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Ecosistemas y recursos agropecuarios

versión On-line ISSN 2007-901Xversión impresa ISSN 2007-9028

Ecosistemas y recur. agropecuarios vol.7 no.3 Villahermosa  2020  Epub 08-Nov-2021

https://doi.org/10.19136/era.a7n3.2532 

Artículos Científicos

Almacenamiento de carbono en la biomasa aérea de agrosistemas tropicales en Tabasco, México

Carbon storage in aboveground biomass of tropical agrosystems in Tabasco, Mexico

Alfredo Isaac Brindis-Santos1  3 
http://orcid.org/0000-0002-7886-6002

Rufo Sánchez-Hernández2 
http://orcid.org/0000-0002-4385-4837

Ena Edith Mata-Zayas3  * 
http://orcid.org/0000-0001-7673-3081

David Jesús Palma-López4 
http://orcid.org/0000-0002-9606-0379

Facundo Sánchez-Gutiérrez5 
http://orcid.org/0000-0001-8992-6376

Luisa del Carmen Cámara-Cabrales3 
http://orcid.org/0000-0001-7843-8158

1Facultad de Ciencias Agrícolas, Campus IV. Universidad Autónoma de Chiapas. Entronque Carretera Costera y Huehuetán Pueblo CP. 30660. Huehuetán, Chiapas, México.

2División Académica de Ciencias Agropecuarias. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Carretera Villahermosa-Teapa Km. 25 R/A La Huasteca, Segunda Sección. CP. 86280. Villahermosa, Tabasco, México.

3División Académica de Ciencias Biológicas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Carretera Villahermosa-Cárdenas Km. 0.5 S/N, Entronque a Bosques de Saloya. CP. 86150. Villahermosa, Tabasco, México.

4Colegio de Postgraduados, Campus Tabasco. Periférico Carlos A. Molina s/n. CP. 86500. Cárdenas, Tabasco, México.

5Facultad Maya de Estudios Agropecuarios. Universidad Autónoma de Chiapas. Carretera Catazajá-Palenque Km4. CP. 29980. Catazajá, Chiapas, México.


RESUMEN.

El secuestro de carbono en la biomasa aérea de los agrosistemas es una alternativa para mitigar el cambio el cambio climático y la regulación climática. Hay 102 000 ha de palma de aceite (Elaeis guineensis J.) establecidas en el sureste mexicano, las cuales tienen potencial de secuestro de carbono (C). El objetivo del estudio fue estimar el almacenamiento de C en la biomasa aérea de los agrosistemas de palma de aceite de cinco, ocho y 18 años, pastizales y vegetación secundaria ubicados en la Sierra de Tabasco, México. La biomasa aérea total (BAT) en los agrosistemas de palma de aceite (PA) y vegetación secundaria (VS) se calcularon con ecuaciones alométricas, mientras la cantidad de C almacenada se estimó por interpolación. Para estimar el contenido de C en pastizales (PZ), se realizó una interpolación a partir de la producción de materia seca. La BAT más alta en los agrosistemas de palma de aceite se observó en PA18 con 106 Mg ha-1, seguido de PA8 y PA5, con 61 y 48 Mg ha-1, respectivamente. La captura de C se estimó en 60.05, 28.54 y 19.19 Mg C ha-1, respectivamente. La vegetación secundaria registró los valores más altos de BAT y C total, mientras que los pastizales mostraron los valores más bajos. La BAT de los agrosistemas de PA funciona como grandes reservas de C con respecto a los PZ, pero menores cuando se compara con VS.

Palabras clave: Agrosistemas tropicales; biomasa aérea; ecuaciones alométricas; palma de aceite

ABSTRACT.

Carbon sequestration in aboveground biomass from agrosys-tems is an alternative for Global Climate Change mitigation and climate regulation. There are 102 000 ha of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) established in the Mexican southeast, these palms have potential for carbon sequestration (C). The aim of this study was to estimate the C storage in the aerial biomass of oil palm agrosystems (from five, eight and 18 years old), pastures and secondary vegetation from the Sierra de Tabasco, Mexico. Total aerial biomass (BAT) in oil palm (PA) and secondary vegetation (VS) agrosystems was calculated using allometric equations, whereas the amount of C stored was estimated by an interpolation. To estimate C contents in pastures, an interpolation was estimted from dry matter production. The highest BAT values of oil palm were observed in PA18 agrosystems with 106 Mg ha-1, followed by PA8 and PA5, with 61 and 48 Mg ha-1, respectively. Capture of C is estimated of 60.05, 28.54 and 19.19 Mg C ha-1 respectively. The VS recorded the highest values of BAT and total C, while the pastures shown the lowest values. It is concluded that the BAT of the agrosystems of PA function as major C stores regarding to pastures, but lower compared to VS.

Key words: Aerial biomass; allometric equations; oil palm; tropical agrosystems

INTRODUCCIÓN

La biomasa aérea en sistemas forestales, sistemas agroforestales y sistemas agrícolas es necesaria para usos comerciales (madera, fibra, biocombustibles, entre otras) y para evaluar los cambios de uso del suelo con respecto a los flujos del ciclo del carbono (C) (Aholoukpè et al. 2018, Fernandes et al. 2018). La evaluación del almacenamiento de C en sistemas agrícolas y cultivos perennes ha tomado cada vez más importancia ante la preocupación por reducir los gases de efecto invernadero que ocasionan el calentamiento global (Chávez-Aguilar et al. 2016, Salvador-Morales et al. 2019). La producción de biomasa aérea es una alternativa para la regulación del clima a través del secuestro del dióxido de carbono (CO2), ya que la biomasa refleja las condiciones sanitarias y ambientales en un agrosistema (Sinha et al. 2015). La absorción de CO2 mediante la fotosíntesis es un proceso biótico de las plantas y al mismo tiempo funcionan como almacén de carbono a través de la parte leñosa, hojas y raíces, que posteriormente se convierten parcialmente en materia orgánica (Avendaño et al. 2009).

En el estado de Tabasco, México, la presión ejercida por las actividades antrópicas entre 1965 y 1996, ocasionaron la pérdida de biodiversidad en ecosistemas tropicales, así como la disminución de la superficie boscosa (Vargas-Simón et al. 2019). Esta situación ha favorecido el crecimiento de pastizales y cultivos perennes en la región. Entre estos cultivos, la palma de aceite (Elaeis guineensis Jacq.) ha tenido un incremento del 30% de superficie en los últimos 11 años en el sureste mexicano, por lo que la superficie de este cultivo pasó de ocupar 30 034.77 ha en el 2007 a 101 753.22 ha en el 2018 (SIAP 2019). Sin embargo, esta expansión ha provocado controversias con relación a los impactos sociales y ambientales que trae consigo su cultivo (Ávila y Ávila 2015, Isaac-Márquez et al. 2016). Por ejemplo, se argumenta que el óxido nitroso (N2O) es el gas de efecto invernadero que más se libera durante la etapa del ciclo de vida del cultivo de palma (30 años) por el exceso de la aplicación de fertilización nitrogenada (Chase et al. 2010, Rivera-Méndez et al. 2017). Por otro lado, una plantación de E. guineensis Jacq. Funciona como sumidero de C, y puede ayudar a contrarrestar el efecto provocado por el N2O (Lamade y Bouillet 2005, Pulhin et al. 2014). En este mismo sentido Kotowska et al. (2015) argumentan que a partir de la biomasa de la palma de aceite (estípite, hojas y raíces) se puede almacenar hasta 78 Mg C ha-1. Mientras que Pulhin et al. (2014) reportaron un potencial del cultivo de 55 Mg C ha-1 capturado en la biomasa aérea. En México son escasos los estudios para estimar el potencial de captura de C en palma de aceite. Un estudio para medir la biomasa y el C capturado en palma de aceite de 12 años mostró un potencial de almacenamiento promedio de 76.18 ± 0.047 Mg C ha-1 y tasa media de fijación anual de 6.53 Mg C ha-1 (Ramos-Escalante et al. 2018).

Actualmente, el empleo de ecuaciones alométricas para estimar la biomasa aérea de las palmas, representa una alternativa más factible que el uso de métodos destructivos, ya que permiten evaluar la tasa de crecimiento y la producción de materia seca; lo que facilita el seguimiento a largo plazo y contribuye a mitigar la liberación de CO2 a la atmósfera debido a que no hay derribe de las palmas (Aholoukpè et al. 2013, Aholoukpè et al. 2018). En contraste, los métodos de muestreo directos implican procedimientos complicados, destructivos y costosos, que además son sensibles a la variación individual, debido al número limitado de palmas que se utilizan (Kho y Jepsen 2015). Dado que E. guineensis Jacq. es un cultivo de interés agrícola y ambiental, resulta relevante estimar la cantidad de biomasa aérea que produce, así como el potencial de captura de C de este cultivo a través del tiempo. Por lo tanto, el objetivo del estudio fue estimar la biomasa aérea total y la cantidad de Carbono almacenado en el agrosistema de palma de aceite y comparar ambas variables con pastizales cultivados, debido a que son el uso de suelo dominante en la zona.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

El trabajo se realizó en los municipios de Jalapa y Tacotalpa, ubicados en la región de la Sierra en el estado de Tabasco, México. El área de estudio se ubica en la provincia fisográfica Llanura Costera del Golfo del Sur y está conformada por planicies y terrazas (Zavala-Cruz et al. 2016). Tiene una extensión de 7 080 ha, entre las coordenadas 17o 31’ 57”, 17o 47’ 44” LN y 92o 42’ 55”, 92o 54’ 22 LO. Limita al norte con los municipios de Macuspana y Centro, al sur y al este con el estado de Chiapas y al oeste con los municipios de Teapa y Centro (INEGI 2017). La geomorfólogia del área se forma por relieve modelado de Terrazas y Lomeríos, dominados por procesos de erosión e intemperización, asociados a rocas sedimentarias detrítica y brecha andesítica de edad entre Terciario (Paleoceano) y Cuaternario (Pleistoceno), con alturas de 7 a 70 msnm y pendientes menores de 30% (SGM 2008, Zavala-Cruz et al. 2016). La hidrología está conformada por las cuencas de los ríos Grijalva, Pichucalco, Teapa, Puyacatengo, Puxcatán, Chinal, La Sierra y Tacotalpa (INEGI 2017). El clima se caracteriza por ser cálido húmedo con abundantes lluvias en verano Am(f) en Jalapa y cálido húmedo con lluvias todo el año Af(m) en Tacotalpa, con precipitación media de 2 500 a 4 500 mm por año, y temperatura media de 26 oC (Palma-López et al. 2007, INEGI 2017). Se seleccionaron agrosistemas de palma de aceite (PA) de diferentes edades, vegetación secundaria o acahuales (VS) y pastizales (PZ).

Selección de sitios de muestreo

Para seleccionar los sitios de muestreos, se consideró el estudio geopedológico a escala 1:50 000 elaborado por Brindis-Santos et al. (2020) del área de estudio. Los suelos predominantes desarrollan tres horizontes genéticos A/B/C de grupos Luvisoles (LV) y Lixisoles (LX), dominado anteriormente por pastizal de Brachiaria humidicola (Rendle Schweickt) según información proporcionada por los productores. Pero con apoyo federal, en el año de 1997 estos paisajes fueron sustituidos por el cultivo de palma de aceite (E. guineensis). Las unidades de muestreo (UM) seleccionadas fueron: plantaciones de palma de aceite E. guineensis de cinco años (PA5), de ocho años (PA8) y de 18 años (PA18), pastizales de más de 20 años (PZ) y como tratamiento control vegetación secundaria de 20 años (VS). La VS se consideró la más cercana a la vegetación original y, por lo tanto, la más cercana al tiempo cero, esto debido a que entre 1973 y 2003 se perdió el 80% de la vegetación original de selva alta perennifolia (Salazar-Conde et al. 2004). Cada unidad de muestreo (UM) contó con cuatro repeticiones distribuidas al azar en el área de estudio.

Muestro de vegetación

En cada UM se establecieron cuadrantes de 1 200 m2 (20 x 60 m) donde se realizó un inventario de especies arbóreas y se midió el diámetro y la altura. El diámetro normal (1.3 m sobre el suelo) se midió con una cinta diamétrica, mientras que la altura se estimó mediante una pistola Haga. Cada UM de E. guineensis estuvo conformada por 12 palmas distanciadas a 9 m entre si, con un arreglo topológico conocido como tres bolillos, que significa una disposición en forma de triángulo equilátero. Para el caso de la VS el diámetro normal mínimo (diámetro natural DN) fue mayor o igual de 7 cm, de acuerdo con lo sugerido para captura de carbono en bosques tropicales (Rügnitz et al. 2009, Cerda et al. 2013, PMC 2016). Durante el inventario en la VS a cada individuo se le asignó un número y fueron marcados con etiquetas de aluminio, las cuales se sujetaron evitando dañar los arboles; se registraron los nombres comunes de las especies. Se colectaron especímenes botánicos (hoja, tallo, flor y frutos) para determinar los nombres científicos por especialistas del Herbario de la División Académica de Ciencias Biológicas de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Para el muestreo del PZ, se utilizó un marco cuadrado de 1 m2 (100 cm x 100 cm). El proceso consistió en soltar de forma aleatoria el marco dentro de la parcela de 20 m de ancho por 60 m de largo equivalente a 1 200 m2 (Cerda et al. 2013) en cuatro repeticiones. En seguida se procedio a cortar con tijeras el material vegetativo total a ras del suelo y se registró su peso fresco. De cada muestra fresca se obtuvieron sub-muestras de aproximadamente (200 g) que se guardaron en bolsas de papel estraza previamente etiquetadas, las cuales se transportaron al Laboratorio de suelos, plantas y aguas del Colegio de Postgraduados, Campus-Tabasco. El secado de los pastos se realizó en una estufa de aire forzado a 60oC hasta obtener peso constante, para luego determinar la diferencia del porcentaje de materia seca, entre los pesos iniciales y finales de las muestras (Rügnitz et al. 2009).

Estimación de Carbono de la biomasa aérea en palma de aceite

Para cuantificar el carbono de la biomasa aérea asociada a la palma de aceite se utilizó la ecuación alométrica propuesta por Ramos-Escalante et al. (2018), la cual se describe como: B = 98.349*h+737.41, en donde B es la biomasa aérea estimada (kg árbol-1), h es la altura total en m y para las hojas se estimó como el equivalente al 65% de la biomasa del estípite (Brown 1997). Con la finalidad de determinar el porcentaje de C en cada parte fisiológica de la palma de aceite, se obtuvieron muestras del estípite (1.3 m sobre el suelo) y de las hojas 9, 17 y 25 de cada planta (Ng, 2003b), se seleccionaron seis foliolos de la parte media (tres de ambos lados) y una fracción de 5 cm de raquis (RQ) de la parte central de la hoja. El contenido de C en las muestras de biomasa (tallo y hojas) se determinó con un analizador automático de C y N (Perkin Elmer, Serie II, 2400).

Estimación de Carbono de la biomasa aérea en Vegetación Secundaria

Para determinar el C de la biomasa arbórea de la vegetación secundaria (VS), se utilizó la ecuación B = 0.0673 X (rD2H) 0.976 propuesta por Chave et al. (2014), en donde B es la biomasa aérea estimada (kg árbol-1), D es el diámetro normal (cm), H es la altura total en m, y r es la densidad de la madera en g cm-3. Los valores de densidad de la madera se obtuvieron a partir de la Global Wood Density Database (Zanne et al. 2009, Ordoñez et al. (2015). Para el cálculo del contenido de C en la biomasa arbórea de PA y VS, se empleó la fórmula propuesta por el IPCC (2003): C = B*FC, dónde C es el carbono en la biomasa arbórea (kg), B es la biomasa arbórea (kg) y FC Fracción de C (0.05).

Estimación de Carbono de la biomasa en pastizales

Para estimar el contenido de C en la vegetación no arbórea PZ, se utilizó la fórmula propuesta por Rügnitz et al. (2009). El cual se calcula a partir del tamaño del marco (100 cm x 100 cm) convirtiendo las unidades de muestro de kg C a T C mediante la siguiente formula:

ΔCBN(t  C  ha-1)=(1000m2|1m2)  x(ΔC  BNmuestras|nu'mero  de  muestras)/1000

Donde: ΔCBN = Cantidad de carbono en la biomasa de vegetación no arbórea (t C ha-1), Δ CBN muestras = sumatoria de la cantidad de carbono de todas las muestras, (Kg C m-2), Factor 1000 = conversión de las unidades de la muestra de kg MS a t MS y Factor 10000 = conversión del área a hectárea. Con base en los resultados de C en los tratamientos, se realizaron extrapolaciones para estimar la cantidad de C ha-1 y la tasa de fijación anual.

Análisis de los datos

Para determinar significancia estadística en el almacenamiento de carbono en los diferentes tratamientos, los datos fueron analizados mediante estadística paramétrica, realizando un análisis de varianza (ANOVA) y pruebas de media por Tukey con un nivel de significancia de p < 0.05, usando el paquete estadístico Statgraphics® centurión XVI.

RESULTADOS

Estimación de la biomasa área en la palma de aceite

La biomasa aérea total (BAT) promedio en PA fue de 1.44 ± 0.6 Mg planta-1 en el PA5 años, 1.83 ± 0.9 Mg planta-1 en PA8 años y 3.16 ± 1.2 Mg planta-1 en el PA18 años, correspondientes a 48, 61 y 106 Mg de BAT ha-1, respectivamente (Tabla 1 y Figura 1). Las menores cantidades de BAT se encontraron en PA5 y PA8 años, y el mayor valor fue en PA18 años indicando que la mayor BAT se encuentra en plantas adultas. Esto ocurre, a pesar de que el diámetro normal (DN) promedio del PA5 y PA8 años son superiores respecto al PA18 años (Tabla 1).

Tabla 1 Datos dasométricos en tres edades de palma de aceite Elaeis guineensis Jacq. En la región Sierra de Tabasco, México (Valor de las medias ± desviación estándar). 

Edad (Años) DN (cm) Ap (m) BAT (Mg) C total (%) Mg C ha-1
5 79.5 ± 5.7 1.4 ± 0.03 1.44±0.6 39.5 ± 7.5 348.8 ± 1.3
8 81.1 ± 8.1 3.8 ± 0.58 1.83±0.9 47.2 ± 9.0 520.2 ± 26.9
18 74.1 ± 6.6 12.0 ± 0.71 3.16±1.2 50.2 ± 10.5 1091 ± 39.9

n = 12 plantas por edad de la plantación. El porcentaje de carbono total, se obtuvo a partir de una muestra del tallo. Diámetro normal (DN), Altura de plantas (Ap), biomasa aérea total (BAT). La cantidad de C por planta se obtuvo a partir de la estimación de biomasa del tallo.

Figura 1 Estimación de la biomasa aérea total en agrosistema tropicales en Tabasco, México. Letras diferentes entre agrosistemas representa diferencia significativa (p < 0.05). PA5 = palma de aceite de cinco años; PA8 = palma de aceite de ocho años; PA18 = palma de aceite de dieciocho años; VS = vegetación secundaria y PZ = pastizales. 

Biomasa aérea y potencial de captura de C en palma de aceite de diferentes edades

La estimación del porcentaje de C en el agrosistema de E. guineensis, mostró que el mayor porcentaje se observa en los estípites (EST) con respecto a los foliolos (FL) y el raquis (RQ); en PA5 años fue de 39.7%, en PA8 años de 45.9% y en PA18 años de 54.9% (Tabla 2). Mientras tanto, los FL de las plantas de PA5 registraron mayor porcentaje de C con 51.3% y los valores más bajos fueron en PA8, similar con las PA18 años entre 36.7 a 38.8% (Tabla 2). En el RQ los promedios fueron los más bajos y oscilaron entre el 27% en PA5 hasta 28.6% en PA18 años (Tabla 2).

Tabla 2 Contenido de Carbono (%) en diferentes partes fisiológicas de la palma de aceite en Tabasco, México (media ± desviación estándar). 

Edad (años) EST FL RQ
5 39.7 ± 8.7 51.3 ± 3.8 27.0 ± 5.6
8 45.9 ± 5.5 36.7 ± 8.3 25.6 ± 10.4
18 54.9 ± 6.5 38.8 ± 9.1 28.6 ± 5.0

Abreviaturas: Estípite (EST), Foliolos (FL), Raquis (RQ), n12 = número de plantas por cada edad de plantación.

El agrosistema de palma de aceite, tiene un potencial de captura de C de 19.20 Mg C ha-1 en PA5, 28.55 Mg C ha-1 en PA8 y 60.08 Mg C ha-1 en PA18; el 62% se concentra en el tallo (Estípite) y el 48% en las hojas (Tabla 2). La tasa media de fijación anual de carbono fue de 3.9 Mg C ha-1 en PA5; 9.5 Mg C ha-1 en PA8, y 6.1 Mg C ha-1 en PA18 años (Figuras 1 y 2).

Figura 2 Carbono almacenado en la biomasa de agrosistemas tropicales. Letras diferentes entre tratamientos representan diferencia significativa (p = 0.05). PA5 = palma de aceite de cinco años; PA8 = palma de aceite de ocho años; PA18 = palma de aceite de dieciocho años; VS = vegetación secundaria y PZ = pastizal. 

Biomasa y carbono en la vegetación secundaria

En la vegetación secundaria (VS) la biomasa aérea total se obtuvo a partir de una muestra de 196 árboles correspondientes a 14 familias, y se encontraron cuatro especies más frecuentes: Thevetia ahouai, Vochysia guatemalensis J.D. Smith, Alibertia edulis y Enterolobium cyclocarpum, cuyos diámetros variaron de 7.6 a 76 cm; el 80% se concentró en las clases diamétricas de 7 a 34 cm (Figura 3). En relación con la altura, la mayoría se concentran en las clases de 5 a 11 m, 12 a 17 m y 30 a 35 m, en estas tres clases se concentró el 76% del total de los árboles (Figura 4). La VS registró la mayor cantidad de biomasa aérea total de los cinco tipos de agrosistemas muestreados, con un total de 143.65 Mg ha-1 correspondiente a un secuestro de C de 72 Mg ha-1 durante 20 años, lo cual significa un almacenamiento de C de 3.6 Mg C ha-1 año-1 (Figuras 1 y 2).

Figura 3 Número de árboles tropicales distribuidos por clase diamétrica en vegetación secundaria. 

Figura 4 Número de árboles tropicales distribuidos por clases de altura en la vegetación secundaria. 

Biomasa y carbono en pastizales

La biomasa aérea del tratamiento PZ corresponde al pasto mejorado Brachiaria humidicola como monocultivo de más de 20 años, cuyo uso principal ha sido para alimentación de ganado bovino en pastoreo extensivo. Los datos obtenidos muestran niveles de biomasa de 2.9 hasta 3.3 Mg ha-1 correspondiente a 1.6 Mg C ha-1 en promedio. Este sistema tiene muy baja tasa de fijación anual con 0.08 Mg C ha-1; por lo tanto, es el agrosistema con menor capacidad de fijar C almacenado en la biomasa aérea total (Figura 1 y 2).

DISCUSIÓN

La agricultura, y los cambios en el uso de suelo se encuentran entre los principales contribuyentes al Cambio Climático. Pero las prácticas agrícolas pueden potencialmente mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a través de mejores prácticas de manejo. Además, algunos agrosistemas perennes pueden almacenar C tanto en suelos como en la biomasa, lo que podría reducir las emisiones de GEI de la agricultura y contribuir a la mitigación del cambio climático (Ussiri y Lal 2017). El cultivo de la palma de aceite E. guineensis se ha expandido en los últimos años en el sureste de México, debido a la alta demanda que existe en el mercado por el aceite que de ella se obtiene (Isaac-Márquez et al. 2016, Abrams et al. 2019), y se estima que tiene potencial de captura de carbono ligado al potencial de formación de biomasa (Kho y Jepsen, 2015, Ramos-Escalante et al. 2018). En este estudio, se presentan las estimaciones de biomasa aérea y Carbono almacenado en agrosistemas de palma de aceite, y se compara con los valores estimados de vegetación se cundaria (como control) y pastizales, uso de suelo dominante en la zona. Además, se consideró como control la VS, debido a la pérdida de bosques tropicales en el área de desarrollo de las plantaciones de palma de aceite.

Biomasa aérea total en PA

La BAT por planta se incrementó con la edad del cultivo (Tabla 1). En las PA5 y PA8 años se presentaron los valores más bajos en la BAT entre 45.50 y 57.80% respectivamente, con respecto a los 3.16 ± 1.2 Mg planta-1 en PA18 años. Los mayores contenidos de biomasa sobre el suelo se tuvieron en palmas adultas influyendo en mayor proporción la altura; debido a que el crecimiento en diámetro de esta oleaginosa tiene lugar en los primeros 3 y 4 años de edad, durante la formación de la base del tallo cuyo diámetro ya no aumentará una vez que haya alcanzado entre 40 y 60 cm de DN (Aholoukpè et al. 2013, Aholoukpè et al. 2018). Lo anterior, quedo de manifiesto en el valor promedio en altura de 12.0 ± 0.71 m en las PA18, que fue superior con respecto a las PA5 con 1.4 ± 0.03 m y PA8 años con 3.8 ± 0.58 m (Tabla 1). Estudios realizados en Sudamérica (Goodman et al. 2013) y en Malasia (Asari et al. 2013, Sanquetta et al. 2015) sugieren que la biomasa aérea se correlaciona de forma significativa con la edad y la longitud del tallo, similar a lo encontrado en el presente estudio. Mientras que Ramos-Escalante et al. (2018) en el soconusco, Chiapas, en la biomasa aérea de un sistema de aproximadamente 12 años, encontraron que la BAT fue de 1 104.34 ± 87.85 kg planta-1. Resultados que son similares a los tratamientos en el cultivo en PA5 y PA8 años cuando el agrosistema tiene una edad joven. En tanto que Aranda-Arguello et al. (2018) estimaron la biomasa aérea promedio en palmas de 12 años en diferentes regiones de Chiapas en 1 877.3 kg planta-1, valores que son similares a los encontrados en PA5 y PA8 años, pero por debajo de los 3.16 Mg por planta-1 obtenido en PA18 años (Tabla 1). Al respecto, Khalid et al. (1999) mencionan que en plantaciones de palma de aceite de 23 años con diámetro natural (DN) en promedio de 43 cm y altura total de 7.48 m con método directo, tuvieron en promedio 627 kg planta-1. Lo que contrasta con los promedios obtenidos en la presente investigación cuando tienen una edad de PA5, PA8 y PA18 años; pero las variables de DN y altura están por debajo del promedio en el presente estudio (Tabla 1), por lo tanto, pudieran estar influyendo en el resultado antes mencionado. Otro factor decisivo es el crecimiento del estípite de la planta depende del origen genético de la palma (Ng et al. 2003a, Aholoukpè et al. 2018). En este mismo sentido Aholoukpè et al. (2018) argumentan que la variedad de DLM Deli × La Mé genotype, con edad entre 16 y 29 años, tienen una altura entre 3.8 y 9.2, valores que son similares a las encontradas por Khalid et al. (1999), lo cual explicaría los bajos contenidos en la biomasa aérea con respecto a las palmas de nuestro estudio. De acuerdo con Morel et al. (2011) el cultivo de E. guineensis después de los 20 años empieza con la abscisión de las bases peciolares, lo que según Khalid et al. (1999) representa alrededor del 22% de la biomasa del tallo. Lo que también podría explicar los bajos contenidos en la biomasa aérea en E. guineensis después de la edad de 20 años.

La edad de la PA y la biomasa aérea total por unidad de superficie

Con respecto a la edad del cultivo, se observó un incremento de la BAT (Figura 1), pasando de 48 a 61 Mg ha-1 en palmas jóvenes de cinco y ocho años, hasta alcanzar 106 Mg ha-1 a los 18 años. La BAT acumulada en las PA5 y PA8, es similar a los resultados de Kotowska et al. (2015) quienes reportan valores entre 37.3 y 47.3 Mg ha-1 en plantaciones de 15 años. Mientras que Asari et al. (2013) en plantaciones de entre 6 y 23 años reportan promedios de 27.67, 55.06 y 73.66 Mg ha-1 de BAT en plantaciones de producción intermedia, productiva y madura, respectivamente, por lo que los resultados de estos resportes son similares a los obtenidos en las palmas jóvenes (PA5 y PA8 años). De acuerdo con Corley et al. (1971) y Corley et al. (2003), las plantaciones menores a cinco años pueden alcanzar entre 85 y 90 Mg ha-1 de BAT, es decir 50% más que los resultados registrados para PA5 y PA8 (Kho y Jepsen 2015). Por su parte, Khalid et al. (1999) estimó en 85 Mg ha-1 la biomasa sobre el suelo en plantaciones de 23 años, quienes reportan que es el estípite el componente que contribuye con el 48% aproximadamente con respecto a la BAT; mientras que Sanquetta et al. (2015) reportaron resultados similares, con 90 Mg ha-1 en la BAT en la edad de 25 años. Al respecto, Klaarenbeeksingel (2009) menciona que la cantidad de biomasa aérea sobre las plantaciones de palma aceitera varían entre 50-100 Mg ha-1 hacia el final de la vida útil de la plantación (20-25 años), por lo que estos contenidos de BAT son similares a los 106 Mg ha-1 que se registraron en las plantaciones de PA18 años en esta investigación. La estimación de la biomasa área también ha sido calculada con herramientas de teledetección, con valores de 29.5 y 29.88 Mg ha-1 en plantaciones de entre uno y cinco años en África Occidental mediante imágenes satelitales IKONOS (Thenkabail et al. 2004); mientras que Morel et al. (2012) registraron promedios de BAT de 25.5 y 40 Mg ha-1 en plantaciones de cinco y 10 años, mediante el uso de imágenes ALOS PALSAR. En ambos casos, los valores fueron menores a los encontrados en esta investigación; sin embargo, sus resultados pueden ser producto de una subestimación derivada de la falta de verificación en campo, que corrobore la precisión de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) en la estimación de la BAT en plantaciones de palma de aceite.

Biomasa aérea y potencial de captura de C en palma de aceite

El almacenamiento de C en la biomasa de la palma de aceite depende principalmente de la edad, y se relaciona con factores edafoclimáticos (Leblanc et al. 2006, Lamade 2009). Los valores de la Figura 2, se calcularon a partir de una densidad de siembra 143 plantas ha-1 en las PA5, PA8 y PA18 años; lo cual permitió estimar el potencial de captura de C con valores de 19.19, 28.54 y 60.05 Mg C ha-1, respectivamente. Así como la tasa media fija anual de 3.84, 9.51 y 6.01 Mg C ha-1, respectivamente. Los valores y la tasa fija anual son similares a los 22.68 Mg C ha-1 en plantas jóvenes de siete años reportadas por Leblanc et al. (2006); así como 15.01, 23.6 y 53.0 Mg C ha-1, reportadas en plantaciones entre cinco y 16 años (Ng et al. 1968). Otro estudio realizado por Corley et al. (1971), reportan que a los cinco años E. guineensis, tiene un potencial de captura de 14.95, a los 8 años de 18.6 y a los 18 años de 36.0 Mg C ha-1. Mientras que Syahrinudin (2005) al evaluar el C en plantaciones de 10, 20 y 30 años; obtuvo valores promedios de 35.4, 41.7 y 55.3 Mg C ha-1, respectivamente. Ambos resultados se asemejan en los contenidos de C del presente estudio (Figura 2). En contraste, Pulhin et al. (2014) y Ramos-Escalante et al. (2018), argumentan que E. guineensis tiene un potencial de captura de C de 55.0 y 76.18 Mg C ha-1 en plantaciones de 9 y 12 años edad; valores que superan a lo observado en la presente investigación cuando el cultivo tiene una edad similar.

Los resultados sugieren que el cultivo de palma de aceite alcanza su punto máximo de captura de C entre los 8 y 18 años, donde la BAT alcanzó 29.0 y 60.0 Mg C ha-1 (Figura 2), respectivamente. Sin embargo, cuando, el cultivo supera la edad de 20 años empieza a disminuir su potencial de almacenamiento de C. Al respecto, Khalid et al. (1999) mencionan que a la edad de 23 años el cultivo captura alrededor de 41.7 Mg C ha-1; mientras que Henson (2003) indica que a los 25 años, la palma tiene un potencial de 25.7 Mg C ha-1; en tanto que Adachi et al. (2011) mencionan que a los 27 años este sistema almacena 18.3 Mg C ha-1 en la BAT, lo que correspondería a una disminución del 30, 60 y 70% , con respecto al valor de 60.0 Mg C ha-1 almacenado a la edad de 18 años. De acuerdo con Henson, (2004) y Smith et al. (2012) la palma de aceite tienen una vida económica de 25 a 30 años; por ello, la disminución en la captura de C en la BAT se atribuye a diversos factores: 1) disminuye la producción de frondas de forma natural; 2) las bases de las frondas se pierden debido a la separación en el tallo; 3) presencia de enfermedades (Hashim y Tey 2008, Morel et al. 2011) y 4) manejo menos intensivo, provocando menor rendimiento de racimo de fruto fresco (RFF). Aunque el presente estudio no cuenta con palmas de edad mayor a los 20 años, los estudios antes mencionados indican que este sistema disminuye su BAT entre los 25 y 30 años, lo que explicaría el valor encontrado en palmas de 18 años.

Almacenamiento de C en la biomasa aérea en la vegetación secundaria y pastizal

El pastizal fue el agrosistema que almacenó menos carbono total. En contraste, la vegetación secundaria (VS) fue la que mayor C contiene en la BAT (Figura 2). El pastizal fue significativamente menor en su contenido total de C en comparación con los agrosistemas de palma de aceite en diferentes edades, mientras que la VS mostró (p < 0.05) el mayor valor con 72 Mg C ha-1 en la biomasa aérea y con tasa fija anual de 3.6 Mg C ha-1 (Figura 2). Se encontraron diferencias estadísticas (p < 0.05) en el almacenamiento de carbono en biomasa aérea entre los agrosistemas evaluados. La VS presentó el mayor almacenamiento de carbono, seguido por las plantaciones de palma de aceite en diferentes edades (PA5 con 19.19, PA8 con 28.54 y PA18 con 60.05 Mg C ha-1). El pastizal fue el agrosistema que aportó la menor cantidad de carbono en la biomasa aérea con 1.6 Mg C ha-1 al compararlo con los otros sistemas evaluados, con tasa fija anual de 0.08 Mg C ha-1 (Figura 4). La VS presentó al valor de 72 Mg C ha-1 en la BAT (Figura 2). Estos resultados son similares a los reportados por Saldarriaga et al. (1988), Lapeyre et al. (2004) y Hughes et al. (2004). Al respecto Lapeyre et al. (2004) sugieren que las especies forestales cuyos DN son menores a 30 cm, son las responsables de almacenar hasta 62.1 Mg C ha-1 de BAT en sistemas de VS con edad de 20 años, lo que concuerda con los resultados obtenidos en las clases diamétricas encontradas en esta investigación. Mientras que Saldarriaga et al. (1988) reportaron valores de 75 y 84 Mg C ha-1 en sistemas de VS de 9 y 12 años respectivamente; y Hughes et al. (1999), indicaron que dichos sistemas, al alcanzar una edad de entre 16-20 años, pueden acumular una BAT de 88-269 Mg C ha-1.

Debido a la edad de la VS y a la diversidad de especies en este tipo de agropaisajes (Zamora-Crescencio et al. 2011, Carreón-Santos et al. 2014, López-Pérez et al. 2014), no es posible compararla con las plantaciones de palma de aceite a una edad específica. Sin embargo, se puede cuantificar las pérdidas de almacenamiento de C cuando se realiza la conversión de VS al cultivo de palma de aceite. A partir del valor en la captura de C en la VS se observó que cuando el cultivo de palma de aceite tiene una edad entre cinco y ocho años, el almacén de C disminuye en promedio 67% en la BAT; en contraste, cuando llega a una edad de 18 años, reduce solo el 16%, con respecto a los Mg C ha-1 reportados en la VS. Por otro lado, el cambio de uso de suelo de VS a PZ, los Mg C ha-1 disminuyen en un 100% (Figura 4). Es importante mencionar que el almacenamiento de C aumenta más del 100% en las tres edades evaluadas del agrosistema de palma de aceite, cuando se hace la conversión de pastizal a palma de aceite. Ante la expansión de las plantaciones de palma aceitera en el país, es importante cumplir con la regulación interna y llevar a cabo un manejo sustentable del cultivo. El establecimiento de nuevas plantaciones debe limitarse a sitios que ya han sido deforestados y convertidos a cultivos o pastizales, evitando la deforestación de bosques tropicales y vegetación secundaria.

CONCLUSIONES

La biomasa aérea de agrosistemas de palma de aceite de diferentes edades (PA) en la zona sierra de Tabasco, México fue mayor en las plantas de palma de aceite de 18 años (BAT igual a 106 Mg ha-1) con respecto a las palmas jóvenes de cinco y ocho años. Asimismo, se observó que la BAT aumenta con la longitud del estípite, debido a que los contenidos de BAT y reservas de C aumentan con la edad del cultivo. El almacenamiento de carbono de los agrosistemas de Palma de aceite, vegetación secundaria y pastizal fue diferente en cada sistema. El carbono de la biomasa aérea se almacenó principalmente en la VS (72 Mg C ha-1) debido a la diversidad de especies arbóreas presentes en este sistema; las palmas de aceite PA5, PA8 y PA18 almacenaron 19.19, 28.54 y 60.05 Mg C ha-1 respectivamente, superando al agrosistema de Pastizal que acumuló 1.6 Mg C ha-1 en la BAT.

AGRADECIMIENTOS

Al consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada a AIBS para estudios de posgrado. Al National Science Foundation Partnerships in International Research and Education (PIRE) por el financiamiento para el trabajo campo a través del proyecto “Sustentabilidad, Servicios Ecosistémicos y Desarrollo de la Bioenergía en las Américas”.

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Como citar: Brindis-Santos AI, Sánchez-Hernández R, Mata-Zayas EE, Palma-López DJ, Sánchez-Gutiérrez F, Cámara-Cabrales LC (2020) Almacenamiento de carbono en la biomasa aérea de agrosistemas tropicales en Tabasco, México. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios 7(3): e2532. DOI: 10.19136/era.a7n3.2532

Recibido: 13 de Marzo de 2020; Aprobado: 16 de Diciembre de 2020

*Autor de correspondencia: ena.mata@ujat.mx

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