguido por el parque (40.3 %), carretera (12.68 %), consejos vecinales (6.90 %), otras tierras (5.37 %), campo agrícola (3.04 %), suelo industrial (2.28 %) y centro comercial (1.01 %). La franja de anillo forestal con solo 6.10 % de la superficie terrestre contribuyó con alrededor de 37.60 % de la superficie de dosel forestal; los parques con 0.60 % de la superficie aportaron 3.56 % de la superficie de dosel forestal; y los árboles de alineación con 5.33 % de la superficie aportaron 9.62 % del dosel forestal. Por el contrario, los suelos industriales representaron 16.4 % del área total, pero solo contribuyeron con 5.30 % del dosel forestal.

En el área urbana hubo un total de 2 591.98 ha de área de dosel forestal y la CDF fue de 10.27 %. La CDF, al igual que en el área total, varió debido al uso de suelo; la franja de anillo forestal ocupó el primer lugar seguida por parque (34.01 %), carretera (13.11 %), consejos vecinales (7.52 %), otras tierras (4.58 %), tierras industriales (2.7 %), campo agrícola (1.51 %) y centro comercial (1.01 %). Excepto en el caso del parque, la franja de anillo forestal y los árboles en las carreteras, todas las demás categorías de uso de suelo tuvieron baja contribución de CDF en comparación con la tasa de posesión de suelo.

El distrito de Pudong tuvo 17 parques en total, que cubren un área de 330.32 ha; el tamaño del parque varió de 1.84 a 140.39 ha y su CDF varió de 16.49 a 51.11 %; solo siete parques tuvieron más de 40 %.

El área de suelo en los consejos vecinales fue de 24.48 % en el área urbana, por tanto, si se plantaran más árboles en el espacio disponible se obtendría mayor sombra de los mismos. El presente estudio estimó que la CDF en los consejos vecinales del área urbana varió de 3.92 a 14.21 %, con un promedio bajo de 7.52 %. Esto es mucho más bajo que el promedio del suelo del parque y del área urbana. La CDF promedio también es inferior al nivel en otras ciudades como Washington, D. C., donde ocupa 16 % de los terrenos residenciales de densidad moderada y 11 % de los terrenos residenciales de mediana y alta densidad (^{O’Neil-Dunne, 2009}). Se concluyó que hubo menos árboles, particularmente árboles grandes. Si se plantan más árboles en el espacio verde del consejo vecinal, la CDF puede alcanzar de 30 a 50 %; es decir, la CDF vecinal podría incrementar 9 a 15 % lo que generaría más sombra. Del mismo modo, si las plantaciones de árboles aumentan en toda la zona urbanizada, entonces la CDF podría alcanzar 12.3 %, lo que representa un incremento de al menos 2 %.

El número total de árboles existentes en el área de estudio se estimó utilizando los métodos del área total y área promedio del dosel forestal (^{Michael et al., 2006}). Se ha reportado que, en China, el diámetro promedio de las copas de los árboles de la ciudad es de 3.6 m (^{Wu, Xiao, & McPherson, 2008}; ^{Xuan, Hu, Wu, & Zhu, 2010}). De acuerdo con la estimación, hubo aproximadamente 3.68 millones de árboles en todo el distrito y 2.55 millones en el área urbana. Es posible plantar 300 000 a 500 000 árboles al menos en la zona urbana y 870 000 a 1 450 000 árboles en todo el distrito para lograr la CDF meta. Sobre la base de la estimación anterior, la densidad poblacional de los árboles podría ser 127 individuos·ha^-1 en el área urbana.

En este estudio, los corredores se identificaron mediante el uso de Spot Image y Google Earth; en algunos casos, el ancho del corredor fue la extensión de dosel forestal, lo cual no presenta la situación real en la superficie terrestre. Por otra parte, este trabajo describió y analizó el corredor verde sin profundizar. Cabe mencionar que la resolución de las imágenes TM, utilizadas para identificar los parches forestales urbanos, no fue lo suficientemente alta y, por consiguiente, no se observaron los parches menores de 900 m². Para evitar lo anterior se necesitan imágenes de detección de mayor resolución.

Aunque Google Earth no es muy preciso en términos de área en un contexto geográfico, el hecho de que la cubierta de dosel se expresa como porcentaje de área hace que sea una medida espacialmente estandarizada. Esto significa que la diferencia entre los tamaños de área bruta no es un problema al hacer comparaciones entre distintas áreas; es decir, las diferencias en los tamaños de los dos lugares no afectan (^{Poracsky & Lackner, 2004}). Por lo tanto, el uso de Google Earth para la estimación de CDF es factible, lo que no solo puede dar lugar a mayores resoluciones de píxeles, sino también reducir gastos del proyecto.

Dado que el patrón espacial, el ancho y la estructura de la vegetación de los corredores boscosos están vinculados con funciones previstas, su establecimiento debe llevarse a cabo con cuidado (^{Smith & Helmmund, 1993}; ^{Zhu, Yu, & Li, 2005}). Los fondos para el estudio ecológico a largo plazo también deben presupuestarse para medir la efectividad de estos corredores con base en los propósitos previstos, en caso de que en el futuro se necesiten modificaciones de diseño.

En general, la CDF en Pudong es más baja en comparación con algunas otras ciudades de China, pero si consideramos la situación real de Shanghái como una metrópoli con una población grande y tierras limitadas, esto es un nivel aceptable para este momento. Sin embargo, se requiere un mayor porcentaje de CDF para la salud humana, por lo que se necesita un plan de desarrollo urbano más completo que preste mayor atención a la calidad ambiental en el futuro.