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Jumbo Salazar, C., Arévalo Delgado, C. D. y Ramirez-Cando, L. J. 2018. Medición de carbono del estrato arbóreo del bosque natural Tinajillas-Limón Indanza, Ecuador. La Granja: Revista de Ciencias de la Vida. Vol. 27(1):51-63.http://doi.org/10.17163/lgr. n27.2018.04.
1 Introducción
El cambio climático, es un fenómeno que altera el comportamiento de los distintos ecosistemas a nivel global. Se atribuye este cambio a actividades humanas y a causas naturales, destacando un predominio de las primeras; a partir del cual, son varios los efectos que se derivan, como el incremento en los eventos climáticos, éstos son las sequías y precipitaciones intensas (Riebeek, 2005). Por su parte, los gases de efecto invernadero (GEI) también aumentan, principalmente el dióxido de carbono (CO2) producido por las actividades humanas, consumo de combustibles fósiles, deforestación y cambio de uso del suelo. A su vez, existen algunas particularidades que generan el cambio climático como: el incremento general y gradual de la temperatura, cambios en los comportamientos de las precipitaciones e incremento de eventos extremos (IPCC,1995).
Una forma de mitigar estos efectos consiste en la capacidad de absorción de CO2 de la atmósfera y fijar el carbono en la biomasa de los bosques, lo cual sucede por medio del proceso de fotosíntesis (FAO, 2006; Yáñez Sandoval, 2004). Por tanto, los bosques juegan un rol importante, tomando en cuenta que la vegetación y el suelo intercambian aproximadamente el 80% de carbono con la atmósfera. Gracias a este proceso almacenan cantidades de carbono en la biomasa de sus hojas, ramas, tallos y raíces, mientras liberan oxígeno hacia la atmósfera, actuando como sumideros de carbono (Pardos, 2010).
El carbono almacenado, se encuentra en la biomasa de los árboles y corresponde a la materia orgánica producida en un bosque, destacándose cuatro tipos de biomasa: biomasa viva, biomasa subterránea, materia orgánica muerta y biomasa en el suelo (FAO, 2002), variables que son consideradas en la presente investigación, a fin de determinar los volúmenes de carbono almacenado en los ecosistemas de bosques.
La importancia de realizar este tipo de mediciones en los bosques naturales para determinar el carbono almacenado radica en que éstos cumplen un papel crucial en el ambiente por los servicios que ellos ofrecen. Dentro de los más significativos están: la protección de cuencas hidrográficas, servicios hidrológicos, captura de carbono, belleza paisajística, biodiversidad (Robertson y Wunder, 2005).
2 Materiales y métodos
2.1 Ubicación del área de estudio
El bosque está ubicado al sur de la Cordillera Oriental de los Andes, en el cantón Limón Indanza, provincia de Morona Santiago, contiene 118 ha y comprende las formaciones vegetales Bosque siempre verde montano y Bosque siempre verde montano bajo.
2.2 Estratificación del área de estudio
El área se delimitó a partir de mapas topográficos. El perímetro se definió por georreferenciación, utilizando herramientas del Sistema de Información Geográfica y cartografía, apoyada con equipamientos GPS, interpretación de imágenes de satélites y fotos aéreas. Para la estratificación se aplicó la “Guía para la determinación de carbono en pequeñas propiedades rurales” (Rügnitz Tito et al., 2009) que considera los factores fundamentales como: áreas con similares prácticas de manejo e historial del uso del suelo, características del suelo, microclima, relieve, especies de árboles existentes, estado de madurez del bosque, entre otros, mismos que inciden en la cantidad de carbono, estratificación preliminar y elaboración del mapa de estratificación del área.
2.3 Determinación del diseño del sitio de muestreo
Para la definición del tipo y diseño de muestreo se procedió de la manera siguiente:
2.3.1 Tipo de parcela
Se recurrió a la técnica de muestreo, instalando Parcelas Permanentes de Muestreo (PPM), por ser más eficientes y para realizar mediciones futuras (Corral-Rivas et al., 2013), a fin de ir determinando la dinámica del bosque en su estado natural, respecto de la fijación de carbono
2.3.2 Diseño de muestreo
Se instaló un conglomerado, conformado por 4 parcelas de 60 x 60 m, localizadas en forma de “L” (Figura 1), dando una superficie de 14 400 m2, distanciadas entre ellas a 250 m. El conglomerado, fue implementado para una superficie de 100 ha, como indica el Manual de Campo para la Evaluación Nacional Forestal 2012 (MAE, 2012).
2.3.3 Medición de las parcelas
Las parcelas fueron medidas con respecto a un plano horizontal. Debido a que el terreno cuentacon una topografía irregular, se aplicaron los Factoresde Corrección de Pendientes, establecidas por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación-FAO (FAO, 2004). Las parcelas fueron instaladas aplicando el programa Arcgis y GPS, con lo cual se identificó la ubicación y se determinó el punto central de cada parcela a fin de tener la referencia para establecer la forma y los límites de cada unidad de medida.
2.3.4 Instalación de las parcelas
Las parcelas, se proyectaron utilizando el método de faja o carril (FAO, 2015a) como se muestra en la Figura1. Estas parcelas fueron subdivididas en 3 carriles de 20 x 60 m cada uno.
2.3.5 Efecto de borde de las parcelas
Para evitar el efecto de borde, se midieron los árboles que se encontraron dentro de la parcela, a partir de los 10 m de su eje central y no se consideraron los árboles ubicados fuera de esta distancia, con ello, se aseguró que los árboles no se encuentren cerca del límite externo del bosque.
2.4 Mensuración forestal
El DAP fue medido con corteza a 1,30 m, a partir de 10 cm. La medición consistió en iniciar desde el carril 1 de la primera subparcela de 20 x 60 m.
Para determinar la biomasa, carbono y CO2,se realizaron las siguientes estimaciones:
2.4.1 Estimación del área basal
El área basal se calculó aplicando la siguiente fórmula:
Donde
AB = área basal, m2.
DAP2 = diámetro a la altura el pecho, m
2.4.2 Estimación del volumen
El volumen se determinó mediante la siguiente fórmula:
Donde:
AB = área basal, m2.
H = altura total del árbol, m.
ff = factor de forma (Latifoliadas: 0,5).
2.4.3 Estimación de la biomasa forestal
La biomasa es un elemento principal para determinar la cantidad de carbono almacenado en el bosque (FAO, 2015b). La biomasa forestal, da a conocer el ciclo del carbono a nivel global, por lo que constituye un elemento importante para estudios de cambio climático. Esta estimación se obtuvo de la multiplicación del volumen del bosque, la densidad de la madera, el factor de expansión de biomasa aérea y el factor de expansión de biomasa subterránea.
Acorde a las Directrices del Panel Intergubernamental para el Cambio Climático, el factor de expansión aplicado fue de 1,20 para la biomasa aérea y subterránea (IPCC, 2006). El valor empleado para la densidad de madera fue 0,5 (Brown y FAO.,1997; IPCC, 2006). El valor de la biomasa, se obtuvo mediante la siguiente formula:
Donde:
Bf = biomasa forestal, t.
GE = densidad de la madera, t/m3 [0,5].
FEBa=factor de expansión de biomasa aérea (ramas,hojas) [1,20].
FEBs=factor de expansión de biomasa subterránea (raices) [1,20].
2.4.4 Estimación del carbono almacenado en el bosque
El carbono almacenado, se calculó a partir de los datos de biomasa forestal del área y se aplicó la fracción de carbono de 0,5, asumiendo que el 50% del peso de los individuos es carbono (IPCC,1995). La fórmula para la obtención del valor de carbono almacenado es:
Donde:
C = carbono en toneladas de carbono.
B = biomasa.
Fc = fracción de carbono [0,5].
2.4.5 Estimación del CO2 almacenado en el bosque
Una tonelada de carbono equivale al secuestro de 3,67 t de CO2. Para establecer la cantidad de CO2 almacenado a partir de la cantidad de carbono se aplicó la fórmula:
Donde:
CO2 = cantidad de dióxido de carbono capturado en toneladas de CO2.
3,67 = fracción que se utiliza para convertir carbono en toneladas de CO2.
2.5 Identificación de especies
2.6 Índice de valor de importancia por especie
El Índice de Valor de Importancia por especie, es un índice sintético estructural, desarrollado principalmente para jerarquizar la dominancia de cada especie en rodales. El IVI puede fluctuar de 0 a 3.00 (o 300%). Al dividir el IVI por 3, se obtiene una cifra que fluctúa de 0 a 1.00 (o 100%). Este valor se conoce como el porcentaje de importancia. El valor de importancia, o el porcentaje de importancia, provee un estimado global de la importancia de una especie de planta en una comunidad determinada (Zarco-Espinoza et al., 2010), la fórmula es:
3 Resultados y Discusión
3.1 Composición del estrato arbóreo
El bosque natural Tinajillas, se encuentra en un proceso activo de sucesión, como reacción a las constantes perturbaciones de carácter tanto natural como antropogénico. En el primer caso, las razones obedecen a que el bosque al encontrase en estribaciones pronunciadas, está sujeto a frecuentes deslizamientos. El carácter antropogénico, se debe a que hay fuertes presiones por procesos de colonización, implica que el estrato arbóreo del bosque cuenta con individuos que están superando la fase de latizales, hacia arbolitos. Las especies existentes por familia, se indica en la Tabla1.
La composición interespecífica del ensayo que cubre una superficie de 14 400 m2, está determinada por 925 individuos, agrupados en 27 especies, 27 géneros y 22 familias y presenta un amplio rango de individuos por especie, tal es el caso de Miconia sp que arroja 323 individuos (35% del total), mientras que 3 especies como Blakea grandulosa, Escallonia paniculata, Matisia sp, cuentan con 1 individuo. Las especies Brunellia sp y Cavendishia bracteata, cuentan con 2 individuos por ha, lo que demuestra que las referidas especies constituyen un indicador de rareza.
3.2 Índice de valor de importancia por especie
Las 5 especies con mayor Índice de Valor de Importancia se indican en la Tabla 2.
Las especies más abundantes son: Miconia sp con 323 individuos, Weinmannia pinnata con 86 individuos, Clusia latipes con 72 individuos, Ocotea javitensiscon 56 individuos y Zanthoxylum ekmanii con 52 individuos.Considerando
Considerando el índice de valor de importancia (IVI), la especie más dominante es Miconia sp con un valor de IVI igual al 21 %, Weinmannia pinnata y Clusia latipes con un IVI igual al 7 %, Ocotea javitensis y Zanthoxylum ekmanii con un IVI del 6 %. Las demás especies no superan el 5% de IVI.
3.3 Análisis de datos
3.3.1 Área basal, m2
El área basal que contiene el bosque en su totalidad es de 2131 m2, lo que representa un valor de 18 m2/ha. A nivel de familia, las especies con mayor área basal pertenecen a Melastomataceae con un valor de 8,40 m2, es decir el 32% del total de las unidades de medición. De la misma forma la especie con mayor área basal es Miconia sp con un valor de 6,15 m2, que corresponde al 24% del total de especies forestales.
3.3.2 Volumen, m3
El volumen total de madera del área de estudio tiene un valor de 13 521 m3, lo que equivale a 115 m3/ha. El mayor volumen, se muestra en la familia Melastomataceae con un valor de 49,70 m3/ha lo que representa un 30 %, mientras que la especie con mayor volumen es Miconia sp 33,60 m3/ha, es decir, el 20% del total.
Para la clasificación diamétrica, los diámetros fueron distribuidos en intervalos de 5 cm generando 9 categorías, cuyos resultados se muestran en la Tabla 3 y Figura1:
La Tabla 3, expresa que la mayor cantidad de individuos, es decir 514 (56%), se encuentran en la clase I, dando un volumen de 26,94 m3. La clase II engloba 191 individuos con un volumen de 25,02 m3; por su parte, la clase III con 98 individuos arroja un volumen de 25,34 m3. Las tres primeras clases diamétricas que cubren el rango de 10 a 25 cm de DAP, cuentan con 803 individuos (87%) y arrojan un volumen de 77,30 m3 (47%). El menor volumen se concentra en la clase IX con 16,42 m3. Estos resultados, confirman que el bosque se encuentra en un proceso activo de sucesión vegetal, en el cual Miconia sp tiene un rol preponderante.
3.3.3 Biomasa forestal
La biomasa forestal total es de 9751 t, resultando un valor de 83 t/ha. La familia con mayor biomasa forestal es Melastomataceae con un valor de 36 t (30%). La especie con una cantidad importante de biomasa es Miconia sp, con 24 t, indicando un 20% del total.
3.3.4 Carbono almacenado
El total del carbono almacenado abarca 4835 t/ha y el carbono almacenado es de 41 t/ha. La familia más representativa es Melastomataceae con una cantidad de 18 t lo que corresponde el 31%. La especie con mayor cantidad de carbono almacenado es Miconia sp, con un valor de 12 t, resultando el 20% de las unidades de medición del carbono almacenado.
3.3.5 CO2 almacenado
En el área de estudio el CO2 almacenado total es de17 864 t, indicando una cantidad de 151 t/ha. La familia con más cantidad de CO2 almacenado es Melastomataceae con 66 t representando el 30% del área de estudio. La especie con mayor contenido de CO2 almacenado es Miconia sp, con un valor de 44 t, lo que significa un 20% del total existente en las unidades de medición de CO2, que responde al gran número de individuos presentes en la zona de estudio. Por otro lado, como se observa en la Figura 3, el comportamiento dentro del estudio en términos de carbono y dióxido de carbono almacenado es heterogéneo.
3.4 Análisis estadístico de la estimación
En el análisis de la relación entre las variables DAP y la altura total del fuste de los árboles y la biomasa o carbono almacenado, se modeló siguiendo las fórmulas expresadas en la metodología y se corrobora con el comportamiento de la biomasa como variable dependiente del DAP.
Donde alfa y beta son coeficientes a estimar a partir de los datos, los cuales explican la relación entre la biomasa (carbono o CO2) y el DAP, según Mora et al.(2017), las estimaciones de este tipo tienen el comportamiento antes mencionado.
No existe una relación directa entre DAP y la altura del fuste, observable en la Figura 2. Particularmente DAP sigue una distribución lognormal por lo cual no se puede estimar una relación directa, sin embargo, es explicado con un coeficiente casi iguala 1, la relación entre la biomasa y la interacción entre DAP y altura como se muestra en la Figura 4. El análisis del modelo se muestra en la Tabla 5.
3.4.1 Índices - análisis de biodiversidad
Los índices utilizados en el análisis de la medición de la biodiversidad son: Shannon – Weinner, Margalef y Simpson, De acuerdo a los valores obtenidos del análisis de los tres índices, existe una relación entre ellos, en razón que el resultado de mayor biodiversidad y riqueza coincide entre dichos índices. Las 3 especies con los índices más abundantes de diversidad son Miconia sp, Weinmannia pinnata, Clusialatipes, como se muestra a continuación:
4 Conclusiones
La flora del bosque natural Tinajillas – Limón Indanza, está compuesta por una alta diversidad, representada por 22 familias, 27 géneros y 27 especies. Las familias con más de una especie son: Clusiaceae, Euphorbiaceae, Lauraceae, Melastomataceae; las familias con mayor influencia son Melastomataceae, Clusiaceae, Cunoniaceae, Lauraceae y Euphorbiaceae. Con respecto al género, el más abundante es Miconia, le siguen Weinmannia y Clusia. En cuanto a las especies predominantes, éstas son: Miconia sp., Weinmanniapinnata, Clusia latipes.
El volumen de madera existente en el estrato ar- bóreo del bosque natural Tinajillas – Limón Indanza es de 115 m3/ha, representado en su mayoría por la familia Melastomataceae y la especie Miconia sp con 35 m3/ha y 23 m3/ha respectivamente.
Con respecto al DAP, se presentaron 9 clases diamétricas, dando como resultado que la clase I, que comprende entre 10 - 15 cm, es la que mayor número de individuos y volumen de madera arroja, clase que conforma la mayor parte de los 514 individuos, resultando de estos un volumen de 18,68 m3/ha
La cantidad de carbono almacenado en el área de estudio del bosque natural Tinajillas-Limón Indanza, contiene 4 835 t, resultando 41 t/ha. La familia con mayor cantidad es Melastomataceae con 13 t/ha. Así mismo, la especie con mayor cantidad de carbono almacenado es Miconia sp. con un valor de 8 t/ha.
El CO2 almacenado en el área de estudio del bos- que Tinajillas-Limón Indanza es 17 864 t, representando 151 t/ha. Igualmente, en el contenido volumen, carbono almacenado y CO2 la familia y especie con mayor cantidad son Melastomataceae con 46 ton/ha de CO2 almacenado y Miconia sp. con un valor de 31 t/ha de CO2. En la clase I de DAP el CO2 almacenado es 25 t/ha.