Aplicación de la técnica Bosques Aleatorios (Random Forest) en la estimación del carbono orgánico del suelo en paisajes de montaña

Resumen

La estimación de la reserva de carbono orgánico del suelo (COS) es de gran importancia para el conocimiento del grado de fertilidad y del aporte de nutrientes para el sustento de las plantas, para evaluar la potencialidad del ecosistema como sumidero de carbono, y para ejercer acciones contra los efectos del cambio climático. Para estimar la reserva de COS se requiere el conocimiento de la variación espacial de variables edafológicas asociadas con el contenido relativo del carbono orgánico (%CO), el espesor de los horizontes (Esp A), la densidad aparente de los suelos (Dap) y el contenido de esqueleto grueso (%EG). Con la finalidad de estimar la reserva de CO en la capa superficial de suelos de paisajes de montaña en un sector de la Cordillera de la Costa Central en Venezuela, se realizaron evaluaciones utilizando el algoritmo de aprendizaje automatizado denominado bosques aleatorios (RF, random forest) en una superficie de 6.760 hectáreas. Con este método de máquina de aprendizaje o machine learning se evaluaron las variables relacionadas con la predicción del COS utilizando los datos de 130 sitios de muestreo y variables auxiliares derivadas de modelos digitales de elevación e imágenes de satélite de 15m de resolución espacial, para una representación a escala 1:50.000. El entrenamiento y la generación de los modelos RF arrojaron coeficientes de determinación (R2) de 0,963,  0,948,  0,932  y  0,946,  para  las variables %CO, Esp A, Dap y %EG, respectivamente; y la validación realizada con un conjunto de datos independientes arrojó un coeficiente de concordancia (CC) de 0,813, 0,593, 0,665, 0,855 para las variables consideradas, lo cual corresponde con una moderada a alta consistencia de los modelos base asociados con la estimación del COS. Los resultados indicaron que el método RF es capaz de estimar la distribución espacial de la reserva de COS, con variaciones desde 6,5 a 130 t ha-1 entre sectores con problemas de erosión y zonas con cobertura boscosa, lo que indicó que el método proporciona una apropiada estimación de la variabilidad espacial de la reserva de carbono orgánico en la capa superficial de los suelos de áreas montañosas.