Artículos

 

Evaluación del contenido de carbono en bosques del sur de Nuevo León

 

Carbon content evaluation in southern forests of Nuevo León

 

Oscar Alberto Aguirre-Calderón¹* y Javier Jiménez-Pérez¹

 

¹ Facultad de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma de Nuevo León. *Correo-e: oscar.aguirrecl@uanl.edu.mx

 

Fecha de recepción: 22 de junio de 2011
Fecha de aceptación: 20 de julio de 2011

 

RESUMEN

El reconocimiento de la importancia de los servicios ambientales que proporcionan los bosques y la necesidad de contar con métodos confiables para su evaluación constituyen la justificación del presente trabajo, cuyos objetivos fueron desarrollar métodos e instrumentos prácticos para realizar estimaciones del contenido de carbono en bosques del sur del estado de Nuevo León. Se diseñaron ecuaciones de biomasa en función del diámetro normal de la forma para Pinus pseudostrobus , P. teocote y Quercus spp. en bosques templados del sur de Nuevo León. Además, se determinó el contenido de carbono de las especies objeto de estudio, mediante un analizador de carbono orgánico. Los resultados permitieron la construcción de tarifas y tablas de biomasa así como del contenido de carbono; a partir de ellos se evaluó el carbono en el componente arbóreo de bosques mixtos de pino-encino, encino-pino y rodales puros de pino. El porcentaje de carbono en los individuos de P. pseudostrobus fue 50.35, en P. teocote 47.78 y en Quercus spp 48.43. Las tablas de contenido de carbono para rodales puros de pino se construyeron considerando diferentes índices de sitio. Las estimaciones del contenido de carbono fueron: pino-encino 45.24 Mg ha^-1, encino-pino 64.20 Mg ha^-1, de P. pseudostrobus 73.18 Mg ha^-1 y de P. teocote 47.01 Mg ha^-1.

Palabras clave: Índice de sitio, Pinus pseudostrobus, Pinus teocote , secuestro de carbono, servicios ambientales, Quercus spp.

 

ABSTRACT

The acknowledgement of the importance of environmental services that forests provide and the need to count on reliable methods to assess them are the reasons to accomplish the actual study, whose objectives were to develop methods and practical tools to estimate the carbon content of some forests at the South of Nuevo León State. Biomass equations based on the normal diameter (called DBH at height 1.30m) of the tree form for Pinus pseudostrobus, P. teocote and Quercus spp. were developed in temperate forests of Southern Nuevo Leon (NL). Likewise, it was estimated the carbon content of the tree species under study, using an organic carbon analyzer. Results allowed the construction of rates, biomass and carbon content tables, which were assessed by the amount of carbon in the tree component of mixed forests of pine-oak, oak-pine and pure pine stands. The carbon per cent content in dry weight in Pinus pseudostrobus trees was 50.35, in P. teocote 47.78 and in Quercus spp. 48.43. Carbon content site index tables were constructed for pure three pine species stands. Results of carbon content evaluation in different forest types were: pine-oak 45.24 Mg ha^-1, oak-pine 64.20 Mg ha^-1 of P. pseudostrobus 73.18 Mg ha^-1 and P. teocote 47.01 Mg ha^-1.

Key words: Site index, Pinus pseudostrobus, Pinus teocote , carbon sequestration, environmental services, Quercus spp.

 

INTRODUCCIÓN

Actualmente se reconoce la importancia de los bosques como un medio para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), causantes del cambio climático, en particular el bióxido de carbono (CO₂). Así, para contrarrestar, las múltiples instituciones nacionales y organizaciones globales desarrollan planes para preservar áreas naturales, mejorar el manejo forestal y establecer plantaciones que propicien el almacenamiento de carbono por periodos prolongados. De manera complementaria, se han presentado diversos métodos para la evaluación de la capacidad de captura de carbono en ecosistemas forestales, con objeto de valorar este servicio ambiental con procedimientos confiables y costo eficientes (Husch et al., 2003; Ravindranath y Ostwald, 2007; Van Laar y Akça, 2007; Hoover, 2008; Bigsby, 2009; Pretzsch, 2009). En este contexto, en México se han aplicado diversos metódos para estimar la biomasa y el carbono contenido en diversos ecosistemas forestales (De Jong et al . 1995; Ordónez et al ., 2001; Acosta-Mireles et al ., 2002; Pimienta et al. , 2007; Rodríguez-Laguna et al. , 2008; Balderrama et al. , 2008; Domínguez-Cabrera et al. , 2009; Návar, 2009; Figueroa-Navarro et al. , 2010).

El reconocimiento de la importancia de los servicios ambientales de los bosques y la necesidad de contar con métodos confiables para su evaluación constituye la justificación del presente trabajo, cuyos objetivos fueron desarrollar métodos e instrumentos prácticos para realizar estimaciones del contenido de carbono en bosques del sur de Nuevo León, para contribuir a su valoración y a la ejecución de proyectos que beneficien a las comunidades del área y, que a su vez, permitan un aprovechamiento diversificado y sustentable de los recursos forestales.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de investigación

El trabajo de campo se llevó a cabo en bosques puros de Pinus pseudostrobus Lindl. y P. teocote Schied. ex Schltdl. et Cham., así como en bosques mixtos de pino-encino o encino-pino de la Sierra Madre Oriental del sur de Nuevo León. El área se localiza entre 24°27'23'' y 24°32'51'' de latitud norte y 99°53'54'' y 100°01'34'' de longitud oeste, en el municipio de Galeana, NL; la precipitación media anual es de 430.3 mm y la altitud promedio es de 2,000 m.

 

Estimación de biomasa y contenido de carbono

En una primera fase se estimó la biomasa del componente aéreo de los árboles de Pinus pseudostrobus , P. teocote y Quercus s pp., mediante el derribo de 32 individuos de diferentes categorías diamétricas, en áreas con programas de manejo forestal autorizados. Cada uno se separó en sus componentes: fuste, ramas y follaje; se determinó el peso húmedo de estos últimos, el fuste fue seccionado en cuatro a ocho fragmentos de acuerdo al diámetro, con un peso máximo de 100 kg.

De las ramas y hojas se extrajeron tres muestras. En todos los casos se le determinó el peso húmedo. Posteriormente se colocaron en una estufa marca VWR modelo 1305U a una temperatura de 105°C, hasta alcanzar un peso seco constante. Con esos datos se calculó el peso seco total de los árboles, mediante la relación peso seco/ peso húmedo de cada componente. La suma de todos los pesos secos de los componentes constituyó la biomasa total del árbol.

Para formular las ecuaciones de biomasa se analizaron varios modelos de regresión que relacionan la biomasa con el diámetro normal. Con base en las ecuaciones de mejor ajuste se elaboraron tarifas de biomasa y contenido de carbono para árboles individuales de las especies investigadas, la variable independiente fue el diámetro normal.

El material vegetal se procesó con un equipo analizador de carbono (Solids TOC Analyzer) para calcular el contenido de carbono por especie, en el caso de los pinos y un valor promedio para los encinos.

Con los datos obtenidos de biomasa y carbono, en función del diámetro normal, se construyeron las tablas correspondientes para Pinus pseudostrobus y P. teocote, a partir de los modelos de crecimiento para rodales de densidad completa desarrollados por Aguirre (1991, 2010) para diferentes índices de sitio, los cuales incluyen los valores de edad, diámetro normal, altura dominante y media, área basal ha^-1 y volumen en pie, entre otras variables, para índices de sitio expresados por la altura dominante en metros a la edad base de 50 años.

 

Evaluación del contenido de carbono en ecosistemas forestales

Para evaluar el contenido de carbono en el área de estudio se establecieron sitios circulares de 400 m², distribuidos en áreas de bosques mixtos de pino-encino y encino-pino, así como en rodales puros de las dos especies de pino investigadas.

Se desarrollaron dos métodos, el primero se basó en la obtención de un registro diamétrico de cada uno de los individuos presentes en áreas con diversidad estructural y mezcla de especies, en rodales de Pinus pseudostrobus, P. teocote y Quercus spp. La estimación de la biomasa de árboles individuales se hizo con la ecuación de biomasa generada para cada especie, o las tarifas elaboradas a partir de éstas, que incluyen los datos de biomasa y carbono en función del diámetro. Se calculó la biomasa y contenido de carbono de individuos de diferentes categorías diamétricas y se sumaron los valores individuales para estimar los montos correspondientes por unidad de superficie.

El segundo método consistió en la estimación de los parámetros de interés mediante la aplicación de tablas de biomasa y contenido de carbono para rodales puros y coetáneos de Pinus pseudostrobus y P. teocote , las cuales incluyen datos de edad, número de árboles ha^-1 en ecosistemas de densidad completa, diámetro normal, área basal ha^-1, biomasa ha^-1 y contenido de carbono ha^-1, además corresponden a un grado de densidad 1.0 y a diferentes índices de sitio (IS). Por lo anterior, el contenido de carbono de un área determinada se determinó por el IS, de acuerdo con los modelos de Aguirre (1989; 2010), a partir de la estimación de la edad promedio y la altura dominante. El grado de densidad (GD) real de los rodales inventariados se calculó con la ecuación:

Donde:

GD = grado de densidad

Área basal real = valor obtenido en campo

Área basal de la tabla = valor de área basal de la tabla de biomasa y contenido de carbono para el índice de sitio correspondiente.

Dado que existe una relación lineal entre el área basal y el volumen, y también lo hay, entre el área basal y la biomasa, así como con el contenido de carbono de un rodal, basta multiplicar el grado de densidad por el dato de carbono de la tabla, a una edad determinada para conocer el carbono de cualquier área pura y coetánea de Pinus pseudostrobus y P. teocote.

 

RESULTADOS

Estimación de biomasa y carbono

La función que mejor ajuste presentó para la estimación de la biomasa en función del diámetro normal fue:

b = β₁ * d²

Donde:

b = biomasa (kg)

d = diámetro normal (cm)

β₁ = parámetro del modelo (Cuadro 1).

Los parámetros y estadísticos de ajuste de la ecuación se muestran en el Cuadro 1. En este se observa que la función es adecuada para estimar la biomasa a partir del diámetro normal, lo anterior se corroboró con el ajuste gráfico de la ecuación.

Respecto al contenido de carbono determinado con el analizador de carbono los resultados fueron Pinus pseudostrobus 50.35% , P. teocote 47.78% y Quercus spp 48.43 %.

 

Tarifa de biomasa y contenido de carbono

La tarifa de biomasa y contenido de carbono se construyó empleando la ecuación 2, de igual manera se obtuvieron los porcentajes de carbono en la biomasa de las especies estudiadas (Cuadro 2).

 

Tablas de biomasa y contenido de carbono

Las tablas de biomasa y contenido de carbono se generaron para los índices de sitio (IS) 21, 16 y 11, para la especie Pinus pseudostrobus (Cuadros 3, 4 y 5), y para los IS 21, 15 y 9 en el caso de P. teocote (cuadros 6, 7 y 8). En ambos taxa se observan diferencias en el carbono contenido en los rodales de grado de densidad 1.0, con distintos índices de sitio. A la edad de 50 años, rodales puros de P. pseudostrobus tienen valores de 109.47 Mg ha^-1, para el IS 21, mientras que en el IS 11, el carbono capturado es 66.14 Mg ha^-1. Los valores correspondientes para P. teocote son: 77.69 Mg ha^-1 en el IS 21 y de 29.81 Mg ha^-1 para el IS 9. Las diferencias entre las especies para un mismo índice de sitio (IS 21) se explican por el número de árboles y los diámetros normales, a la edad base de 50 años.

 

Evaluación del contenido de carbono en bosques

En los bosques mixtos se usaron los datos de árboles individuales y las tarifas de carbono construidas; para Pinus pseudostrobus y P. teocote se emplearon las tablas de contenido de carbono.

Bosque de pino-encino. Los resultados corresponden a un bosque mixto de Pinus pseudostrobus, P. teocote y Quercus spp. con 275 individuos ha^-1. La distribución de las especies por categorías diamétricas se muestra en la Figura 1. Se presentan los valores de biomasa y contenido de carbono por categoría diamétrica y totales calculados con la ecuación 2 y los valores de porcentaje de carbono de cada especie (Cuadro 9). El total de biomasa fue de 93.91 Mg ha^-1 y el de carbono de 45.24 Mg ha^-1.

Bosque de encino-pino. En el bosque mixto de Quercus spp. y Pinus teocote se registraron 395 individuos ha^-1. La estructura diamétrica se presenta en la Figura 2. Los valores de biomasa y contenido de carbono por categoría diamétrica y totales que se obtuvieron mediante la suma de los valores de los árboles individuales se consignan en el Cuadro 10. El total de biomasa fue de 132.85 Mg ha^-1 y el de carbono 64.20 Mg ha^-1.

Rodales puros de pino. Los resultados dasométricos de la evaluación de un rodal coetáneo de Pinus pseudostrobus fueron: edad promedio 35 años, altura dominante 16.5 m y área basal 32.6 m² ha^-1, con un índice de sitio 21 (Aguirre, 1991). Esta primera determinación fue la base para el cálculo del contenido de carbono con base en la tabla de biomasa y almacén de carbono para Pinus pseudostrobus, IS 21 (Cuadro 3). Un rodal de densidad completa tiene a la edad de 35 años, un área basal de 42.3 m² ha^-1 y el valor estimado para el ecosistema inventariado fue de 32.6 m² ha^-1. El grado de densidad se determinó en 0.77 de acuerdo a la ecuación 1, de lo que resulta:

Biomasa = 188.76 × 0.77 = 145.35 Mg ha^-1

Contenido de carbono = 95.04 × 0.77 = 73.18 Mg ha^-1

Para Pinus teocote , los registros que se obtuvieron fueron: edad promedio 50 años, altura dominante 15.9 m y área basal 19.1 m² ha^-1. Se determinó un valor de IS de 15 (Aguirre, 2010). Se observa que un rodal de densidad completa tiene a la edad de 50 años, un área basal de 20.6 m² ha^-1 y un valor real en campo de 19.1 m² ha^-1, por lo que el grado de densidad fue 0.93 (Cuadro 7). De la multiplicación de los valores de biomasa y carbono de la tabla a la edad de 50 años, por el grado de densidad, se obtiene:

Biomasa = 105.80 × 0.93 = 98.39 Mg ha^-1

Contenido de carbono = 50.55 × 0.93 = 47.01 Mg ha^-1

 

DISCUSIÓN

La ecuación de biomasa formulada es adecuada para la estimación de dicha variable en términos de ajuste, y constituye una simplificación del modelo frecuentemente empleado para este fin (Acosta-Mireles et al. , 2002; Gayoso, 2002; West, 2004; Díaz-Franco et al. , 2007; Rodríguez-Laguna et al. , 2008; Navar, 2009), ya que sólo incluye un parámetro, lo que facilita su aplicación a los datos de inventarios forestales convencionales.

Los valores más altos de biomasa y contenido de carbono para una categoría diamétrica determinada correspondieron a Quercus spp., seguido de Pinus teocote y P. pseudostrobus (198.48 kg, 172.85 kg y 159.41 kg de carbono para un árbol de 30 cm, respectivamente); lo anterior denota la importancia de realizar determinaciones de biomasa y carbono a nivel de especie. Individuos de 30 cm de diámetro de Pinus cooperi en Durango, por ejemplo, contienen 208.16 kg de carbono (Pimienta et al. , 2007). En el caso de la biomasa, ejemplares de Pinus pseudostrobus y P. teocote con 20 cm de diámetro tienen 140.72 kg y 160.78 kg, respectivamente; para un árbol de Pinus patula Schied. ex Schltdl. et Cham. del mismo diámetro, Díaz-Franco et al . (2007) obtuvieron 113.38 kg.

La evaluación de la biomasa en los ecosistemas presentó, como se esperaba, diferencias importantes. En el área de estudio el bosque con mayor contenido de biomasa es el mixto, constituido por Quercus spp y Pinus teocote , con 132.85 Mg ha^-1, cifra cercana a la obtenida por Rodríguez-Laguna et al. (2007) en un bosque tropical subcaducifolio ubicado en Tamaulipas (136.9 Mg de biomasa ha^-1); en bosques mediterráneos del género Quercus citan valores de biomasa de 64 a 121 Mg ha^-1 (Rapp et al. , 1999). El bosque de pino-encino inventariado tiene 93.91 Mg de biomasa ha^-1, cercano al consignado en un bosque de composición similar en el norte de Durango, en el cual, en promedio, se obtuvieron 99.84 Mg de biomasa ha^-1 (Silva-Arredondo y Návar-Cháidez, 2010).

Los valores de incremento medio anual de biomasa para Pinus pseudostrobus y P. teocote son diferentes a la edad base de 50 años, para igual índice de sitio, con valores de 4.35 Mg ha^-1 y 3.25 Mg ha^-1, respectivamente. En comparación, Pinus patula muestra tasas de incremento de 6.7 Mg ha^-1, en Hidalgo (Figueroa-Navarro et al. , 2010), las cuales sólo se observan para P. pseudostrobus a una edad de 22 años y en la mejor condición de productividad en el área de estudio (IS 21); en todos los índices de sitio P. teocote tiene incrementos medios anuales en biomasa menores a 6 Mg ha^-1.

Las diferencias de productividad de biomasa entre especies de pino o para la misma especie en México son notables. En este trabajo la máxima producción de biomasa a la edad de 25 años en el IS 21 es de 158.64 Mg ha^-1 para Pinus pseudostrobus , el dato correspondiente para un rodal de productividad promedio de P. patula documentada es de 166.6 Mg ha^-1 (Figueroa-Navarro et al. , 2010). El valor de biomasa ha^-1 obtenido para Pinus pseudostrobus , índice de sitio 21, edad promedio de 35 años (73.18 Mg), es equivalente al de 74 Mg ha^-1 citado por Ordóñez et al. (2001), para esta especie en bosques de Michoacán.

 

CONCLUSIONES

Los métodos desarrollados constituyen opciones prácticas para la evaluación del contenido de carbono en ecosistemas forestales puros y coetáneos de Pinus pseudostrobus y P. teocote , así como para bosques mixtos de estas especies y cuando conforman mezclas con taxa del género Quercus . Los datos de biomasa y contenido de carbono pueden derivarse de los inventarios convencionales de sitios temporales de muestreo, mediante tarifas basadas en las categorías diamétricas de los árboles individuales, o bien a partir de la obtención de valores promedio en bosques puros y coetáneos, empleando los valores de referencia de las tablas elaboradas para las diferentes condiciones de productividad.

 

AGRADECIMIENTOS

Se agradece a la Comisión Nacional Forestal y al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por el financiamiento otorgado a través del Fondo Sectorial para la Investigación, el Desarrollo y la Innovación Tecnológica Forestal, Proyecto CONAFOR-2002-C01-6054 Estructura, diversidad y contenido de carbono en bosques del sur de Nuevo León.

 

José Villanueva Diaz (2010). Paraje de bosque mixto con árbol incendiado al centro. El árbol muerto está rodeado por especímenes de Pinus jeffreyi, Pinus lambertiana y Abies discolor. Parque Nacional de San Pedro Martir, Ensenada, Baja California.

 

REFERENCIAS

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