Integración de la conservación de la biodiversidad en la gestión forestal mediante el empleo de técnicas basadas en la programación matemática : una aplicación en el sistema central

Ezquerro García, Marta (2019). Integración de la conservación de la biodiversidad en la gestión forestal mediante el empleo de técnicas basadas en la programación matemática : una aplicación en el sistema central. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.56829.

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Title: Integración de la conservación de la biodiversidad en la gestión forestal mediante el empleo de técnicas basadas en la programación matemática : una aplicación en el sistema central
Author/s:
  • Ezquerro García, Marta
Contributor/s:
  • Díaz Balteiro, Luis
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2019
Subjects:
Freetext Keywords: Planificación forestal estratégica; programación por metas; alternativas selvícolas; Green-Tree Retention; especies amenazadas; biodiversidad; servicios ecosistémicos = Strategic forest planning; goal programming; silvicultural alternatives; Green-Tree Retention; threatened species; biodiversity; ecosystem services
Faculty: E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM)
Department: Ingeniería y Gestión Forestal y Ambiental
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La integración de la biodiversidad en la gestión forestal ha sido tradicionalmente un desafío para muchos investigadores y profesionales. Como punto de partida, se proporciona una revisión de artículos donde la gestión forestal utiliza diferentes técnicas de Investigación Operativa (Operations Research, OR) para integrar objetivos de conservación de la biodiversidad en sus modelos de planificación. La investigación realizada en portales de búsqueda como ISI Web of Science, permitió seleccionar ciento setenta y nueve referencias publicadas en los últimos 30 años que se han categorizado y evaluado de acuerdo con diferentes atributos como componentes del modelo, elementos relacionados con la gestión forestal o cuestiones de biodiversidad. Los resultados muestran que se han aplicado muchas de estas técnicas de OR para enfrentar esta cuestión. En esta colección de artículos se han identificado hasta 18 herramientas como las técnicas más utilizadas, divididas en cuatro grandes grupos (optimización clásica, heurísticas, aplicaciones multicriterio y otras técnicas). Asimismo, se ha analizado la evolución temporal del uso de una u otra técnica, así como las posibles preferencias de algunos países al seleccionar alguna de ellas. Finalmente, se deben destacar dos tendencias claras en este conjunto de documentos: en primer lugar, la creciente incorporación de herramientas de análisis espacial en estos modelos de investigación operativa y, en segundo lugar, el desarrollo de modelos híbridos, que combinan diferentes técnicas para resolver este tipo de problemas. Con relación a lo anterior, los diferentes métodos de gestión forestal se habían orientado tradicionalmente casi exclusivamente hacia diferentes producciones tangibles, dejando de lado servicios que no disponen de precio de mercado, como la conservación de la biodiversidad. Sin embargo, en los últimos años esta tendencia se ha revertido, lo que ha provocado que productos como la producción de madera hayan perdido peso en comparación con la consideración de otros servicios ecosistémicos. En este sentido, una de las estrategias desarrolladas en muchos montes consiste en proponer una batería de posibles alternativas selvícolas (considerando diferentes formas de masa y figuras de protección) frente a los sistemas de corta tradicionalmente empleados. Además, se han ido introduciendo diferentes objetivos de distinta naturaleza atendiendo a criterios de producción, técnicos, sociales y ambientales. Sin embargo, como resulta obvio, existirá cierto grado de conflicto entre ellos y para analizar este conflicto se propone recurrir al diseño de matrices de pagos. El resultado de estas matrices justificará la necesidad de recurrir a técnicas multicriterio, que permiten incorporar las preferencias de centros decisores. En este caso concreto, se realizaron varias interacciones con dos centros decisores. Por un lado, estas interacciones van desde la selección de criterios hasta la asignación de pesos preferenciales para cada criterio hasta que se identifica la mejor solución entre un conjunto de alternativas posibles. Por otro lado, se han introducido las preferencias respecto al tratamiento selvícola a emplear teniendo en cuenta las particularidades de cada unidad de gestión. El procedimiento analítico presentado se basa en tres variantes de la técnica de programación por metas, mediante el desarrollo de tres modelos aplicados en un caso de estudio. El caso de estudio elegido es el "Pinar de Valsaín", ubicado en la provincia de Segovia. El Pinar cuenta con una larga tradición en la producción de madera y una creciente preocupación por temas de conservación, que ha aumentado debido a la presencia de especies emblemáticas como el buitre negro y, recientemente con la inclusión de parte del Pinar dentro del Parque Nacional Sierra de Guadarrama. La metodología propuesta permite adaptar este cambio de prioridades e introducir diferentes aspectos relacionados con la conservación de la biodiversidad. Por último, los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral permiten obtener soluciones que son aceptables para el centro decisor al tiempo que se estiman los costes de oportunidad físicos y económicos (en volumen de madera y euros respectivamente) de las medidas de conservación introducidas. ----------ABSTRACT---------- The integration of biodiversity into forest management has traditionally been a challenge for many researchers and practitioners. First, we have provided a survey of forest management papers that use different Operations Research (OR) methods in order to integrate biodiversity objectives into their planning models. One hundred and seventy-nine references appearing in the ISI Web of Science database in the last 30 years have been categorized and evaluated according to different attributes like model components, forest management elements, or biodiversity issues. The results show that many OR methods have been applied to deal with this challenging objective. Up to 18 tools have been identified as the most used techniques, divided into four large groups (classic optimization, heuristics, multicriteria applications and other techniques). Likewise, the temporal evolution of the use of one or another technique has been analyzed, as well as the possible preferences by countries when selecting one of them. Finally, two clear trends in this set of papers should be highlighted: the incorporation of spatial analysis tools into these operational research models and, second, the setting up of hybrid models, which combine different techniques to solve this type of problems. In relation to the above, the different methods of forest management had traditionally been oriented almost exclusively towards different tangible productions, leaving aside services that do not have a market price, such as biodiversity conservation. However, in recent years, this trend has reversed and outputs such as wood production have lost weight compared to the consideration of other ecosystem services. In this sense, one of the strategies developed in many forests consists in proposing a set of possible silvicultural alternatives (considering different stands´ structure and protection figures) compared to the cutting system traditionally used. In addition, different objectives of different nature have been introduced, according to production, technical, social and environmental criteria. However, as is obvious, there will be some degree of conflict between them and to analyze this conflict it is proposed to resort to the design of pay-off matrices. The result of these matrices will justify the need to resort to multicriteria techniques, which allow us to incorporate the preferences of decision-making centers. In this specific case, several interactions were carried out with two different decision makers. On the one hand, these interactions range from the selection of criteria to the allocation of preferential weights for each criterion until the best solution is identified among a set of possible alternatives. On the other hand, the preferences regarding the best silvicultural treatment to be used have been introduced taking into account the particularities of each management unit. The analytical procedure presented is based on three variants of the goal programming technique, through the development of three models applied in a case study. The case study chosen is the "Pinar de Valsaín", which is located in the province of Segovia. The Pine forest has a long tradition in timber production and a growing concern for conservation issues, which has increased recently, due to the presence of emblematic species such as the black vulture and, few years ago, with the inclusion of certain area of the Pine forest within the Sierra de Guadarrama National Park. The proposed methodology allows adapting this change of priorities and introducing different aspects related to the biodiversity conservation. Finally, the results obtained in this Doctoral Thesis allow us to obtain solutions that are acceptable for decision makers, while estimating the physical and economic opportunity costs (in timber volume and Euros respectively) of the conservation measures introduced.

Funding Projects

TypeCodeAcronymLeaderTitle
Horizon 2020691149SuFoRunCONSORCI CENTRE DE CIENCIA I TECNOLOGIA FORESTAL DE CATALUNYAModels and decision SUpport tools for integrated FOrest policy development under global change and associated Risk and UNcertainty

More information

Item ID: 56829
DC Identifier: http://oa.upm.es/56829/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:56829
DOI: 10.20868/UPM.thesis.56829
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 16 Oct 2019 06:43
Last Modified: 16 Apr 2020 22:30
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