Introducción
Para la conservación de la biodiversidad, en el mundo se destinan áreas naturales protegidas, reservas de la biósfera, parques nacionales, monumentos naturales, áreas de protección de recursos naturales, áreas de protección de flora y fauna y santuarios (Toledo, 2005). En un principio, su objetivo era la preservación de la belleza escénica natural (Halffter, 2011), pero con el paso del tiempo esta visión fue evolucionando hasta que en la actualidad estas áreas tienen como propósito mantener la diversidad, el hábitat, componentes ecológicos como el agua y el suelo, además de algunos procesos como la captura de carbono (Dudley et al., 2008).
Entre los servicios ambientales que brindan los ecosistemas, los bosques juegan un papel primordial en el ciclo y captura de carbono (C), pues llegan a almacenar grandes cantidades de carbono en biomasa y suelo, y realizan el intercambio con la atmósfera por medio de la fotosíntesis y la respiración (Brown, 1999). Las comunidades vegetales tienen cierta capacidad para almacenar carbono y esta depende de la composición florística, edad y densidad de la población de cada estrato por comunidad (Schulze et al., 2000). El carbono almacenado en los ecosistemas terrestres se modifica en función de las transformaciones naturales o inducidas, como la erosión y el cambio de uso del suelo (Figueroa et al., 2005). Dichos procesos de liberación de carbono a la atmósfera se pueden revertir mediante la reforestación y la restauración (Rodríguez et al., 2008).
En México, algunas áreas son de propiedad privada y sus responsables las dedican a la conservación para proteger parte del capital biológico del país (Semarnat, 2013). A pesar de ello, son escasos los estudios que se han realizado para determinar su captura de carbono (Roldán et al., 2010; Cuellar y Larrea, 2016; Mora et al., 2017). El objetivo de la presente investigación fue evaluar el almacenamiento de carbono que reúnen las comunidades vegetales y sus principales especies en la reserva ecológica de la empresa Ternium, Pesquería, Nuevo León, México, para determinar cuál de estas registra mayor contenido de carbono.
Materiales y Métodos
Descripción del área de estudio
El estudio se desarrolló en la Reserva Ecológica de la empresa Ternium México (Figura 1), cuya superficie es de 96.17 ha, se ubica en el municipio Pesquería, Nuevo León; sus coordenadas geográficas son 25°45´25” N y 99°58´07” O, a 306 msnm. El clima del lugar corresponde a seco BS0hw según la clasificación de Köppen modificado por García (1988). La temperatura media anual es de 20 a 22 °C, la precipitación anual varía entre 500 a 700 mm (INEGI, 1986). Los suelos presentes son: Castañosem, Vertisol, Leptosol, Chernozem y Fulisol (INEGI, 1986). La vegetación predominante en el área de estudio es el Matorral Espinoso Tamaulipeco (MET) con diferentes estados sucesionales y grados de disturbio. Existen comunidades vegetales del MET maduras y otras en diferentes condiciones de edad: 2, 4 y 6 años, debido a las prácticas de restauración ecológica aplicadas (reforestaciones); y unas más en las que después del disturbio, prevalecen especies de vegetación secundaria.
Toma de datos
Se realizaron recorridos preliminares en el área de estudio durante los cuales se reconocieron diferencias en la estructura de la comunidad vegetal. Estos contrastes responden a la orografía y al historial de las comunidades vegetales (Cuadro 1). Mediante imágenes de satélite, tomadas de Google Earth Pro, se realizó la estratificación de la zona para estimar el carbono de cada área en específico.
Comunidad vegetal | Orografía | Historial |
---|---|---|
Matorral maduro | Valle | Sin disturbio |
Matorral maduro | Valle | Sin disturbio |
Matorral de cenizo | Loma | Sin disturbio |
Matorral de cenizo | Loma | Sin disturbio |
Matorral maduro | Parte baja de la cuenca | Sin disturbio |
Mezquite-Huizache | Valle | Regeneración |
Matorral de cenizo | Loma | Sin disturbio |
Plantación 6 años | Valle | Plantación |
Plantación 4 años | Valle | Plantación |
Plantación 2 años | Valle | Plantación |
A partir de la heterogeneidad de la comunidad vegetal, se hizo un muestreo estratificado al azar; y con base en la orografía, historial de uso, composición de especies, la cobertura de la copa y la densidad de individuos, se definieron 10 estratos, de los cuales siete corresponden a vegetación establecida antes de declararla área de conservación y los tres restantes a donde se desarrollaron actividades de restauración ecológica.
Se realizó un premuestreo para determinar el coeficiente de determinación y estimar el número de sitios necesarios para tener información representativa. El tamaño de la muestra se definió, a partir del volumen, por medio del siguiente modelo matemático (Mostacedo y Fredericksen, 2000):
Donde:
n = Número de sitios de muestreo
E = Error (20 %)
t = Valor extraído de las tablas de t de Student (P<0.05)
N = Total de unidades muestrales en toda la población
CV = Coeficiente de variación
Los sitios de muestreo fueron rectangulares de 10 × 20 m (200 m2) establecidos aleatoriamente, con base en las coordenadas extremas de cada área y mediante números aleatorios; en Excel, se obtuvieron los puntos de muestreo de cada estrato. De acuerdo con el resultado del modelo matemático, se establecieron 10 sitios por comunidad vegetal (100 sitios en total); donde se consideraron todos los individuos con un diámetro basal > 3 cm, y se les midió la altura total (h) con una vara telescópica Hastings ® E-15-1, el diámetro basal (d 0.10) con una forcípula Haglöf Mantax Blue® 1270 mm y los diámetros de copa (k) en sentidos N-S y E-O con un flexómetro Truper ® de 10 m.
Análisis de datos
Para calcular el almacenamiento de carbono de las especies arbóreas y arbustivas, se estimó la biomasa aérea con la ecuación alométrica desarrollada por Návar et al. (2004) para taxones del Matorral Espinoso Tamaulipeco (r2=0.80):
Donde:
BT = Biomasa aérea total (Kg)
d = Diámetro basal (cm)
h = Altura total (m).
Por el fuste característico de Yucca filifera Chabaud, cuya forma es diferente a los taxa evaluados, se utilizó la fórmula propuesta por Návar (2008):
Donde
BT = Biomasa área total (Kg)
h = Altura total (m)
Una vez obtenida la biomasa aérea total, la concentración del contenido de carbono se calculó con el factor de 45.4 % recomendado por Yerena et al. (2011).
Resultados y Discusión
La flora del área de estudio comprende 16 familias, 27 géneros y 28 especies (Cuadro 2). Las familias mejor representadas fueron: Fabaceae con nueve, Asteraceae, Boraginaceae, Cannabaceae y Euphorbiaceae con dos especies; el resto de las registró solo una especie. Fabaceae es de las más representativas en las comunidades de matorral del estado; Acacia farnesiana (L.) Willd. y Acacia rigidula Benth son de las más importantes dentro de estas comunidades vegetales, en cuanto a dominancia (Estrada et al., 2004; Jiménez et al., 2009).
Familia | Especie | Nombre común | Forma de vida |
---|---|---|---|
Asparagaceae | Yucca filifera Chabaud | Yuca | Arbóreo |
Asteraceae | Baccharis salicifolia (Ruíz & Pav.) Pers. | Jarilla | Arbustivo |
Gymnosperma glutinosum (Spreng.) Less. | Escobilla | Arbustivo | |
Boraginaceae | Cordia boissieri A. DC. | Anacahuita | Arbóreo |
Ehretia anacua (Terán &Berland.) I.M. Johnst. | Anacua | Arbóreo | |
Cactaceae | Cylindropuntia leptocaulis (DC.) F.M. Knuth | Tasajillo | Arbustivo |
Cannabaceae | Celtis pallida Torr. | Granjeno | Arbustivo |
Ebenaceae | Diospyros texana Scheele | Chapote | Arbóreo |
Euphorbiaceae | Bernardia myricifolia (Scheele) S. Watson | Oreja de ratón | Arbustivo |
Croton cortesianus Kunth | Croton | Arbustivo | |
Fabaceae | Acacia farnesiana (L.)Willd. | Huizache | Arbóreo |
Acacia rigidula Benth. | Chaparro prieto, gavia | Arbustivo | |
Caesalpinia mexicana A. Gray | Hierba del potro | Arbóreo | |
Cercidium macrum I.M. Johnst. | Palo verde | Arbóreo | |
Ebenopsis ebano (Berland.) Barneby & J.W. | Ébano | Arbóreo | |
Eysenhardtia texana Scheele | Vara dulce | Arbóreo | |
Havardia pallens (Benth.) Britton & Rose | Tenaza | Arbóreo | |
Parkinsonia aculeata L. | Retama | Arbóreo | |
Prosopis glandulosa Torr. | Mezquite | Arbóreo | |
Oleaceae | Forestiera angustifolia Torr. | Panalero | Arbustivo |
Passifloraceae | Turnera diffusa Willd. | Damiana | Arbustivo |
Rhamnaceae | Karwinskia humboldtiana (Schult.) Zucc. | Coyotillo | Arbustivo |
Rutaceae | Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. | Colima | Arbustivo |
Sapotaceae | Sideroxylon celastrinum (Kunth) T.D. Peen. | Coma | Arbustivo |
Scrophulariaceae | Leucophyllum frutescens (Berland.) I.M. Johnst. | Cenizo | Arbustivo |
Simaroubaceae | Castela erecta Turpin | Crucillo | Arbustivo |
Zygophyllaceae | Guaiacum angustifolium Engelm. | Guayacán | Arbustivo |
En el Cuadro 3 se muestran los 10 estratos registrados en el área de conservación. La comunidad vegetal dominada por mezquite y huizache es la que mayor biomasa total y carbono almacena con 102.44 y 46.10 Mg ha-1, respectivamente (Cuadro 3), seguida de las comunidades de matorral maduro.
Comunidad Vegetal | Superficie (ha) |
BT (Mg ha-1) |
C (Mg ha-1) |
C (Mg) por comunidad vegetal |
---|---|---|---|---|
Matorral maduro 1 | 19.76 | 17.24 | 7.76 | 153.34 |
Matorral maduro 2 | 16.86 | 47.43 | 21.34 | 359.79 |
Matorral de cenizo 1 | 5.37 | 14.82 | 6.67 | 35.82 |
Matorral de cenizo 2 | 8.16 | 17.16 | 7.72 | 63.00 |
Matorral maduro 3 | 9.71 | 26.56 | 11.95 | 116.03 |
Mezquite-Huizache | 12.78 | 102.44 | 46.1 | 589.16 |
Matorral de cenizo 3 | 1.71 | 22.23 | 10 | 17.10 |
Plantación 6 años | 12 | 21.38 | 9.62 | 116.52 |
Plantación 4 años | 2.2 | 8.73 | 3.93 | 8.71 |
Plantación 2 años | 7.62 | 5.57 | 2.50 | 19.13 |
Sumatorias y promedios | Σ = 96.17 |
|
|
Σ = 1 228.09 |
Con excepción de las áreas de Mezquite y Huizache y las reforestadas, las comunidades vegetales registraron valores de biomasa entre los 14.82 Mg ha-1 y 47.43 Mg ha-1. Estos valores son similares a los citados por diferentes autores: Návar et al. (2002), Návar et al. (2004), Návar (2008), quienes indican para el Matorral Espinoso Tamaulipeco cifras de 12.93, 36.75, 44.40 y 48.40 Mg ha-1, respectivamente; mientras que, Yerena et al. (2011) documentan un valor de 25 Mg ha-1. En las áreas de plantación, la biomasa total y el carbono almacenado fueron inferiores, dado que la vegetación en estas áreas es más joven y de menor tamaño. A pesar de esa situación, en la plantación de seis años se obtuvieron valores mayores que en las comunidades denominadas matorral cenizo 1 y 2, las cuales están dominadas por el arbusto Leucophyllum frutescens (Berland.) I. M. Johnst.; por lo tanto, las actividades de reforestación contribuyeron a lograr resultados positivos en la producción de biomasa.
En general, el área de reserva ecológica Ternium almacena un promedio de 28.36 Mg ha-1 de biomasa, lo que equivale a 12.76 Mg ha-1 de carbono. El matorral maduro reúne un contenido de carbono en promedio de 13.68 Mg ha-1, que se asemeja a los valores consignados por Yerena et al. (2011), de 11.70 Mg ha-1 en un matorral primario; mientras que, para zonas con diferentes usos, los valores fueron de 4.67 y 2.98 Mg ha-1; lo anterior coincide con las plantaciones estudiadas, donde las plantas son aún jóvenes. En el área de Mezquite-Huizache los registros obtenidos superan a los de Yerena et al. (2015) para un mezquital de 30 años, en el que calcularon 18.83 Mg ha-1.
En cada comunidad vegetal o estrato se identificaron especies dominantes, de acuerdo a la concentración de biomasa total y carbono. En el Cuadro 4 se muestran los taxa de cada estrato. Prosopis glandulosa Torr., A. farnesiana y Cercidium macrum I. M. Johnst. reúnen la mayor biomasa total y carbono almacenado, con 34.96 % de la biomasa total. Estas especies son importantes por su gran abundancia y dominancia en las comunidades vegetales; pertenecen a la familia Fabaceae, que ha sido referida como la más representativa en los matorrales del estado (Rojas, 1965; Rzedowski, 1978; Briones y Villarreal, 2001).
Especie | Individuos (ha-1) | Altura promedio (m) | Diámetro promedio (cm) | Área de copa promedio (cm2) | BT (Mg ha-1) | C (Mg ha-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
Matorral maduro 1 | ||||||
Acacia farnesiana (L.)Willd. | 119 | 4.9 | 13.5 | 4.6 | 5.47 | 2.46 |
Havardia pallens (Benth.) Britton & Rose | 531 | 3.7 | 5.9 | 1.8 | 1.80 | 1.17 |
Ebenopsis ebano (Berland.) Barneby & J.W. | 25 | 9.1 | 30 | 7.3 | 0.08 | 0.84 |
Cordia boissieri A. DC. | 6 | 2.9 | 8.9 | 1.9 | 0.04 | 0.81 |
Acacia rigidula Benth. | 31 | 2.7 | 4.1 | 1.3 | 0.07 | 0.81 |
Cercidium macrum I.M. Johnst. | 75 | 3.5 | 9.1 | 2.7 | 1.38 | 0.62 |
Prosopis glandulosa Torr. | 125 | 3.5 | 9.2 | 2.3 | 1.81 | 0.39 |
Sideroxylon celastrinum (Kunth) T.D. Peen. | 44 | 2.1 | 4.5 | 2.1 | 0.11 | 0.16 |
Forestiera angustifolia Torr. | 6 | 2.9 | 4.3 | 2.3 | 0.16 | 0.13 |
Diospirus texana Scheele | 6 | 3.7 | 13 | 2.7 | 1.87 | 0.07 |
Leucophyllum frutescens (Berland.) I.M. Johnst. | 6 | 1.5 | 3.7 | 1.3 | 0.03 | 0.06 |
Croton cortesianus Kunth | 19 | 1.9 | 4 | 1.7 | 0.04 | 0.05 |
Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. | 94 | 2 | 4.1 | 1.7 | 0.29 | 0.04 |
Karwinskia humboldtiana (Schult.) Zucc. | 6 | 1.5 | 3.9 | 1.2 | 0.01 | 0.04 |
Bernardia myricaefolia (Scheele) S. Watson | 363 | 2 | 4.3 | 1.7 | 2.59 | 0.04 |
Celtis pallida Torr. | 38 | 2 | 3.6 | 1.3 | 0.09 | 0.03 |
Eysenhardtia texana Scheele | 56 | 2 | 3.7 | 1.5 | 0.12 | 0.02 |
Castela erecta Turpin | 31 | 3.1 | 6.5 | 1.8 | 0.86 | 0.02 |
Ehrieta anacua (Terán &Berland.) I.M. Johnst. | 113 | 2 | 6 | 1.9 | 0.35 | 0.01 |
Gymnosperma glutinosum (Spreng.) Less. | 38 | 1.1 | 3.5 | 0.7 | 0.10 | 0.01 |
Suma | 1731 | 2.91 | 7.29 | 43.80 | 17.24 | 7.76 |
Matorral maduro 2 | ||||||
Cercidium macrum I.M. Johnst. | 45 | 4.7 | 30.1 | 3.9 | 1.34 | 12.95 |
Acacia rigidula Benth. | 860 | 2.8 | 6.5 | 2.1 | 8.84 | 3.98 |
Havardia pallens (Benth.) Britton & Rose | 35 | 3.8 | 7 | 2.6 | 0.07 | 0.90 |
Cordia boissieri A. DC. | 55 | 2.8 | 10 | 2.2 | 0.24 | 0.73 |
Ebenopsis ébano (Berland.) Barneby & J.W. | 50 | 4.3 | 13.6 | 3.5 | 28.77 | 0.72 |
Acacia farnesiana (L.)Willd. | 110 | 3.9 | 9.9 | 3.5 | 1.63 | 0.60 |
Prosopis glandulosa Torr. | 130 | 2.7 | 9.3 | 2.4 | 0.23 | 0.37 |
Forestiera angustifolia Torr. | 35 | 2.1 | 4.4 | 1.8 | 1.61 | 0.27 |
Eysenhardtia texana Scheele | 175 | 2.3 | 3.6 | 1.7 | 0.46 | 0.21 |
Leucophyllum frutescens (Berland.) I.M. Johnst. | 180 | 1.7 | 4.7 | 1.8 | 0.61 | 0.21 |
Celtis pallida Torr. | 190 | 1.9 | 4.5 | 1.5 | 1.98 | 0.11 |
Croton cortesianus Kunth | 35 | 1.2 | 3.3 | 0.8 | 0.20 | 0.10 |
Karwinskia humboldtiana (Schult.) Zucc. | 105 | 1.7 | 4.8 | 1.2 | 0.46 | 0.09 |
Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. | 50 | 1.3 | 4.1 | 1.2 | 0.81 | 0.06 |
Castela erecta Turpin | 20 | 1.9 | 3.6 | 1.9 | 0.05 | 0.03 |
Sideroxylon celastrinum (Kunth) T.D. Peen. | 50 | 1.3 | 4.4 | 1.1 | 0.13 | 0.02 |
Suma | 2125 | 2.53 | 7.74 | 33.20 | 47.43 | 21.34 |
Matorral de cenizo 1 | ||||||
Cercidium macrum I.M. Johnst. | 435 | 4.3 | 12.9 | 3.6 | 2.05 | 2.27 |
Cordia boissieri A. DC. | 20 | 2.4 | 10.5 | 2.3 | 0.10 | 1.94 |
Leucophyllum frutescens (Berland.) I.M. Johnst. | 70 | 1.8 | 3.6 | 1.7 | 5.04 | 1.01 |
Acacia rigidula Benth. | 175 | 2.3 | 5.1 | 1.8 | 4.32 | 0.92 |
Yucca filifera Chabaud | 25 | 5.1 | 29 | 4.2 | 0.07 | 0.14 |
Havardia pallens (Benth.) Britton & Rose | 25 | 1.8 | 5.1 | 1.8 | 0.05 | 0.10 |
Forestiera angustifolia Torr. | 110 | 1.6 | 3.1 | 1.3 | 0.21 | 0.09 |
Zanthoxylum fagara (L.) Sarg | 10 | 1.8 | 3.3 | 1.8 | 0.03 | 0.06 |
Celtis pallida Torr. | 55 | 1.9 | 4.3 | 1.7 | 0.21 | 0.04 |
Karwinskia humboldtiana (Schult.) Zucc. | 30 | 1 | 3.2 | 1 | 0.08 | 0.04 |
Croton cortesianus Kunth | 1060 | 1.5 | 3.4 | 1.3 | 2.24 | 0.03 |
Eysenhardtia texana Scheele | 20 | 1.3 | 3.2 | 1.1 | 0.30 | 0.02 |
Guaiacum angustifolium Engelm. | 55 | 1.8 | 3.5 | 0.4 | 0.13 | 0.01 |
Suma | 2090 | 2.20 | 6.94 | 24.00 | 14.82 | 6.67 |
Matorral de cenizo 2 | ||||||
Cercidium macrum I.M. Johnst. | 11 | 4.7 | 14 | 4 | 1.10 | 1.31 |
Leucophyllum frutescens (Berland.) I.M. Johnst. | 622 | 1.9 | 3.8 | 1.9 | 2.45 | 1.30 |
Baccharis salicifolia (Ruíz & Pav.) Pers. | 817 | 5.2 | 3.7 | 2.9 | 2.49 | 1.12 |
Acacia rigidula Benth. | 33 | 2.4 | 4.5 | 2.1 | 0.08 | 1.10 |
Cordia boissieri A. DC. | 28 | 2.4 | 9.4 | 2.3 | 2.90 | 0.78 |
Acacia farnesiana (L.)Willd. | 94 | 3.9 | 18.5 | 2.4 | 1.74 | 0.50 |
Eysenhardtia texana Scheele | 111 | 2 | 3.1 | 1.5 | 0.18 | 0.46 |
Prosopis glandulosa Torr. | 6 | 3.9 | 17 | 3.9 | 0.17 | 0.31 |
Karwinskia humboldtiana (Schult.) Zucc. | 594 | 1.4 | 3.1 | 1.4 | 1.01 | 0.28 |
Havardia pallens (Benth.) Britton & Rose | 106 | 2.7 | 5.8 | 2.2 | 0.18 | 0.16 |
Yucca filifera Chabaud | 56 | 7.2 | 37.5 | 1.6 | 0.36 | 0.11 |
Forestiera angustifolia Torr. | 383 | 2.3 | 3 | 1.4 | 0.63 | 0.08 |
Croton cortesianus Kunth | 1300 | 1.1 | 3 | 0.8 | 2.89 | 0.08 |
Diospyros texana Scheele | 11 | 3.4 | 15 | 3.4 | 0.68 | 0.08 |
Celtis pallida Torr. | 11 | 2.3 | 4 | 2.3 | 0.24 | 0.04 |
Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. | 11 | 2.2 | 4 | 2.6 | 0.04 | 0.02 |
Suma | 4194 | 3.06 | 9.34 | 36.70 | 17.16 | 7.72 |
Matorral maduro 3 | ||||||
Prosopis glandulosa Torr. | 150 | 4.3 | 14.4 | 4 | 2.44 | 3.09 |
Acacia rigidula Benth. | 1480 | 3.7 | 4.5 | 1.5 | 6.02 | 2.71 |
Las tres especies con mayores dimensiones también presentaron el índice de valor de importancia más alto en áreas del MET regeneradas naturalmente, después de tener actividades agrícolas y pecuarias (Alanís et al., 2008; Jiménez et al., 2009). Diversos estudios sugieren que la importancia de las fabáceas en el Matorral Espinoso Tamaulipeco es atribuible a la amplia gama de respuestas que tienen para soportar y tolerar factores limitantes, como son las respuestas ecofisiológicas al estrés hídrico (González y Cantú, 2001; López et al., 2010; González et al., 2011a, b).
A. farnesiana es una especie de establecimiento rápido en áreas con disturbio que forma asociaciones densas conocidas como “huizachales” (Estrada et al., 2004; Leal et al., 2018); P. glandulosa domina áreas de vegetación secundaria, es abundante en áreas sobrepastoreadas, campos de cultivo abandonados (Estrada et al., 2014) y en las partes bajas de las cuencas (Alanís et al., 2017); mientras que C. macrum es característica de la región norte del estado de Nuevo León, en planicies y serranías (Estrada et al., 2005).
Conclusiones
Las comunidades vegetales del Matorral Espinoso Tamaulipeco de la reserva ecológica Ternium, Pesquería tienen alta variabilidad en el almacenamiento de carbono, y en áreas recientemente plantadas presentan valores de 2.51 Mg ha-1 hasta registros altos en comunidades maduras establecidas en la parte baja de la cuenca, con 46.1 Mg ha-1. En general, el área de reserva ecológica Ternium almacena 1 228.09 Mg de carbono, lo que equivale a un promedio de 12.76 Mg ha-1. Las especies con la mayor biomasa total y carbono almacenado son las Fabaceae: P. glandulosa, A. farnesiana y C. macrum, con 34.96 % de la biomasa total.