metodologÍas para cuantificar biomasa y carbono …

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Centro de Investigación Regional del Pacífico Sur Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca Santo Domingo Barrio Bajo, Villa de Etla, Oaxaca, México Libro Técnico Núm. 19 Mayo de 2013 ISBN: 978-607-37-0020-7

METODOLOGÍAS PARA CUANTIFICAR BIOMASA Y CARBONO EN BOSQUES

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SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN

Lic. Enrique Martínez y Martínez

Secretario

Lic. Jesús Aguilar Padilla Subsecretario de Agricultura

Prof. Arturo Osornio Sánchez

Subsecretario de Desarrollo Rural

Lic. Ricardo Aguilar Castillo Subsecretario de Alimentación y Competitividad

Lic. Marcos Bucio Mújica

Oficial Mayor

Lic. Víctor Hugo Celaya Celaya Coordinador General de Delegaciones

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES,

AGRÍCOLAS Y PECUARIAS

Dr. Pedro Brajcich Gallegos Director General

Dr. Salvador Fernández Rivera

Coordinador de Investigación, Innovación y Vinculación

M.Sc. Arturo Cruz Vázquez Coordinador de Planeación y Desarrollo

Lic. Marcial A. García Morteo

Coordinador de Administración y Sistemas

CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL PACÍFICO SUR

Dr. René Camacho Castro Director Regional

Dr. Juan Francisco Castellanos Bolaños

Director de Investigación

Dr. Miguel Ángel Cano García Director de Planeación y Desarrollo

Lic. Jaime A. Hernández Pimentel

Director de administración

CAMPO EXPERIMENTAL VALLES CENTRALES DE OAXACA

M.C. Porfirio Simón López López Jefe de Campo

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Juan Francisco CASTELLANOS BOLAÑOS1 Martín GÓMEZ CÁRDENAS1 José Rafael CONTRERAS HINOJOSA1 Rigoberto GONZÁLEZ CUBAS2

1. Investigador en el INIFAP-CE Valles Centrales de Oaxaca 2. Prestador de Servicios Técnicos Forestales

Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias

Centro de Investigación Regional del Pacífico Sur Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca

Libro Técnico Núm. 19 ISBN: 978-607-37-0020-7

Fotografía de portada: Medición del diámetro de un árbol en un sistema agroforestal café-bosque mesófilo, en Pluma Hidalgo, Oaxaca, con el fin de estimar la biomasa aérea y el contenido de carbono.

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Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias

Av. Progreso No. 5, Barrio de Santa Catarina, Delegación Coyoacán, México D. F.

C. P. 04010 Teléfono (55) 3871-8700 www.inifap.gob.mx

Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca Melchor Ocampo No.7

Santo Domingo Barrio Bajo, Villa de Etla, Oaxaca, México C.P. 68200 Teléfono (951) 521-5502

Metodologías para cuantificar biomasa y carbono en bosques ISBN: 978-607-37-0020-7

Primera Edición 2013 Impreso en México Printed in Mexico

No está permitida la reproducción total o parcial de esta publicación, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de la Institución. Se sugiere citar esta obra de la forma siguiente: Castellanos-Bolaños, J. F., M. Gómez-Cárdenas, J. R. Contreras-Hinojosa y R. González-Cubas. 2013. Metodologías para cuantificar biomasa y carbono en bosques. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Centro de Investigación Regional Pacífico Sur. Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca. Santo Domingo Barrio Bajo, Etla, Oaxaca, México. Libro Técnico Núm. 19. 101 p.

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Contenido PÁG.

RESUMEN…………………………………………………………………………………………. 1

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….. 2

2. FUNCIONES DE LOS BOSQUES RELACIONADAS CON LA EMISIÓN Y

ABSORCIÓN DE CARBONO……………………………………………………………

5

3. CATEGORÍAS DE USO DE LA TIERRA Y DEPÓSITOS DE CARBONO… 10

4. ACTIVIDADES FORESTALES QUE INCREMENTAN LOS ALMACENES

DE CARBONO……………………………………………………………………………….

14

5. METODOLOGÍAS PARA CUANTIFICAR CARBONO EN BOSQUES…… 21

5.1. Método de ganancias y pérdidas……………………………….……………. 24

5.2. Método de diferencia de reservas………………………………………..…. 29

5.3. Método para cuantificar carbono a nivel predio……………………… 31

6. ELABORACIÓN DEL INVENTARIO FORESTAL DEL PREDIO…………… 32

6.1 Rodalización del ecosistema…………………………………………………… 32

6.2 Tamaño de la muestra……………………………………………………………. 34

6.3 Diseño de muestreo……………….…….………………………………………… 38

6.4 Registro de la información en campo…………......................................... 40

6.5 Análisis de la información………………………............................................. 42

7. ESTIMACIÓN DE VOLUMEN, BIOMASA Y CARBONO DE MADERA

DE ÁRBOLES A NIVEL ESPECIE……………………………………………............

43

7.1 Estimación del volumen de árboles………………………………………… 44

7.2 Estimación de biomasa aérea……………………………………………….… 48

7.2.1 Toma de muestras para estimar biomasa aérea……………………. 48

7.2.2 Estimación de la densidad de la madera……………………………….. 50

7.2.3 Estimación de contenido de carbono en laboratorio……………… 55

7.2.4 Generación de ecuaciones alométricas…………………………………. 59

8. ESTIMACIÓN DE BIOMASA Y CARBONO EN MADERA MUERTA,

HOJARASCA Y SUELO…………………………………………………………………...

63

8.1 Estimación de biomasa y carbono en madera muerta………………. 63

8.2 Estimación de biomasa y carbono en hojarasca……………………….. 64

8.3 Estimación de biomasa y carbono en el suelo y raíces….………..…. 66

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9. EJEMPLIFICACIÓN DE LA ESTIMACIÓN DE BIOMASA Y CARBONO... 73

9.1 Estimación de biomasa y carbono a nivel predio…………….………. 73

9.2 Estimación de biomasa y carbono en el nivel 1……………..………… 77

9.3 Estimación de biomasa y carbono en el nivel 2……………..………… 77

10. MONITOREO DE CARBONO……………………………………………………..…… 83

11. MODELOS ALTERNATIVOS PARA ESTIMAR CARBONO…………..…….. 84

12. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………..……... 89

Pie de página

Índice de Cuadros PÁG

Cuadro 1. Ejemplos de modelos matemáticos empleados para el cálculo

de biomasa y carbono a través de diferentes variables como,

diámetro normal (Dn), diámetro de copa (D), altura total (H),

área basal (AB) y densidad de la madera (Dm)……………………….

61

Cuadro 2. Ejemplos de ecuaciones alométricas empleadas para la

estimación de biomasa arbórea en algunas especies de árboles

en México…………………………………………………………………………….

61

Cuadro 3. Clasificación de madera muerta de acuerdo al tiempo que un

combustible tarda en ganar o perder dos tercios de la

diferencia entre su contenido inicial de humedad y el del

ambiente (tiempo de retardo), con respecto a su diámetro

normal………………………………………………………………………………..

64

Cuadro 4. Valores promedio de variables dasométricas del estrato

arbóreo, en el sistema agroforestal bosque-café, bajo tres

condiciones de cobertura de copas, en el área de San Agustín

Loxicha, Oaxaca……………………………………………………………………

74

Cuadro 5. Valores promedio de variables dasométricas de arbustos de café, en el sistema agroforestal bosque-café, bajo tres condiciones de cobertura de copas, en el área de San Agustín Loxicha, Oaxaca…………………………………………………………………….

75 Cuadro 6. Existencias reales de biomasa y carbono (C), en el sistema

agroforestal bosque-café, bajo tres condiciones de cobertura de copas, en el área de San Agustín Loxicha, Oaxaca………………..

75 Cuadro 7. Comparación de resultados de existencias de carbono (C)

aéreo, con la utilización de tres metodologías en un sistema agroforestal de bosque-café, en el área de Pluma Hidalgo-Loxicha, Oaxaca………………………………………………………………….

81 Cuadro 8. Comparación de resultados de incremento anual de carbono

(C) aéreo, con la utilización de tres metodologías en un sistema agroforestal de bosque-café, en el área de Pluma Hidalgo-Loxicha, Oaxaca………………………………………………………..

81

Pie de página

Índice de Figuras PÁG.

Figura 1. Los bosques a través de la fotosíntesis acumulan grandes

cantidades de carbono presentes en la atmósfera.……….…….....

5

Figura 2. Comportamiento de la captura de C aéreo en un bosque

conservado sin manejo forestal (Tomado de Bray et al.,

2010)………………………………………………………………………………..

15

Figura 3. Comportamiento de la acumulación de C de un bosque bajo

manejo para la producción de bienes maderables de larga

duración (Tomado de Bray et al., 2010)……………………………….

15

Figura 4. Potencial neta de captura de C aéreo por tipo de vegetación

en México (Tomado de De Jong et al., 2004)…………………………

16

Figura 5. Plantaciones de árboles de pino para destinarse como

árboles de navidad, una opción para la captura de CO2…………

19

Figura 6. Ejemplo de la delimitación de rodales a través de ortofotos… 33

Figura 7. Delimitación de rodales a través de ortofotos………………………. 33

Figura 8. Conglomerado constituido por cuatro sitios rectangulares de

400 m2, sub-sitios de 12.56 m2 y de 1 m2 sugerido para

inventarios forestales en climas tropicales (CONAFOR,

2010b)……………………………………………………………………………….

39

Figura 9. Conglomerado constituido por cuatro sitios circulares de 400

m2, sub-sitios de 12.56 m2 y de 1 m2 sugerido para

inventarios forestales de clima templado (CONAFOR, 2010b)..

40

Figura 10. Separación y pesaje de componentes de un árbol, para la

generación de ecuaciones alométricas………………………………….

43

Figura 11. Seccionamiento del árbol para la determinación del volumen

total y biomasa (adaptado de Henry et al., 2010)…….…………….

46

Figura 12. Separación de los componentes de un árbol, para ser pesados

en campo…………………………………………………………………………….

49

Figura 13. Pesaje en campo de componentes de un árbol para obtener el

peso fresco………………………………………………………………………….

49

Figura 14. Obtención de muestras de rodajas de madera de tallos y

Pie de página

ramas, para obtener la densidad del árbol………………………….. 50

Figura 15. Obtención de viruta de crecimiento, mediante el taladro de

Pressler, como una opción para estimar la densidad del árbol

54

Figura 16. Molino eléctrico para fraccionar muestras de los

componentes de un árbol…………………………………………………….

57

Figura 17. Horno analizador de carbono para muestras de los diferentes componentes de un árbol……………………………….……………...........

59

Figura 18. Ejemplo de un cuadrante de 30 cm x 30 cm, para colectar

muestras de hojarasca o mantillo……………………………………….

66

Figura 19. Excavación de perfiles para la toma de muestras de suelo….…. 68

Pie de página


RESUMEN

México enfrenta el reto de conservar su biodiversidad y recursos naturales, además

de detener y revertir el deterioro ambiental. Como parte de la estrategia de

conservación, se consideró necesario integrar y dar a conocer los procedimientos

sobre diferentes metodologías para cuantificar carbono en ecosistemas forestales y

agroforestales (café-bosque) acordes con lo que sugiere el Panel Intergubernamental

de Cambio Climático (IPCC). La presente publicación está dirigida a técnicos

forestales y autoridades comunales y ejidales, con la finalidad de proponer

alternativas de conservación de los recursos naturales y búsqueda de mercados de

servicios ambientales, como parte del programa Reducción de Emisiones debidas a la

Deforestación y Degradación (REDD+). En la publicación se recopiló información

acerca de las funciones de los bosques relacionadas con la emisión y absorción de

carbono; las categorías de uso de la tierra; los depósitos de carbono; algunas

actividades forestales que incrementan los almacenes de carbono; metodologías para

cuantificar carbono en bosques; elaboración del inventario forestal a nivel de predio;

estimación de volumen, biomasa y carbono de madera de árboles a nivel especie;

estimación de biomasa y carbono en componentes no maderables; ejemplificación de

la estimación de biomasa y carbono para un predio en el estado de Oaxaca;

monitoreo de carbono y algunos modelos alternativos para estimar carbono.

Palabras clave: Agroforestería, Biodiversidad, Cambio climático, IPCC, Oaxaca,

REDD+, Servicios ambientales.

Metodologías para cuantificar biomasa y carbono en bosques

2

1. INTRODUCCIÓN

El presente documento integra información sobre metodologías para cuantificar

biomasa y carbono (C) en bosques y sistemas agroforestales con especies perennes,

está dirigido a técnicos, estudiantes y autoridades relacionadas con la conservación

de los recursos naturales, con la intención de contribuir a proponer alternativas

sustentables de aprovechamiento y propuestas de mercado de servicios

ambientales.

El cambio climático inducido por el incremento de las concentraciones de gases de

efecto invernadero en la atmósfera, constituye junto con la deforestación, la

degradación de los ecosistemas y la pérdida de biodiversidad, el problema

ambiental más trascendente en la actualidad. Las alteraciones en la temperatura y

los regímenes de lluvia, así como en la frecuencia de eventos extremos del clima,

tiene impactos importantes sobre los recursos forestales, los servicios ambientales

que proveen y propician mayor tasa de pérdida de hábitat y una injerencia en la

extinción de especies.

México enfrenta el reto de conservar su biodiversidad y recursos naturales, además

debe detener y revertir el deterioro ambiental. Ante este escenario, el

mantenimiento y fomento de los bosques a través del manejo forestal sustentable, la

restauración de los ecosistemas y el establecimiento de plantaciones forestales

constituyen algunas alternativas para disminuir la pérdida de servicios ambientales

y producir ingresos económicos para los productores.


3

En el contexto internacional, los procesos de transformación de los bosques, en la

mayor parte de los países en desarrollo, incrementan el problema del cambio

climático ya que contribuyen con casi 20% del total de emisiones de gases de efecto

invernadero (GEI). En México, en el 2006 se estimó que las emisiones de GEI

provenientes del uso de suelo, cambios de uso de suelo y silvicultura, fueron de

70.20 megatoneladas de dióxido de carbono (CO2), equivalentes al 10% del total

nacional (CONAFOR1, 2010a).

El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (2007), define los GEI como

aquellos gases que se encuentran presentes en la atmósfera y que dan lugar al

fenómeno denominado efecto invernadero generando cambios en las escalas

climáticas de la tierra, actualmente los GEI de mayor motivo de preocupación son el

CO2, el Óxido Nitroso (N2O) y el Metano (CH4).

El CO2 es un elemento generado por la actividad humana cuando se utilizan

combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón) para la generación de energía y

para satisfacer otras demandas requeridas por la sociedad. Los procesos de

deforestación y cambios de uso del suelo se suman a este efecto; las concentraciones

de metano generadas por actividades agropecuarias contribuyen también al cambio

climático.

Debido a la importancia de detener la destrucción de bosques y selvas, los gobiernos

de países desarrollados consideran que frenar la deforestación es una forma

efectiva de reducir las emisiones de gases y de estabilizar relativamente rápida la

1 Comisión Nacional Forestal


4

concentración de CO2 en la atmósfera. En particular, se analiza y trata de

implementar una propuesta sobre Reducción de Emisiones ocasionadas por

Deforestación y Degradación, conocida como REDD+ (CONAFOR, 2010a); sin

embargo, aún existe incertidumbre sobre los costos reales de este servicio

ambiental y de los requisitos que se pretenden establecer a nivel mundial para este

mercado.

Parte de la estrategia REDD+ consiste en desarrollar metodologías de monitoreo y

verificación, que sean confiables. En este sentido, a nivel local, se carece de

información de las cantidades de captura y almacenamiento de carbono (C) en

ecosistemas naturales. Por lo que, el objetivo del presente documento es difundir los

procedimientos necesarios para cuantificar carbono en bosques, con la finalidad de

proponer alternativas de conservación de recursos naturales y búsqueda de

mercados de servicios ambientales.


5

2. FUNCIONES DE LOS BOSQUES RELACIONADAS CON LA EMISIÓN Y ABSORCIÓN DE CARBONO

Una de las funciones principales de los bosques que se vinculan con el cambio

climático, es que a través de la fotosíntesis, absorben y acumulan grandes

cantidades de C presentes en la atmósfera (Figura 1). En este proceso, las plantas

convierten la energía de la luz solar en energía química aprovechable para los

organismos vivos, ofreciendo al paso del tiempo una alternativa para incrementar la

producción, tanto maderable como no maderable.

Figura 1. Los bosques a través de la fotosíntesis acumulan grandes cantidades de carbono

presente en la atmósfera.


6

Durante el proceso de la fotosíntesis, el CO2 y el agua reaccionan para formar

carbohidratos y liberar oxígeno en forma simultánea. Parte de los carbohidratos se

consumen directamente para suministrar energía a la planta y el CO2 se libera a

través de sus hojas o de sus raíces. Las plantas mueren y sus partes son

transformadas por organismos degradadores, lo que da como resultado que parte

del C de sus tejidos se transforme en CO2 y otras partes pasen a formas más estables

de C (Ibrahim et al., 2007).

En los ecosistemas forestales el C participa en la composición de todas las

estructuras necesarias para el desarrollo del árbol (follaje, ramas, raíces y tronco).

Al ir creciendo, éste incrementa su follaje, ramas, flores, frutos y yemas de

crecimiento así como su altura y el grosor de su tronco (Ingerson, 2009).

Durante el tiempo en que el C se encuentra constituyendo alguna estructura del

árbol, se considera almacenado. En el momento de su liberación, el C es enviado

nuevamente al suelo o a la atmósfera en forma de CO2, ya sea a través de la

respiración por la descomposición de la materia orgánica o por la quema de la

biomasa para regresar al ciclo del C (Skog, 2008).

De manera general, se acepta que aproximadamente el 50% del peso seco de los

árboles lo constituye el C (FAO, 2010); sin embargo, este valor varía dependiendo de

la especie, del tipo de depósito, del componente y ubicación de que se trate. Algunos

valores generales de la fracción de C en materia seca procedente de biomasa viva

tiene un valor promedio de 0.47; cuando procede de biomasa muerta tiene un valor,

promedio de 0.509, cuando procede de hojarasca tiene un valor de 0.40 (Bird et al.,


7

2010) y la materia orgánica que procede del suelo tiene un valor 0.58 (West y Post,

2002; Yan y Cai, 2008).

El 50% restante del peso de la madera seca ó biomasa de los árboles, lo constituye

principalmente, el oxigeno (42%), hidrógeno (6%) y el 2% restante en nitrógeno,

fósforo y potasio (Vignote y Martínez, 2006). Debido a lo anterior, la quema de

vegetación no benefician en nada, por el contrario perjudica debido a la gran

cantidad de contaminantes que se liberan.

Un metro cúbico de madera, en promedio, equivale a 500 kg de biomasa o peso seco,

lo cual significa que contiene 250 kg de C. Si se quiere estimar la cantidad de CO2

que se emite a la atmósfera a partir de la quema de biomasa, se deberá multiplicar la

cantidad estimada de C por el factor 3.66, lo anterior significa que un metro cúbico

de madera seca libera 916 kg de CO2. El valor de 3.66, se obtiene al dividir el peso

atómico del CO2 que es 44.010 g/mol por el peso atómico del C que es 12.011 g/mol.

Adicionalmente, algunos bosques conservan grandes cantidades de C debajo de la

superficie del suelo. Es por esto que la pérdida de un bosque supone doble pérdida,

la del ecosistema que absorbe gases causantes del efecto invernadero y también, la

capacidad de almacenamiento de C en los suelos (CIFOR2, 2010).

El suelo es el principal almacén de C y supera ampliamente al de la vegetación; el C

orgánico del suelo contiene más de 1550 Pg, y de C inorgánico de 750 a 950 Pg

2 Centro Internacional para la Investigación Forestal


8

(Follet, 2001; Batjes, 1996), mientras que la vegetación aporta 600 Pg (Houghton,

1995).

Las entradas y salidas del C del suelo son influenciadas por el clima, la vegetación, la

topografía, las características físicas del suelo y el manejo, las cuales varían

espacialmente y estas diferencias promueven que no hay uniformidad en el C

almacenado (Brejda et al., 2001; Conant, et al., 2003) y en el perfil del suelo habrá

cambios conforme a la profundidad, el cual, en su conjunto será la base para estimar

el almacenamiento del C orgánico y la cantidad de éste es utilizado como un

indicador de calidad del suelo (Larson y Pierce, 1994; Feller et al., 2001).

La topografía puede afectar el balance de agua y la aireación, mientras que los

suelos con altas cantidades de arcilla tienen mecanismos físicos y químicos que

protegen la materia orgánica de la actividad microbial, contrariamente, los suelos

con mayores cantidades de arena tienen menores niveles de C orgánico y mayores

tasas de mineralización debido a que estos efectos de protección son limitados o

ausentes (Brejda et al., 2001).

Si bien existen procesos en el suelo que promueven el almacenamiento de C, las

prácticas de manejo del suelo y la vegetación son las que mayor inciden en su

pérdida y la quema de biomasa es el principal mecanismo por el cual el C se

transfiere del almacén terrestre al atmosférico (Bird et al., 2000).

En el caso de la pérdida de C por el manejo de los suelos, gran influencia tiene la

vegetación, el clima y la textura del suelo. Takahashi et al. (2010) al comparar el


9

contenido de C en el suelo bajo diferentes tipos de manejo en Japón, encontraron

que las tierras de cultivo tienen 21% menos que el bosque, pero el pastizal tiene

18% más que éste.

En Brasil, en zonas templadas, por la conversión de bosque a pastizal se pueden

perder de 30 a 50% de su contenido de C orgánico en 40 años, mientras que en las

regiones tropicales en un período de cinco años, un suelo con 15% de arcilla perdió

el 69% de su C orgánico, en tanto que el suelo con 30% de arcilla sólo perdió el 49%

(Sá et al., 2001).

En la atmósfera los principales gases son el nitrógeno (N2) y el oxigeno (O2) que

juntos componen cerca de 99% (Rügnitz et al., 2008), el 1% restante lo conforman

Argón, Kriptón, Zenón, Neón, Helio, vapor de agua y CO2.


10

3. CATEGORÍAS DE USO DE LA TIERRA Y

DEPÓSITOS DE CARBONO

A nivel internacional se reconocen y aceptan seis categorías generales de uso de la

tierra que forman la base de la estimación y declaración de las emisiones y

absorciones de GEI (IPCC, 2006; Muhlia y García, 2008).

a) Tierras forestales

b) Tierras de cultivo

c) Tierras de pastizales

d) Humedales

e) Asentamientos

f) Otras tierras

Estas categorías pueden subdividirse más según el clima o la zona ecológica, el

suelo, el tipo de vegetación, entre otras, según sea necesario, para ajustar las

superficies de tierra a los métodos para evaluar los cambios en las existencias de C y

las emisiones y absorciones de GEI.

Las tierras forestales. Incluyen terrenos donde la vegetación está constituida por

árboles de cualquier tamaño, capaces de producir madera u otros productos

forestales, o bien influir sobre las condiciones climatológicas. Incluyen también

terrenos recientemente talados o quemados, pero que serán reforestados en un

futuro inmediato (FAO, 2002).


11

Las tierras de cultivo. Se circunscriben a la superficie que es cultivada, como los

arrozales y los sistemas de agrosilvicultura donde la estructura de la vegetación se

encuentra por debajo de la categoría de tierras forestales.

Tierras de pastizales. Comprenden todas las tierras de pastoreo y los pastizales que

no se consideran tierras de cultivo. Así como las malezas que están por debajo de los

valores utilizados en la categoría de tierras forestales. La categoría también abarca

todos los pastizales, desde las tierras sin cultivar hasta las zonas de recreo, así como

los sistemas silvopastoriles.

Tierras humedales. Incluyen las zonas de tierra que están cubierta o saturada de

agua durante todo el año o durante parte de éste y los reservorios como los ríos

naturales y los lagos.

Asentamientos. Incorpora toda la tierra desarrollada, incluidas las infraestructuras

de transporte y los asentamientos humanos de cualquier tamaño.

Otras tierras. Esta categoría comprende el suelo desnudo, roca, hielo y todas

aquellas zonas que no estén incluidas en ninguna de las otras cinco categorías.

Los bosques y las selvas son el principal instrumento de almacén de C, debido a que

contribuyen en la absorción. Los cambios en las existencias de C y las estimaciones

de emisión/absorción para los bosques pueden incluir a los siguientes cinco

depósitos. (IPCC, 2006; FAO, 2002; Muhlia y García, 2008; Angelsen, 2010).


12

1. Biomasa aérea

2. Madera muerta

3. Hojarasca

4. Suelos

5. Biomasa subterránea

Biomasa aérea. Toda vegetación viva, tanto maderera como herbácea, que se

encuentra por encima del suelo, incluidos tallos, cepas, ramas, corteza, semillas,

frutos y follaje.

Madera muerta. Madera leñosa muerta, ya sea en pie, tendida en el suelo, enterrada,

las raíces muertas y los tocones de 10 cm de diámetro o más.

Hojarasca. Vegetación no viva con un tamaño mayor que el límite establecido para la

materia orgánica del suelo (2 mm) y menor que el diámetro mínimo elegido para la

madera muerta en diversos estados de descomposición por encima o dentro del

suelo mineral u orgánico. Incluye la capa de hojarasca como se la define

habitualmente en las tipologías de suelos. Las raíces vivas finas por encima del suelo

orgánico se incluyen con la hojarasca cuando no se las puede distinguir de esta

última empíricamente.

Suelos. El C orgánico contenido en suelos minerales hasta una profundidad dada. El

valor por defecto para la profundidad del suelo es de 30 cm (IPCC, 2006). También

incluye las raíces finas vivas que miden menos que el límite de diámetro mínimo (2

mm).


13

Biomasa subterránea. Raíces vivas, a menudo, las raíces finas, de menos de 2 mm de

diámetro, se excluyen porque, empíricamente, no se pueden distinguir de la materia

orgánica del suelo o de la hojarasca.

En adición, un sexto depósito se puede incluir, tal como la cosecha de productos

maderables. Para los bosques (tierras forestales), los cambios en la reserva de C se

estiman y suman:

ΔCLU = ΔCAB + ΔCBB + ΔCDW + ΔCLI + ΔCSO

ΔCLU = Cambio en bosques

ΔCAB = Biomasa aérea

ΔCDW = Madera muerta

ΔCLI = Hojarasca

ΔCSO = Suelos

ΔCBB = Biomasa subterránea

La variabilidad regional en las reservas de C en bosques se conoce que depende de:

1. Temperatura

2. Altitud sobre el nivel del mar

3. Precipitación

4. Composición de especies arbóreas

5. Disturbios

6. Fertilidad del suelo


14

4. ACTIVIDADES FORESTALES QUE INCREMENTAN LOS ALMACENES DE CARBONO

Los ecosistemas forestales simbolizan importantes depósitos de C, la mayor parte

del CO2 que se emite por la acción del hombre es absorbido principalmente por la

vegetación, los océanos y los suelos los cuales son los denominados “sumideros” de

C (Brown et al., 2008).

Las principales actividades forestales en la mejora y aumento de los almacenes de C

son:

Conservación del bosque. Se refiere a la suspensión de intervenciones de manejo y al

mismo tiempo se conservan, por lo tanto no se realizan aprovechamientos

forestales (FEMyP3, 2011). En las últimas décadas ha surgido un interés

considerable por incrementar el contenido de C evitando la deforestación en la

vegetación terrestre, ya que además proporciona otros servicios ambientales como

la conservación de la biodiversidad (FAO4, 2011). Otros autores, como Bray et al,

(2010) mencionan que los bosques más viejos liberan el C a la misma velocidad que

los absorben (Figura 2), neutralizando sus efectos en el cambio climático.

3Federación Española de Municipios y Provincias 4 Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación


15

Figura 2. Comportamiento de la captura de C aéreo en un bosque conservado sin manejo

forestal (Tomado de Bray et al., 2010).

Manejo forestal sustentable. Una actividad alternativa viable y efectiva, para detener

el deterioro de los bosques es el manejo forestal sustentable (MFS), como la mejor

estrategia para capturar C, por encima del establecimiento de áreas naturales

protegidas o la reforestación (Figura 3 y 4).

Figura 3. Comportamiento de la acumulación de C de un bosque bajo manejo para la

producción de bienes maderables de larga duración (Tomado de Bray et al., 2010).


16

Manejo de bosques naturales

Selvas Mínimo Máximo

Bosques

Áreas naturales protegidas

Selva alta

Selva baja

Bosque de pino

Bosque de pino–encino

Reforestación

Selva alta

Selva baja

Bosques de pino

Bosques de pino-encino

Plantaciones industriales

Plantaciones de pino

Plantaciones de eucalipto

Sistemas bajo sombra

Agroforestería

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Captura neta de C (t/ha)

Figura 4. Potencial neto de captura de C aéreo por tipo de vegetación en México (Tomado de De Jong et al., 2004).

El uso de los productos forestales en sustitución de materiales de construcción o

como alternativa de fuente de energía, contribuyen a la mitigación del cambio

climático debido a la reducción de las emisiones ocasionadas por el empleo de

materias primas renovables (FEMyP, 2011).


17

En específico, el manejo forestal sustentable promueve el desarrollo de

comunidades forestales al mismo tiempo conserva la biodiversidad y captura de C,

puede incluso eliminar la deforestación y restaurar la cobertura forestal si existen

condiciones adecuadas en la tenencia de la tierra, el reconocimiento de los derechos

de uso y una política pública que contribuya al buen manejo (Bray et al., 2010).

Simultáneamente con esta actividad se conserva y enriquece la cobertura forestal

manteniendo los almacenes de C. Si el manejo sustentable se expande a bosques

degradados, es posible generar nueva capacidad de captura y almacenamiento de C.

Además, la captura de C se logra durante largos periodos de tiempo por el uso de la

madera como materia prima para la fabricación de bienes, o la recuperación de la

cobertura forestal, por lo tanto se generan incentivos económicos para que las

comunidades locales, conserven la cobertura forestal y se combate de manera

permanente las plagas e incendios forestales.

En el MFS se utilizan los árboles maduros debido a que han pasado su fase

reproductiva, dejando en el bosque a los individuos jóvenes que aún se pueden

reproducir. Con este método se puede nuevamente aprovechar la madera después

de que el ecosistema se haya recuperado, para ello es necesario esperar un período

aproximado de 15 a 20 años.

Restauración de la vegetación nativa. Es la actividad o técnica fundamental para

lograr que las especies nativas tengan la potencialidad de crecer en suelos alterados

y que permita la recuperación de la fertilidad del suelo, esta acción también


18

contribuye para los almacenes de C. (Vargas y Mora, 2007). El aumento de la

superficie arbolada y las nuevas masas forestales establecidas contribuirán a la

fijación de C a través del crecimiento de la vegetación y el aporte de materia

orgánica al suelo.

Es importante señalar que el mecanismo más adecuado depende de las

características particulares del sistema a restaurar, así como de la intensidad del

deterioro, por lo tanto, los principales objetivos de esta actividad son la mejora del

aspecto ecológico, social y económico

Plantaciones forestales. Es el establecimiento de árboles que conforman una masa

boscosa y que tiene un diseño, tamaño y especies definidas para cumplir objetivos

específicos como plantación productiva, fuente energética, protección de zonas

agrícolas, corrección de problemas de erosión, creación de hábitat para la fauna,

captura de C, ingresos económicos, generación de empleos y la sustitución de

importaciones a largo plazo, entre otras (Figura 5).

Las plantaciones forestales suelen generar una condición de monocultivo, que

minimiza la complejidad ecosistémica requerida para contar con mayor número de

interconexiones entre los elementos vivos que pudieran aumentar la captura de CO2

(Bray et al., 2010).


19

Figura 5. Plantaciones de árboles de pino para destinarse como árboles de navidad, una

opción para la captura de CO2.

Plantaciones agroforestales. Constituyen asociaciones diversas de árboles, arbustos,

cultivos agrícolas y pastos. Se basa en principios y formas de cultivar la tierra

orientado en mecanismos variables y flexibles en concordancia con objetivos y

planificaciones propuestos, permitiendo al agricultor diversificar la producción en

sus terrenos, obteniendo en forma asociativa madera, leña, frutos, plantas, forrajes y

otros productos agrícolas (Ramírez, 2005; SAGARPA5, 2010).

Este sistema puede mantener y hasta aumentar las reservas de C en la vegetación y

los suelos. En efecto, la agroforestería fomenta prácticas sustentables de bajos

insumos que minimizan la alteración de los suelos y plantas, enfatizando la

5 Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación


20

vegetación perenne y el reciclaje de nutrientes, contribuyendo a almacenar C a largo

plazo (Nair et al., 2009).

Protección de los bosques a agentes externos. Los bosques constituyen un almacén de

C inestable, dependiente de factores externos, para mantener y conservar estos

sumideros naturales de C resulta necesario anticiparse y prevenir los daños que

ocasionan los incendios forestales, las plagas y las enfermedades que constituyen

los factores de riesgo más importantes para la estabilidad de los sumideros de C.

Estas perturbaciones pueden alterar el balance de C de los sistemas forestales y

provocar la liberación neta de CO2.


21

5. METODOLOGÍAS PARA CUANTIFICAR CARBONO EN BOSQUES

La medición de las existencias de C a nivel de ecosistema es un elemento esencial

para el cálculo de balances de emisiones de GEI. La metodología que se recomienda

para la estimación de biomasa y C es la que sugiere el Panel Intergubernamental de

Cambio Climático (IPCC, 2006), para hacer comparaciones en tiempo y en

ecosistemas diversos, misma que se vincula con la información resultante del

inventario forestal para obtener en cada nivel del ecosistema la cantidad total de

biomasa y C.

La metodología del IPCC está diseñada para calcular las emisiones y absorciones de

CO2, a partir del uso de la tierra y los cambios que suceden a una escala nacional.

El IPCC adopta tres niveles jerárquicos dependiendo de la disponibilidad y la calidad

de los datos, mismos que abarcan desde factores de emisión ponderados y

ecuaciones simples hasta el uso de información detallada y modelos específicos para

cada condición.

El nivel 1 es el más simple de usar, pero también es el menos preciso. Consiste en

calcular los parámetros a partir de ecuaciones y valores propuestos que suministran

las Directrices del IPCC (2006). Para ello se requiere disponer de datos de la

actividad específica, aunque en este nivel, a menudo la información no está

disponible por lo cual puede ser reemplazada por estimaciones basadas en datos a

nivel país (anexo 2).


22

Dependiendo de las circunstancias del país y del nivel seleccionado, los cambios

pueden no ser estimados para todos los depósitos. En el nivel 1 los métodos

incluyen los siguientes supuestos:

1) Los cambios en las reservas de biomasa y C subterráneos son cero. La madera

muerta y la hojarasca con frecuencia son agrupadas como materia orgánica muerta.

2) En el nivel 2 se aplican parámetros locales de emisión y de cambio en las

existencias, que los hace ser más apropiados para las condiciones de clima y

sistemas de uso de la tierra, aunque se emplea el mismo proceso metodológico que

en el nivel 1.

3) Es típico que en el nivel 2 se utilicen datos de resolución temporal y espacial y de

actividad más desagregada, de manera que correspondan con los coeficientes

definidos para el país por regiones específicas y por categorías de uso especializado

de la tierra.

4) En el nivel 3, se utilizan modelos y metodologías específicas de medición, hechos

a la medida para satisfacer circunstancias locales, que se pueden repetir en el

tiempo, basados en datos de la actividad de alta resolución y desagregados a nivel

zonal o regional. Estos métodos de orden superior ofrecen estimaciones de mayor

certeza que los niveles más bajos.


23

Estos sistemas pueden incluir muestreos de campo exhaustivos realizados a

intervalos regulares o sistemas de datos sobre edad, clase, producción basados en

Sistemas de Información Geográfica, datos sobre suelos y datos de la actividad del

uso de la tierra, que integran varios tipos de monitoreo.

En la mayoría de los casos, estos sistemas son dependientes del clima y por lo tanto,

permiten obtener estimaciones de fuentes con variabilidad interanual. Los modelos

deben someterse a verificaciones de calidad, auditorías y validaciones, además de

documentarse minuciosamente. Se consideran modelos complejos, ecuaciones

alométricas y mediciones de inventarios específicos a las circunstancias locales,

repetidas en el tiempo.

Existen fundamentalmente dos métodos diferentes para cada nivel pero igualmente

válidos para estimar los cambios en las existencias: un método basado en procesos,

el cual estima el balance neto de adiciones y remociones a partir de un stock de C

(método de ganancias y pérdidas); y el método basado en existencias, el cual estima

la diferencia en C en dos puntos en el tiempo (método de diferencias de reservas)

A continuación se presentan los métodos para cuantificar C en bosques.


24

5.1. Método de ganancias y pérdidas.

El método de ganancias y pérdidas se basa en estimaciones del cambio anual en C a

partir de sumar las diferencias entre las ganancia y las pérdidas en un depósito de C,

el cual se puede aplicar en los niveles 1 y 2.

Las ganancias incluyen el total del incremento de la biomasa (aérea y subterránea),

debido al crecimiento y a la transferencia de C de algún depósito a otro

(transferencia de C de la biomasa viva al depósito de materia orgánica muerta por

disturbios naturales).

Las pérdidas incluyen la recolección de madera para diferentes usos; recolección de

madera para aprovechamientos en rollizos, recolección de madera para

combustible, y pérdidas por perturbaciones provocadas por incendios, insectos,

enfermedades, entre otros: las cuales ocurren debido a la transferencia de C de un

depósito a otro o algún otro proceso como la descomposición, quema o cosecha.

Para cada depósito, el cambio de las existencias de C se calcula a través de la

siguiente ecuación:

ΔCB = ΔCG – ΔCP…………………………………………………...…….………………………………….…. (1)

Donde:

ΔCB = Cambio anual en las existencias en C de la biomasa (t/C/año).

ΔCG = Ganancia anual de C (t/C/año).


25

ΔCL = Pérdida anual de C (t/C/año).

En este método se emplea el equilibrio de las entradas y pérdidas de los depósitos

de madera muerta y de hojarasca para estimar los cambios de las existencias

durante un período dado. Esto implica estimar la superficie de las masas forestales

que permanecen como tales bajo gestión y la transferencia anual promedio de

existencias de C y de los depósitos de madera muerta y hojarasca (IPCC, 2006).

Ganancia anual de C. Para la ganancia anual de las existencias de C en biomasa (ΔCG)

en tierras forestales, se usa la siguiente ecuación:

ΔCG = Σ(A • IMA • CF)…………………………………………………………………...…………………... (2)

Donde:

ΔCG = Ganancia anual de C (t/C/año).

A = Superficie de tierras forestales en hectáreas (ha)

IMA = Incremento medio anual de la biomasa, t/año/ha

CF = Fracción de C de materia seca (0.5) (Bird et al., 2010; IPCC, 2006).

Para el incremento medio anual de la biomasa en toneladas por hectárea por año, se

emplea la siguiente ecuación:

IMA = Σ{PI • 1+R)}…………..……………………………………………….………..………………………..(3)

Donde:


26

IMA = Incremento promedio anual de la biomasa aérea y subterránea, t/ha/año.

PI = Promedio del incremento anual de la biomasa aérea para un tipo específico de

vegetación boscosa, t/ha/año

R = Relación entre la biomasa subterránea y la aérea para un tipo específico de

vegetación en toneladas de biomasa subterránea. El factor R debe configurarse en

cero si se supone que no hubo cambios en las tazas de atribución de biomasa

subterránea.

Pérdida anual de C. Las estimaciones de pérdidas son necesarias para calcular el

cambio en las existencias de C. La pérdida anual de biomasa es la suma de las

pérdidas por remoción de bosques (cosecha), la recolección de madera para

combustible y otras pérdidas producidas por perturbaciones, como incendios y

plagas. La relación se calcula mediante la siguiente ecuación:

ΔCP = Premoción-bosques + Pleña-combustible + Pperturbación……………..……………………………….… (4)

Donde:

ΔCP= Reducción anual de las existencias de C debida a la pérdida de biomasa en

tierras que permanecen en la misma categoría de uso de la tierra, t/C/ha/año

Premoción-bosques = Pérdida anual de C debida a remoción de bosques, t/C/ha/año

Pleña-combustible = Pérdida anual de C en la biomasa debida a remoción de madera

combustible, t/C/ha/año

Pperturbación = Pérdidas anuales de C en la biomasa debidas a perturbaciones,

t/C/ha/año


27

Pérdida de biomasa y C por remoción de bosques (Premoción-bosques), es el método para

estimar la pérdida anual de C de la biomasa, debido a remoción de bosques, para

calcular las perdidas a continuación se presenta la siguiente ecuación:

Premoción-bosques = {H•BCEFS • (1+R) • CF}………………….……………………………………..... (5)

Donde:

Premoción-bosques = Pérdida anual de C debida a remoción de bosques, t/C/ha/año

H = Remociones anuales de bosques, madera en rollo, m3/ha/año

BCEFS = Factor de conversión y expansión de biomasa para la conversión de

remociones de volumen en rollo a remociones totales de biomasa, toneladas de

remoción de biomasa aérea (0.5) (IPCC, 2006).

R = Relación entre la biomasa subterránea y la aérea en toneladas (t) de biomasa

subterránea. R se debe configurar en cero si se supone que no hubo cambios en las

tazas de atribución de biomasa subterránea.

CF = Coeficiente de fracción de C de materia seca, t/C (0.5) (Bird et al., 2010; IPCC,

2006).

Pérdida de biomasa y C por remoción de leña combustible (Pleña-combustible). La

remoción de madera combustible incluye dos componentes. En primer lugar, la

remoción de madera combustible de árboles vivos y de partes de árboles, tales

como copas y ramas, por las que el árbol en sí permanece en el bosque, reduce el C

en la biomasa de las existencias en crecimiento y se debe considerar como pérdida

de C de la biomasa. El segundo componente es la recolección de madera muerta y

corte de renuevos. Esto reduce el depósito de C de la materia orgánica muerta. La


28

pérdida de C de la biomasa debido a remoción de leña combustible de árboles vivos

se estima utilizando la ecuación siguiente:

Pleña-combustible = [ {VAárboles •BCEFR • (1+R) } + VAparte•D] •CF…………………………..…..(6)

Donde:

Pleña-combustible = Pérdida anual de C debida a la remoción de madera combustible,

t/C/año

VAárboles = Volumen anual de remoción de madera combustible de árboles enteros,

m3/año

VAparte = Volumen anual de remoción de madera combustible como parte de árboles,

m3/año

R = Relación entre la biomasa subterránea y la aérea, en toneladas de biomasa

subterránea; R se debe configurar en cero si se supone que no hubo cambios en las

tazas de atribución de biomasa subterránea.

CF = coeficiente de fracción de C de materia seca, t/C (0.5) (IPCC, 2006).

D = Densidad básica de la madera, t/m3

BCEFR = Factor de conversión y expansión de biomasa para la conversión de

remociones en volumen a remociones totales de biomasa (incluida la corteza),

toneladas de remoción de biomasa (m3 de remociones por el factor 0.5) (IPCC,

2006)

Pérdida de biomasa y de C por perturbaciones (Perturbación). En la siguiente ecuación se

ofrece un método genérico para estimar la cantidad de C perdido a causa de

perturbaciones. En el caso específico de pérdidas por incendios de tierras


29

gestionadas, incluidos los incendios naturales y los controlados, debe emplearse

este método para ingresar información a la metodología para estimar las emisiones

de CO2 y no las de CO2 provocadas por incendios. La pérdida de biomasa y C por

perturbaciones se indica con la ecuación siguiente:

Ppertubación = {Aperturbación • BW • (1+R) • CF}…..…...……………………………………………..… (7)

Donde:

Pperturbación = Otras pérdidas anuales de C, t/C/año/ha

Aperturbación = Superficie afectada por perturbaciones, ha/año

BW = Biomasa aérea promedio de superficies de tierra afectadas por perturbaciones,

t/ha

R = Relación entre la biomasa subterránea y la aérea, en toneladas de biomasa

subterránea. R debe configurarse en cero si se supone que no hubo cambios en la

biomasa subterránea.

CF = Coeficiente de fracción de C de materia seca, t/C (0.5) (IPCC, 2006).

5.2. Método de diferencia de reservas

El método de diferencia de reservas implica la determinación de las existencias de C

en la madera muerta y la hojarasca en dos momentos diferentes y el cálculo de la

diferencia entre dos estimaciones de existencias de C. El cambio ocurrido en las

existencias anuales de C de un año de inventario se obtiene dividiendo el cambio en

las existencias de C por el período (años) transcurrido entre dos mediciones.


30

El cálculo de los cambios en las existencias de C como la diferencia entre las

existencias de C en dos tiempos diferentes requiere que las superficies del tiempo t1

y del tiempo t2 sean idénticas, a fin de asegurarse de que las existencias de C

declaradas no sean el resultado de cambios en superficie.

Para este método se aplica la siguiente ecuación:

………………………………….……………………………………………………..………. (8)

Donde:

ΔC = Cambio anual en las existencias en C en el depósito t/C/año

Ct1 = Reservas de C en el tiempo 1

Ct2 = Reservas de C en el tiempo 2

t1 = Tiempo en el año 1

t2 = Tiempo en el año 2

Para obtener las reservas de C en el t1 y t2 se aplica la siguiente fórmula:

C = Σ {A • V • BCEFS • (1+R) • CF}……………………….……….……………………..….(9)

Donde:

C = Total de C en biomasa para el período t1 a t2

A = Superficie de tierra que permanece en la misma categoría de uso de la tierra

(ha).

V = Volumen de las existencias en crecimiento (m3/ha).


31

R = Relación entre biomasa aérea y biomasa subterránea, toneladas de biomasa

subterránea. R debe configurarse en cero si se supone que no hubo cambios en la

biomasa subterránea.

CF = Fracción de C de materia seca, t/C. (0.5) (IPCC, 2006)

BCEFS = Factor de conversión y expansión de biomasa (0.5) (IPCC, 2006).

Los dos métodos esencialmente dan el mismo resultado en términos de emisiones,

pero difieren en términos de esfuerzo.

Por ejemplo, el método de ganancias y pérdidas no estima la existencia actual de

biomasa, lo cual tiene ventajas en ciertas situaciones. Por ejemplo, es casi imposible

aplicar el método de diferencias de reservas para C en el suelo, pero relativamente

sencillo de implementar el método de ganancias y pérdidas.

5.3 Método para calcular carbono a nivel predio.

Consiste fundamentalmente en tres etapas:

1. Elaboración del inventario forestal del predio

2. Determinación de volúmenes de árboles, biomasa y carbono a nivel de especie

3. Estimación de biomasa y carbono a nivel predial

En el capítulo 6 y 7 se explican cada una de estas etapas con mayor detalle.


32

6. ELABORACIÓN DEL INVENTARIO FORESTAL DEL PREDIO

La primera etapa para calcular el C a nivel de predio es la elaboración del

inventario de los recursos forestales existentes dentro del territorio de interés.

Comprende la aplicación de técnicas de planeación, muestreo, registro, análisis e

interpretación de datos de campo. En seguida se describen las actividades

principales para el desarrollo del inventario forestal.

6.1. Rodalización del ecosistema

La rodalización consiste en la división del territorio objetivo en unidades

espaciales relativamente homogéneas en relación a características fisiográficas

como geoforma, altitud sobre el nivel del mar, exposición, pendiente, pero dando

preferencia a la asociación vegetal, como la edad, estructura general y condición

sanitaria de la población dominante. Otros criterios útiles para su división incluyen

el objetivo y el tipo de intervención silvícola propuesta. Las superficies continuas

resultantes con tipos de vegetación y características fisiográficas homogéneas

constituyen unidades de terreno forestal distintivas y se denominan rodales. Su

delimitación facilita la elaboración y mejora la calidad del inventario, y en

consecuencia incrementa la precisión y hace más comprensible la cuantificación

resultante de volúmenes, biomasa y C del arbolado.

Para hacer la delimitación de los rodales se recomienda utilizar fotografías aéreas,

imágenes satelitales, ortofotos o cartas topográficas, en la cual se ubica el polígono


33

del predio o el área del estudio, se hace la fotointerpretación del terreno forestal en

características determinadas utilizando un estereoscopio de espejos, donde se

debe representar, la rodalización y el diseño de muestreo (Figura 6 y 7).

Figura 6. Ejemplo de la delimitación de rodales a través de ortofotos.

Figura 7. Delimitación de rodales a través de ortofotos.


34

6.2 Tamaño de muestra

El tamaño de la muestra depende de la dimensión del área, de la variabilidad de lo

que se va a muestrear, el costo que implica, el tiempo para realizarse y de la

precisión que se requiere.

En la Norma Oficial Mexicana (NOM-152-SEMARNAT-2006)6 se establecen los

lineamientos, criterios y especificaciones de los contenidos de los programas de

manejo forestal para el aprovechamiento de los recursos forestales maderables en

bosques, selvas y vegetación en zonas áridas, el cual señala que para la elaboración

de programas de manejo forestal se debe utilizar una intensidad de muestreo de 5%

en promedio.

Es importante señalar que la intensidad de muestreo se define como el tamaño de la

superficie que se muestrea expresada en porcentaje conocido en relación a la

superficie total de interés, mientras que el tamaño de una muestra es el número de

unidades de muestreo o parcelas de dimensión preestablecidas en que se divide el

total de la superficie muestreada en el área.

Según Segura and Kanninen (2002), para obtener el tamaño de muestra se puede

utilizar la siguiente ecuación:

6 Norma Oficial Mexicana


35

……….…………………………………………….……………….………………. (10)

Donde:

n = Tamaño de muestra

t2 = Valor de t student para un 95% de confiabilidad

Pse% = Desviación estándar de la población estratificada en porcentaje

E% = Error permisible

N = Número de parcelas

Ejemplo de cálculo del tamaño de muestra en un inventario forestal estratificado

(adaptado de Segura y Kanninen, 2002).

Un bosque natural de 100 hectáreas se ha divido en tres rodales considerando su

variabilidad de especies en: pino-pino (A=27 ha), pino-encino (B=33 ha) y pino-

abies (C=40 ha). Para conocer su variabilidad y calcular el tamaño de la muestra (n),

se realizó un premuestreo en cada rodal. Se obtuvieron los siguientes datos de

volumen total (en m3), por sitio, extrapolados a hectárea.

Sitio Rodal A B C

1 17 6 23 2 10 11 13 3 25 23 5 4 7 5 20 5 38 10 20

Suma 97 55 81 Promedio 19.4 11 16.2

Desviación estándar 12.501 7.176 7.259


36

La proporción que guardan los rodales con respecto al área total sería:

Rodal A: S1=

Rodal B: S2 =

Rodal C: S3 =

Ahora, se calcula la desviación estándar (Pse) común, Pse =

Rodal *Si Pi Si x Pi

A 12.50 0.27 3.37

B 7.17 0.33 2.36

C 7.25 0.40 2.9

Pse = 8.63

*Si = Proporción que guardan los rodales

Como el error permisible está expresado en porcentaje, también el Pse debe

convertirse en porcentaje. Para ello, primero se obtiene el volumen medio (V),

utilizando la ecuación de la media ponderada:

Rodal Si Pi Si * Pi

A 19.4 0.27 5.23

B 11 0.33 3.63

C 16.2 0.40 6.48

Vmedio = 15.34 m3/ha


37

De la anterior ecuación, se obtiene la desviación estándar de la población

estratificada (Pse%):

Pse% =

El valor de N = 1,000 sitios, se obtiene de la siguiente forma:

Error permisible = 20%

Nivel de confianza = 95%

Ahora se aplica la fórmula para 4 grados de libertad (gl) (n-1) y 0.05 de

confiabilidad. Así tenemos:

Posteriormente, se continua probando con diferentes gl en el rango entre 4

(premuestreo) y 63 (valor estimado); se recomienda trabajar con un valor

promedio. Para este caso, tomamos el valor correspondiente a 33 gl ((63+4)/2).


38

Para la distribución de los sitios se utilizará la distribución proporcional, ya que se

toma en cuenta el área de cada rodal. La distribución se realizará de la siguiente

forma:

Rodal A: n1 = n(S1)= 35(0.27) = 9

Rodal B: n2 = n(S2)= 35(0.33) = 12

Rodal C: n3 = n(S3)= 35(0.40) = 14

6.3. Diseño de Muestreo

Para el diseño de muestreo, se sugiere seguir la metodología propuesta por

Comisión Nacional Forestal para el Inventario Nacional Forestal y de Suelos

(2010b), en seguida se presenta un resumen.

El inventario consiste en un muestreo estratificado por conglomerados con la

finalidad de disponer elementos estadísticos que permitan estimar la confiabilidad

del inventario e intensificar el muestreo en las zonas con mayor dinámica de cambio

y con las estructuras vegetativas más complejas.

Se siguiere utilizar el conglomerado como unidad de muestreo primario. El

conglomerado corresponde a una “Y invertida” integrada por cuatro unidades de

muestreo secundario o sitios de muestreo de forma rectangular para inventarios


39

forestales en climas tropicales o circular para inventario forestal de clima templado

(Figura 8 y 9).

El área de cada sitio es de 400 m2 por lo que cada conglomerado equivaldrá a 1600

m2. En estos sitios de 400 m2 se deben medir y registrar todos los árboles con

diámetro normal mayor de 7.5 cm. Se realiza la identificación de los árboles

(nombre común y científico).

Dentro de cada sitio de 400 m2, se tiene que delimitar sitios más pequeños

(subsitios), de 12.56 m2 y de 1 m2 para el registro de diferentes variables. En los

subsitios de 12.56 m2 se debe registrar arbustos y el renuevo con elementos con DN

< 7.5 cm y altura ≥ 25 cm y en los subsitios de 1 m2 se registrará la presencia y

cobertura de hierbas, helechos, musgos y líquenes.

Figura 8. Conglomerado constituido por cuatro sitios rectangulares de 400 m2, sub-sitios de

12.56 m2 y de 1 m2 sugerido para inventarios forestales en climas tropicales (CONAFOR, 2010b).


40

Figura 9. Conglomerado constituido por cuatro sitios circulares de 400 m2, sub-sitios de 12.56 m2 y de 1 m2 sugerido para inventarios forestales de clima templado (CONAFOR, 2010b).

6.4. Registro de la información de campo

Ubicación y marcado físico del conglomerado: antes de iniciar cualquier actividad

del registro de datos de campo se debe determinar la ubicación geográfica de cada

conglomerado, para que se pueda regresar a este en visitas subsecuentes. Las

unidades de muestreo correspondientes, se ubicarán en las cartas topográficas del

INEGI a escalas 1: 50 000, mediante el par de coordenadas geográficas tomadas con

un posicionador geográfico (GPS).

La determinación de esta ubicación geográfica será por medio de un punto de

control marcado en el terreno (en algún objeto fácilmente identificable a simple

vista) con la leyenda “PC” (Punto de Control) y número de conglomerado que le


41

corresponda antes de llegar a la ubicación precisa del conglomerado y registrarlo en

el informe correspondiente.

El punto de control deberá ubicarse en lugares fácilmente identificables tanto en el

campo como en fotografías aéreas o mapas, tales como cruce de caminos,

confluencia de arroyos o ríos, un claro en el bosque. Posteriormente se elabora el

croquis del lugar plasmando los rasgos del terreno y características del lugar.

Información a recabar. En cada uno de los sitios de 400 m2 se miden y registran

todos los árboles cuyo diámetro a la altura de 1.3 m sobre la superficie del suelo sea

igual o mayor a 7.5 cm. Las variables a considerar serán: número de árbol, género,

especie, nombre común, distancia y azimut del centro del sitio a cada uno de los

árboles, condición (árbol vivo, muerto en pie o tocón), diámetro normal, grosor de

corteza, diámetro de copa, altura total, altura del fuste limpio, altura comercial

(hasta los 10 cm de diámetro del tallo principal y/o ramas secundarias). También se

registrará el vigor y el daño.

En los subsitios de 12.56 m2 se registra el renuevo (regeneración natural) solo para

aquellos elementos con diámetro normal menor a 7.5 cm y altura mayor o igual a 25

cm. Se anota el número de individuos por género, la frecuencia, vigor, tipo de daño y

afectación (%), usos, cobertura (%) por los diferentes estratos.

En los subsitios de 1 m2 se registrará la cobertura de hierbas, helechos, musgos y

líquenes.


42

6.5. Análisis de la información

Los datos dasométricos de los sitios de muestreo, deberán ser capturados en

formato digital en hojas de cálculo para extrapolarlos a una unidad de superficie (se

recomienda por hectárea) y por tipo de vegetación o ecosistema. Posteriormente,

realizar un análisis estadístico, en cual se deberá obtener la frecuencia, media,

varianza, desviación estándar, de las variables, número de árboles, área basal,

diámetro de copa, cobertura de copa, entre otras.


43

7. ESTIMACIÓN DE VOLUMEN, BIOMASA Y CARBONO DE MADERA DE ÁRBOLES A NIVEL DE ESPECIE

Dentro del método de cuantificación de biomasa y C aéreo a nivel predio (nivel 3), se

puede obtener mediante dos métodos: el indirecto y el directo. El método indirecto

consiste en utilizar ecuaciones o factores de expansión generadas en otros sitios,

que se adapten o adecuen a las especies arbóreas presentes y a las condiciones

locales. Cuando se carece de este tipo de información, entonces se procede a

desarrollar el método directo. El método directo o destructivo, consiste en cortar

uno o más árboles, determinar la relación peso fresco/peso seco, de cada uno de los

componentes (fuste, ramas y hojas) y generar ecuaciones alométricas y factores de

expansión de la biomasa, para las especies y condiciones locales (Figura 10).

Figura 10. Separación y pesaje de componentes de un árbol, para la generación de

ecuaciones alométricas.


44

7.1. Estimación de volumen de árboles

Los árboles que serán muestreados para determinar el volumen para cada uno de

sus componentes, deberán cubrir la mayor parte de las categorías diamétricas

cuando sea posible para cada especie de árbol.

Las mediciones que se realiza de los árboles son:

Altura total del Árbol (Htotal)

Altura de Fuste Limpio (Hfuste)

Diámetro de la copa (Dcopa)

Diámetro y longitud de las ramas gruesas (Vramas-gruesas)

Diámetro a la altura del pecho DAP (a 1.3 m cuando los árboles no presenten

contrafuertes, o la medición del diámetro normal cuando se terminan los

contrafuertes)

Altura del contrafuerte (Hcontrafuerte)

Área basal

Se recomienda dividir el árbol en cinco componentes para una mejor estimación del

volumen (Segura and Kanninen, 2005):

a) Fuste limpio/comercial. El volumen comercial total (VFcomercial) será la suma total

de cada uno de los volúmenes de las trozas, utilizando la fórmula de Smalian (la

longitud de las trozas variarán de 1 a 2 m.)


45

b) Tocón. (Vtocón) será medido por la fórmula de neiloide truncado, o en caso de

presentar contrafuertes, será la suma del volumen de los contrafuertes mas el tocón

utilizando la fórmula de un cilindro.

c) Fuste no comercial. Es la sección del fuste del árbol que debido a sus

características o defectos no puede ser considerado dentro del volumen comercial

del fuste. El volumen del Fuste no Comercial (VFno-comercial) será calculado por la

fórmula de Smalian.

V = π / 4 x (D1 + D2) / 2 x L…………………………………………………………………………… (11)

Donde:

V = Volumen en metro cúbico

π = Constante (3.1416)

D1 = Diámetro 1 en metros

D2 = Diámetro 2 en metros

L = Longitud de la troza

d) Ramas gruesas. Se consideran a las ramas ≥ 10 cm de diámetro, cuyo volumen

(Vramas-gruesas) será estimado mediante la fórmula de Smalian, la longitud de las

ramas será de 2 m.

e) Ramas pequeñas. El volumen de estas ramas menores a 10 cm de diámetro,

estarán determinadas usando la biomasa y gravedad específica (Figura 11).


46

Figura 11. Seccionamiento del árbol para la determinación del volumen total y

biomasa (adaptado de Henry et al., 2010).

Donde T1…Tn representa las diferentes secciones del tronco del árbol; R1….Rn

representa las secciones de las ramas, en el caso del volumen de los contrafuertes

será determinado a través de la fórmula de una pirámide, considerando un cuarto

de la circunferencia como hipotenusa (Henry et al., 2010).

El volumen de cada uno de los contrafuertes estará determinado por la siguiente

fórmula (Henry et al., 2010), donde Vc= Volumen del contrafuerte; Lc=longitud del

contrafuerte; Hc=altura del contrafuerte; Ac= Ancho del contrafuerte.

……………………………………………………………………... (12)


47

El volumen del tocón debe ser determinado por la fórmula de un neiloide truncado

para el caso de los árboles que no presenten contrafuertes, donde L es la longitud

del tocón; A1 y A2 son las aéreas de uno y otro extremo; A´ corresponde al área a la

mitad del tocón:

……………………………………………………..………………………….. (13)

Para el volumen del tocón que presente contrafuertes se considerará la fórmula de

un cilindro utilizando la fórmula de Smalian, como también en las secciones del

tronco (trozas), ramas grandes:

……………………………………………………………..……….………………. (14)

Donde Vs es el volumen de la sección, Ls es la longitud de la sección y D1 y D2 son los

diámetros mayor y menor de la sección.

Volumen total del árbol: para el volumen total del Fuste o del Tronco será la suma

de los siguientes componentes Volumen del fuste comercial, Vf no comercial y el

volumen del tocón:

VFtotal= VFcomercial + VFno-comercial + Vtocón……………………………………………………….… (15)

El volumen Total del árbol será determinado por la suma de Volumen total del

Tronco, ramas gruesas y las ramas de menor tamaño, con la siguiente ecuación:


48

Vtotal= VFtotal + Vramas-gruesas + Vramas-pequeñas……………………………………..…………..……. (16)

7.2. Estimación de biomasa aérea

7.2.1. Toma de muestras para estimar biomasa aérea

Se deben seleccionar árboles de cada especie representativos en cuanto a su DN,

posteriormente se procede a derribarlos para obtener submuestras representativas

de cada uno de sus componentes separándoles, es decir, del fuste, de las ramas y

follaje, mismas que deberán ser prensadas y pesadas en campo con una báscula de

precisión para obtener su peso fresco (Figura 12 y 13).

Todas las muestras se deben identificar y deberán transportar a un laboratorio

donde se seca a una temperatura de 75 °C hasta alcanzar su peso seco constante. Se

debe determinar la relación entre el peso fresco y seco de cada componente del

árbol, a partir de la suma de todos ellos se obtendrá la biomasa total de cada árbol.


49

Figura 12. Separación de los componentes de un árbol, para ser pesados en campo.

Figura 13. Pesaje en campo de componentes de un árbol para obtener el peso fresco.


50

7.2.2. Estimación de la densidad de la madera

El término densidad se define como la relación entre la masa de un cuerpo y el

volumen que ocupa. La densidad de la madera es una variable que nos permite

conocer la calidad de la madera, el contenido de biomasa y C por unidad de volumen

y el mejoramiento genético, entre otros.

La densidad específica de la madera es una variable que puede medirse de diversas

formas, es una relación que existe entre la masa seca de una muestra de madera,

que previamente fue sometida a un proceso de secado en una estufa a peso

constante y el volumen verde de la muestra (Chave, 2006). Para determinar la

densidad de la madera se recomienda tomar las mismas muestras donde se obtuvo

la biomasa y se propone las siguientes técnicas (a, b y c):

a) Para obtener la densidad de la madera será necesario extraer rodajas de madera

(Figura 14) como muestras de cada uno de los componentes del árbol: tocón,

tronco, ramas con una motosierra. Se deben tomar tres muestras de discos de las

ramas y una para el tronco y el tocón (Henry et al., 2010 ) para después ser

llevadas a laboratorio en el cual se dividirán en sub-muestras de 2.0 x 2.0 x 10 cm,

donde se extraerán estas submuestras en intervalos de 2 cm desde la médula

(centro) hasta la periferia del disco, las cuales para tener mayor precisión en estas

deben de ser medidas con un calibrador digital entre los puntos de ancho, longitud y

altura para las estimaciones del volumen fresco.


51

Figura 14. Obtención de muestras de rodajas de madera de tallos y ramas, para obtener la densidad del árbol.

Las submuestras resultantes serán colocadas en un horno para obtener su peso

constante a una temperatura de 105 ⁰C y ser pesadas en una balanza digital. Los

datos obtenidos de volumen y masa seca de cada submuestra permitirán estimar la

densidad de la madera de la siguiente forma:

………………………………………..…………..…………………………………..... (17)

Donde:

Dmadera = Densidad básica-especifica de la madera (g/cm3).

MSm = Masa seca de la submuestras de la madera K (g),


52

Vm = Volumen fresco (verde) de las submuestras (cm3)

b) Se deben de recolectar muestras de madera de 5 x 5 x 15 cm de la parte superior

del tocón (40 cm de altura del árbol) y de la parte superior del tronco para todas las

especies (Segura and Kanninen, 2005) con las cuales se determinará su gravedad

especifica (g/cm3) a través del método de desplazamiento de agua, que consiste de

acuerdo a Chave (2006) en colocar cada una de las muestras en un contenedor que

se llena de agua para ser pesadas en una balanza de precisión de al menos 0.001

gramos.

No se debe llenar el contenedor totalmente con agua, para que contenga la muestra,

esta no debe tocar los extremos del contenedor ni el fondo y debe mantenerse

sumergida con la ayuda de una pinza o aguja. El peso del agua desplazada es igual al

volumen de la muestra (ya que el agua tiene una densidad de 1). La balanza

electrónica debe ser tarada después de cada medición.

El peso seco de cada muestra se determina colocándolas en un horno hasta que

alcance un peso constante (lo cual conlleva, generalmente 48 o 72 horas). El secado

depende de la calidad de la máquina de secado y es necesario comprobar la

hipótesis de peso constante, pesando las muestras a intervalos regulares. Las

muestras deben pesarse inmediatamente después de haberse retirado del horno,

porque el aire puede estar saturado de agua. Una vez obtenidos los resultados de

cada variable masa seca y volumen de cada muestra se determina la densidad de la

madera con la fórmula del inciso (a).


53

c) Otra alternativa para determinar la densidad de la madera es a través de una

“viruta de crecimiento” (Figura 15), es decir una muestra cilíndrica de madera

obtenida con taladro de incremento (Chave, 2006) la cual permite extraer muestras

de madera a diferentes alturas del árbol, para este caso será necesario obtener

muestras del tronco y tocón para cada una de las especies. Para cada muestra

obtenida se podrá determinar su volumen fresco por medio del método

dimensional, asumiendo que tiene una forma cilíndrica regular, para ello es

necesario medir la longitud total del cilindro y su diámetro en puntos diferentes,

con un ”Vernier”, evitando hacer presión con los filos del “Vernier” sobre la madera,

con la siguiente fórmula:

……………………………………………..………………………………………………...… (18)

Donde:

l = Longitud total de la muestra y

π = Constante (3.1416)

D = La media del diámetro.

Una vez obtenido el volumen fresco para cada muestra es necesario calcular su peso

seco, el cual se determina colocándolas en un horno hasta que alcance un peso

constante. Las muestras deben pesarse inmediatamente después de haberse

retirado del horno, los resultados de cada variable masa seca y volumen de cada

muestra permitirán determinar la densidad de la madera con la fórmula del inciso

(a).


54

Es muy importante un análisis estadístico de las muestras de madera por

cualquiera de los métodos anteriores, desde medidas descriptivas como la media y

desviación estándar para cada uno de los componentes del árbol. También es

necesario una prueba de normalidad y homogeneidad, así mismo un análisis de

Varianza (ANOVA).

Figura 15. Obtención de viruta de crecimiento mediante el taladro de Pressler, como una opción para estimar la densidad de madera.


55

7.2.3. Estimación de contenido de carbono en laboratorio

Las determinaciones de C se hacen en laboratorio a partir de las muestras de

biomasa. Este procedimiento a continuación se describe de manera general.

Para la concentración de C en un árbol se debe dividir en componentes (fuste, ramas

y hojas) de los cuales se obtendrán muestras representativas:

Fuste. Es necesario seleccionar tres rodajas, una en la base, otra a la mitad y la

tercera en la base de la copa, los cuales proporcionan la variación de C contenido en

el fuste, otra alternativa que también representa el promedio de C contenido en el

fuste es la viruta obtenida a 1.30 m con el taladro pressler (ya que la muestra

atraviesa trasversalmente el fuste y contiene material del centro a la periferia

incluyendo corteza).

Ramas. Se debe seleccionar tres rodajas de las ramas las cuales deben ser

representativas de la copa del árbol.

Hojas. Se deben seleccionar al menos tres muestras de hojas aproximadamente de

50 g donde se puede incluir flores y frutos, si es que presenta en el árbol.

Submuestras de madera y follaje para ser molidas

Fuste y ramas. Se obtendrá una submuestra aproximadamente de 50 gramos para

cada una de las rodajas (Etchevers et al., 2005), es importante que esta submuestra

sea realmente representativa. Si la rodaja es muy grande se obtendrá esta


56

submuestra con un corte de forma de rebanada de pastel con un hacha o cualquier

otro instrumento, de tal forma que incluya proporcionalmente material de la

periferia (corteza) y el centro de la rodaja. Estas submuestras se deben cortar en

fracciones pequeñas, es decir reducirlas a astillas con un machete, hacha o cualquier

otro instrumento, procurando no perder ningún material para que estén listas para

su molienda.

Para el caso de las virutas obtenidas a 1.30 estas se molerán completamente ya que

incluyen de igual forma material del centro y de la periferia.

Hojas. Las hojas también se deben reducir a fracciones pequeñas, estas se pueden

realizar con tijeras o navajas, procurando no perder ningún material para su

molienda.

Se debe preparar una muestra compuesta aproximadamente de 50 gramos a partir

de las tres muestras de fuste, ramas y follaje. Estas muestras se deberán colocar en

una bolsa de plástico o papel debidamente etiquetados para llevarlas a una estufa de

secado de circulación forzada de aire por 48 horas a 70 a 75 °C para quitar la

humedad y facilitar la molienda en caso de que no sean muestras obtenidas de la

biomasa.

Molienda de submuestras de madera y follaje

Las muestras se deben moler en un molino apropiado, como puede ser uno

eléctrico, hasta obtener un material fino, hasta alcanzar partículas menores a 10

micras (Figura 16). El material molido se deberá mezclar hasta homogeneizar, el


57

cual se guardará en un sobre debidamente etiquetado hasta su determinación de la

concentración C en laboratorio y colocarlo en un lugar fresco libre de humedad.

Figura 16. Molino eléctrico para fraccionar muestras de los componentes de un árbol.

Resecado de submuestras

Antes de iniciar con el proceso de determinación de C, cada una de las muestras se

deben colocar nuevamente en una estufa de secado a una temperatura de 60-70 °C

por 2 horas para eliminar la humedad y después se colocan en un desecador para

evitar que absorba humedad del ambiente y poder iniciar con el análisis.


58

Pesaje de las submuestras

Una vez secas las muestras contenidas en los sobres, se debe pesar en una balanza

analítica de 1-5 gramos del material (el cual debe estar muy bien homogeneizado

para que sea representativo) para colocarlo en crisoles y en el analizador de C.

Análisis de concentración de C

Este proceso se realiza por combustión seca en analizador de carbono total (TOC

5050 AC Total Organic Carbon Analyser marca Shimadzu). Antes de iniciar el

proceso, este analizador se debe calibrar con distintas dosis de sacarosa para poder

obtener curvas crecientes de concentración de carbono (se pesarán cantidades

crecientes de sacarosa para obtener cantidades crecientes de carbono). Cada

muestra contenida en el crisol se colocará en el horno del analizador de carbono de

4-5 minutos.

En este horno de la muestra desprende C02 por combustión seca a 900 °C y llega a

un detector que mide la cantidad de carbono, que es registrado por el software del

analizador de carbono total (Figura 17). Finalmente este analizador de carbono total

nos proporciona la concentración de C orgánico para cada muestra, a través del

software. Es indispensable colocar patrones de sacarosa cada 10 muestras para

verificar que el equipo esté funcionando de manera correcta.


59

Figura 17. Horno analizador de carbono para muestras de los diferentes componentes de un árbol.

7.2.4. Generación de ecuaciones alométricas.

Las ecuaciones alométricas son funciones matemáticas que relacionan la biomasa

con variables del árbol medibles en pie, tales como el diámetro normal del árbol a la

altura del pecho (1.30 m de altura), altura total y diámetro de copa, principalmente.

Debido a la facilidad de medición y alta correlación, el diámetro normal del árbol se

prefiere utilizar como variable independiente confiable para elaborar las ecuaciones

alométricas. Para el desarrollo de estos modelos es necesario realizar un muestreo

destructivo de árboles.


60

Una vez obtenido los resultados de volumen, biomasa y C para cada componente y

total de los árboles de cada especie, se ajustarán a modelos de regresión con las

variables dasométricas medidas en campo.

Altura total del Árbol (Htotal)

Altura de Fuste Limpio (Hfuste)

Diámetro de la copa (Dcopa)

Diámetro a la Altura del pecho Dn (a 1.3 m cuando los árboles no presenten

contrafuertes, o la medición del diámetro normal cuando se terminan los

contrafuertes)

Altura del contrafuerte(Hcontrafuerte)

Área basal (AB)

La biomasa total del árbol, ramas, tocón, follaje (y) se ajustan mediante regresión

con los valores de las variables de diámetro normal (Dn) y altura total (Htotal)

principalmente, entre otros de menor uso para el cálculo de biomasa son el

diámetro de copa (Dcopa), área basal (AB), densidad de la madera (Dm) (Segura y

Kanninen, 2005; Henry et al., 2010). Para ello se utilizan las variables y modelos

incluidos en el Cuadro 1 y 2. Para el contenido de C total del árbol, se sigue el mismo

procedimiento.

El mejor modelo que se seleccionara para la estimación de biomasa será de acuerdo

a los criterios de: coeficiente de determinación (R2), Cuadrado Medio del Error

(CME), significancia de los parámetros evaluados, suma de residuales, Índice de

Furnival (IF).


61

Cuadro 1. Ejemplos de modelos matemáticos empleados para el cálculo de biomasa y carbono a través de diferentes variables como, diámetro normal (Dn), diámetro de copa (D), altura total (H), área basal (AB) y densidad de la madera (Dm).

Modelo Fuente

y= b0 * Dnb1 Segura y Kanninen, 2005 y= b0 * b1* Dn* b3 * Dcopa Henry et al., 2010 y= b0 * b1* Dn* Dcopa Henry et al., 2010 y = b0*Dnb1 * Htotalb2 Henry et al., 2010 y= b0 * Dnb1 * Dcopab2 + Dmb3 Henry et al., 2010 y = b0*Dnb1 * Htotalb2 * Dcopab2 Henry et al., 2010 y = b0*Dnb1 * Htotalb2 * Dcopab2* ABb3 * Dmb4 Henry et al., 2010

Donde b0, b1, b2….bn son los parámetros de regresión Cuadro 2. Ejemplos de ecuaciones alométricas empleadas para la estimación de biomasa arbórea en algunas especies de árboles en México. Especie Ecuación alométrica R2 Fuente

Alnus arguta B= 0.1649 DN2.2755 0.96 Acosta (2011) Coffea arabica Ln(y) = -0.66+1.37 ln(X) 0.55 Acosta (2002) Mangle Y = exp [-2.977+Ln(rD2h) 0.99 Chave et al. (2005) Pinus patula B = 0.0357 * DN2.6916 0.98 Díaz et al. (2007) Especies tropicales yi = 0.3700(DBH)1.9600 0.85 Návar (2009) Pinus leiophylla yi = 0.1751(DBH)2.2629 0.93 Návar (2009) Pinus teocote yi = 0.2057(DBH)2.2583 0.96 Návar (2009) Pinus ayacahuite yi = 0.2893(DBH)2.1569 0.97 Návar (2009) Pinus cooperi yi = 0.2018(DBH)2.2907 0.94 Návar (2009) Quercus spp. yi = 0.0890(DBH)2.5226 0.95 Návar (2009) Pinus durangensis yi = 0.1382(DBH)2.3573 0.91 Návar (2009) Pinus arizonica yi = 0.0819(DBH)2.4293 0.97 Návar (2009) B, Y, yi: biomasa en kg (árbol) D y X: diámetro normal, en cm, a 1.3 m. H: altura total, en m. p= densidad de la madera. DBH: diámetro normal.

Factores de Expansión de la Biomasa (FEB). Otra forma de determinar el contenido

de C, es mediante factores de expansión de biomasa y carbono, donde Gracia et al

(2004) define a estos factores como parámetros que transforman el volumen fustal


62

por árbol en densidad de biomasa y C por árbol por cada tipo de vegetación. Estos

factores normalmente se aplican con el interés de reducir costos y tiempo, así como

hacer aproximaciones (Husch et al., 2003).

Consiste en utilizar los volúmenes de madera calculados en los inventarios

forestales y con los denominados FEB, este FEB se obtiene a través densidad de la

madera (Capítulo 7.2.2) para cada especie, se estima la biomasa arbórea y

posteriormente con otro factor de conversión se transforma la densidad en C

(Návar, 2009; Silva-Arredondo y Návar, 2009).


63

8. ESTIMACIÓN DE BIOMASA Y CARBONO EN OTROS COMPONENTES

8.1. Estimación de biomasa y carbono en madera muerta

Para determinar la biomasa muerta en el bosque, se sugiere medir cuatro

transectos de muestreo de 15 m de longitud, se recomienda ubicarlo en el sitio 3 de

cada conglomerado del inventario forestal, en los transectos se deberá colectar

todo el material vegetativo muerto (ramas, hojas, frutos, troncos caídos, cortezas,

entre otros) por el método de barrido a ras de suelo (se tiene que recoger todo el

material en dirección a los cuatro puntos cardinales partiendo del centro del sitio)

cubriendo un área de 2 metros de ancho.

Se determinará la pendiente por transecto, considerando como punto inicial

el centro de sitio y punto final el extremo del sitio.

Delimitación de los transectos.

Entre los 10 m y 15 m del transecto se debe registrar la frecuencia de piezas

leñosas finas (0.1-0.5 cm de diámetro) y regulares (0.51-2.5 cm de

diámetro). A lo largo de los 15 m del transecto se debe registrar las piezas

medianas (de 2.5 cm a 7.5 cm de diámetro) y gruesas (>7.5 cm de

diámetro), como se muestra en el cuadro 3 (CONAFOR, 2010b).


64

También se tiene que registrar la frecuencia de aparición de combustibles

leñosos caídos medianos y gruesos, y se medirán los diámetros de las piezas

leñosas y el grado de putrefacción en el que se encuentran.

Cuadro 3. Clasificación de madera muerta de acuerdo al tiempo que un combustible tarda en ganar o perder dos tercios de la diferencia entre su contenido inicial de humedad y el del ambiente (tiempo de retardo), con respecto a su diámetro normal.

Categoría Tiempo de retardo Diámetro normal

Finos 1 hora 0.1 a 0.5 cm

Regulares 10 horas 0.6 a 2.5 cm

Medianos 100 horas 2.6 a 7.5 cm

Gruesos Más de 1000 horas >7.5 cm

Se requiere obtener muestras de los diferentes tamaños de las piezas leñosas, se

pesan en “fresco” en campo y se identifican con una etiqueta para su transporte al

laboratorio donde, se determinará la relación entre el peso seco y húmedo,

obteniendo la biomasa.

Para el cálculo del contenido de C se recomienda clasificar las muestras de acuerdo

a sus diámetros para un análisis más detallado, posteriormente se llevan las

muestras a un laboratorio para la determinación de C.

8.2. Biomasa y carbono en hojarasca o mantillo

Las mediciones para obtener información cuantitativa de hojarasca o mantillo,

como es la capa de hojarasca (Ho) y la capa de fermentación (F), se recomienda

realizar en el sito 3 de cada conglomerado del inventario forestal.


65

La capa de hojarasca o mantillo, es la que se encuentra sobre el suelo, el cual actúa

como conservador de humedad y como protector del suelo contra la erosión. La

capa de mantillo actúa como una esponja almacenadora de humedad.

La toma de muestras de mantillo se efectúa en puntos relacionados con los cuatro

transectos utilizados para estimar la biomasa en madera muerta. En cada transecto

se tienen que ubicar dos puntos de muestreo, para un total de ocho sitios de

muestreo de la capa de hojarasca y de fermentación.

El procedimiento consiste en medir y registrar inicialmente el espesor de cada

capa de mantillo.

Se debe considerar la capa de materia orgánica como el manto de hojarasca (Ho)

que es la capa superior del horizonte orgánico de suelo, resultado de hojas

recientemente caídas con una mínima alteración por la descomposición, que

conservan en mayor medida su estructura original. También se pueden encontrar

algunas otras estructuras como: frutos, semillas, flores, conos, corteza,

principalmente.

La capa de fermentación (F) se ubica por debajo de la capa Ho, donde se encuentra

la materia orgánica que perdió completamente su estructura original y en

diferentes grados de descomposición, que va desde la materia orgánica

completamente descompuesta (humus) hasta la parcialmente descompuesta.


66

El siguiente paso es recolectar una muestra del material asociado a cada capa, en

un cuadrado de muestreo de 30 cm x 30 cm (Figura 18), para luego pesar con una

báscula de precisión en campo la totalidad del material y de cada capa recolectada.

Se debe etiquetar cada capa del material colectada para guardarlo en bolsa de

plástico. Se determinará la relación entre el peso seco y húmedo, obteniendo la

biomasa, posteriormente tomar una submuestra representativa para enviar al

laboratorio para la determinación de C.

Figura 18. Ejemplo de un cuadrante de 30 cm x 30 cm, para colectar muestras de hojarasca o mantillo.

8.3. Estimación de biomasa y carbono en el suelo y raíces

Para estimar la biomasa y C en el suelo se sugiere seguir el procedimiento que se

describe a continuación.


67

a) Toma de la muestra

Tomar como referencia el área de 1 m2 del sitio número 3 de cada conglomerado del

inventario forestal, se quitan todo los componentes que no sea el suelo que pudiera

alterar el resultado.

La estimación del C del suelo puede ser a través de perfiles de suelo (Figura 19)

estudiado mediante la apertura y análisis de las distintas capas que integran, hasta

una profundidad determinada, que puede ser de un metro (Batjes, 1996; Zhao et al.,

2006).

Los perfiles de suelo se observan normalmente en excavaciones hechas al efecto

denominadas calicatas. Las dimensiones de las calicatas deben ser tales que

permitan una cómoda observación y la profundidad debe estar en relación al

problema planteado (Fadda, 2009).

Otra forma de determinar el contenido de C en el suelo, es mediante la toma de

muestras del suelo con una barrena para muestras inalteradas, con lo que facilita

determinar la densidad aparente. De no contar con este instrumento se puede

utilizar otro tipo de barrena, como la helicoidal, Viehmeyer o de media caña.


68

Figura 19. Excavación de perfiles para la toma de muestras de suelo.

b) Procesamiento de la muestra

Una vez obtenida la muestra, se extiende sobre una charola de aluminio y se seca a

la sombra hasta peso constante o en una estufa de secado por 24 horas a 105 °C. La

muestra seca, se pasa por el tamiz con apertura de malla de dos milímetros,

eliminando los materiales que atraviesen (residuos, gravas). En la fracción útil se

envía a laboratorio para la determinación de C orgánico e inorgánico.


69

c) Determinaciones analíticas

Al laboratorio se le solicita el servicio para cuantificar el contenido de materia

orgánica, como una forma indirecta para estimar el contenido de C. Bajo esta

premisa se considera que el 58% del contenido de materia orgánica es C, o bien

obtener la conversión al dividir la cantidad de materia orgánica entre 1.72 (West y

Post, 2002; Yan y Cai, 2008).

Algunos laboratorios cuentan con los procedimientos, material y equipo para

cuantificar directamente el contenido de C orgánico e inorgánico, tanto en

muestras vegetales como en el suelo, se deberá optar por aquel que más convenga

al usuario.

d) Conversión de volumen a masa del suelo por unidad de superficie

Debido a que la muestra de suelo que se toma con la barrena para muestras

inalteradas considera un cilindro de volumen conocido, es necesario convertir éste

a unidad de masa. Esta conversión de volumen a masa se realiza al determinar la

densidad aparente mediante la relación:

…………………………………………………….………….…………………………….. (19)

Donde:

Da = Densidad aparente del suelo (gr/cm3 o Mg/m3).


70

M = Masa del suelo (gr o Mg).

V = Volumen del suelo (cm3 o m3).

Cabe indicar que existen otros métodos para determinar la densidad aparente,

como el del terrón cubierto con parafina o del recipiente de volumen conocido de

suelo lleno con agua, sin embargo, se debe utilizar el más preciso.

e) Cuantificación de C

La cuantificación del C se obtiene al integrar la suma de cada capa con base en la

siguiente relación (Batjes, 1996):

…………………………………………………….………………….. (20)

Donde:

COST = Carbono orgánico del suelo total (Mg m2) sobre una profundidad;

COSi = Carbono orgánico del suelo en la iava-capa; (g C g-1);

pi = densidad aparente de la iava-capa (Mg m-3);

Di = Espesor de la iava-capa (m) y

Si = Volumen de la fracción de fragmentos mayores de 2 mm de la iava-capa.

En los casos que no sea posible determinar en forma directa el contenido de C, es

posible interpolar éste al cuantificar el contenido de materia orgánica, bajo la

siguiente relación (Yan y Cai, 2008).


71

………………………………………………….……………………….. (21)

Donde:

MO = Contenido de materia orgánica (g) y

0.58 = Factor de conversión de materia orgánica en el suelo a C orgánico;

pi = densidad aparente de la iava-capa (Mg m-3);

Di = Espesor de la iava-capa (m)

En los casos que se requiera cuantificar el contenido de C para una profundidad

específica, por ejemplo el estrato superior de 0-10 cm cualquiera de las dos

relaciones se utilizará una sola vez.

Así mismo, en los casos que se requiera estimar la cantidad de materia orgánica

mediante el análisis de C, el factor de conversión es 1.69 (Brejda et al., 2001)

Ejemplo de la determinación de biomasa y C en el suelo

Se desea determinar el contenido de C orgánico en el suelo en una plantación de

pino de 10 años de edad. Se tomó una muestra de suelo con una barrena para

muestras inalteradas de 10 cm de espesor; ésta se procesó y se envió al

laboratorio, quien reportó que la densidad aparente fue de 1.23 gr.cm3 y 14% de

materia orgánica.

Con base en esta muestra, se estima el contenido de C orgánico por hectárea.


72

a) Cantidad de suelo por hectárea

Se considera que la plantación implica una parcela de 100 X 100 m, o sea 10,000

m2 y una profundidad de 10 cm, lo que resulta en 1,000 m3. Como la densidad

aparente es de 1.23, al multiplicar estas dos últimas cifras se obtiene la cantidad de

suelo en unidades de masa o sea 1,230 toneladas (1, 230,000 kg/ha).

b) Cantidad de C

Como el resultado del laboratorio indicó que la muestra contenía 14% de materia

orgánica, por lo tanto el 14% de 1, 230,000 kg de suelo considera que existen

172,200 kg de materia orgánica por ha. De esa cantidad se estima que el 58% es C,

por lo tanto existen 99,876 kg de C o sea 9.98 kg de C por metro cuadrado a 10 cm

de profundidad.

Estimación de biomasa y C de raíces. En este proceso se deben tomar muestras de

una superficie de 1 m2 en los mismos sitios donde se obtuvo la biomasa y C en el

suelo. Se deben extraer todas las raíces mayores de 2 mm debajo del suelo, a una

profundidad de un metro aproximadamente, de acuerdo al tamaño, a la altura y al

tipo de estrato arbóreo del sitio de estudio, de la misma forma se pesan todas las

raíces en fresco, para posteriormente llevarse a una estufa para su secado hasta

obtener su peso constante en seco (biomasa). Al laboratorio se envía una

submuestra de la biomasa para la determinación del contenido de C.


73

9. EJEMPLIFICACIÓN DE LA ESTIMACIÓN DE BIOMASA Y CARBONO

9.1. Estimación de biomasa y carbono a nivel predio.

Para este ejemplo se tomó el área de Pluma Hidalgo-Loxicha, la cual se localiza en la

vertiente del Pacífico de la Sierra Madre del Sur, pertenece al Distrito de Pochutla,

Oaxaca, geográficamente se localiza entre los meridianos 15° 52’-15° 59’ de latitud

Norte y 96° 21’-96° 30’ de longitud Oeste. El estudio se realizó en un sistema

agroforestal café-bosque, la vegetación predominante en la zona es principalmente,

selva mediana subperennifolia y bosque mesófilo de montaña, la cual sirve de

sombra para el cultivo de café.

Se determinó la cantidad de biomasa y C almacenado en la vegetación aérea, madera

muerta y hojarasca en tres condiciones diferentes (A, B y C), con porcentajes

promedios de 53.9% (condición A), 70.1% (condición B) y 91.5% (condición C) en

cobertura de copa. Para el desarrollo de la investigación se basó en la metodología

empleada a nivel predio como se indicó en el sub-capítulo 5.3.

Se realizó un inventario forestal para conocer la densidad y el tipo de vegetación del

lugar, se establecieron 36 sitios de 400 m2, para calcular la biomasa de los arbustos

de café se utilizó el modelo Ln(y) = -0.66+1.37 ln(X) diseñado por Acosta et al.,

2002, una vez determinada la cantidad de biomasa de los arbustos de café, el

siguiente paso fue determinar la cantidad de C mediante un factor de fracción de C.


74

Para los cálculos de biomasa y C en los árboles se utilizó el factor de 0.5, dicho valor

promedio que se ha mostrado en diversas investigaciones realizadas en trabajos

sobre biomasa (West y Post, 2002; IPCC, 2006; Yan y Cai, 2008; Bird et al., 2010).

Posteriormente se obtuvieron muestras de madera muerta y hojarasca o mantillo,

como se determinó en los sub-capítulo 8.1 y 8.2, esto con la finalidad de conocer la

biomasa existente en cada uno de los depósitos de C.

En los cuadros 4, 5, 6 se presentan los resultados por unidad de superficie de

variables dasométricas del estrato arbóreo arbustivo y existencias de biomasa y C.

Cuadro 4. Valores promedio de variables dasométricas del estrato arbóreo, en el sistema agroforestal bosque-café, bajo tres condiciones de cobertura de copas, en el área de San Agustín Loxicha, Oaxaca.

*DCC. Densidad Cobertura de copas

Condición

Núm. Árboles por ha.

Área basal

(m2/ha)

Altura (m)

Área de copa

(m2/ha)

DCC* en (%/ha)

A 227 14.98 12.2 5,391 53.9

B 216 13.62 12.4 7,016 70.1

C 242 16.55 12.8 91,51 91.5


75

Cuadro 5. Valores promedio de variables dasométricas de arbustos de café, en el sistema agroforestal bosque-café, bajo tres condiciones de cobertura de copas, en el área de San Agustín Loxicha, Oaxaca.

*DCC. Densidad Cobertura de copas

Cuadro 6. Existencias reales de biomasa y carbono (C), en el sistema agroforestal bosque-café, bajo tres condiciones de cobertura de copas, en el área de San Agustín Loxicha, Oaxaca. Condición Almacén Biomasa/ha

(toneladas) C/ha

(toneladas) Baja cobertura de copas del estrato arbóreo (53%)

Árboles (fuste, ramas, follaje) 60.94 30.47 Hojarasca y mantillo 29.32 14.66 Combustibles delgados 2.80 1.40 Combustibles gruesos 10.98 5.49 Arbustos de café 9.72 4.86 Total 113.76 56.88

Intermedia cobertura de copas del estrato arbóreo (70%)


Alta cobertura de copas del estrato arbóreo (91.5%)


Condición

Núm. Arbustos por

ha.

Área basal (m2/ha)

Altura (m)

Área de copa

(m2/ha)

DCC* en (%/ha)

A 637 1.51 2.3 997 9.9

B 1204 2.71 3.1 2,980 29.8

C 1197 2.31 3.0 3,027 30.2


76

La estimación del valor de incremento anual de C, se basó en los datos del

incremento medio anual de volumen de madera (5 m3/ha/año aproximadamente)

para sistemas agroforestales, (CONAFOR, 2012) el cual se estimó en 1.25

t/C/ha/año.

En otros estudios sobre la captura de C en sistemas agroforestales han mostrado

datos muy parecidos a los registrados en este informe, por ejemplo, De Jong et al.

(2004) en sistemas bajo sombra en general en México fue entre 49 y 74 t/C/ha. Por

su parte Callo et al. (2002) citan para sistemas agroforestales de café más sombra

en la amazonía peruana 80.16 t/C/ha. Callo et al. (2004) en sistemas agroforestales

en Veracruz, México, en asociaciones de cultivos de cítricos con plátano, cítricos con

café y plátano, cítricos con café, cítricos con pelibuey, cítricos con cobertura y el

control pastura reportó cantidades entre 39.2 y 73.38 t/C/ha. Por último

Espinoza-Domínguez et al. (2012) en la región de Huatusco del estado de Veracruz,

México, reportaron en un sistema agroforestal de café-plátano, café-macadamia,

café-cedro rosado y café-chalahuite valores entre 27 y 114 t/C/ha.


77

9.2. Estimación de biomasa y carbono en el nivel 1

Para estimar las existencias reales y el incremento neto de la biomasa aérea en

bosques naturales se tomaron los valores para un bosque natural que aparecen en el

anexo 2 y 3 (adaptado del IPCC, 2006) para un ecosistema subtropical y con la

vegetación de bosque húmedo subtropical (el más parecido al bosque mesófilo de

montaña que predomina en el área de estudio), posteriormente se multiplicaron los

valores obtenidos por 0.5 definido como el coeficiente de fracción de C (IPCC, 2006).

De esta forma se obtuvieron los resultados que se muestran a continuación.

La estimación de las existencias reales de C por hectárea con el método de pérdidas

y ganancias fue de 110 t/C/ha/año; con el método de diferencia de existencias fue

de 110 t/C/ha/año. En cuando al incremento anual de C por hectárea con el método

de pérdidas y ganancias fue de 3.5 t/C/ha/año y con el método de diferencia de

existencias se obtuvo un incremento de 3.5 t/C/ha/año.

9.3. Estimación de biomasa y carbono en el nivel 2

Para el nivel 2 se tomaron los valores que se presentan a nivel país que aparecen en

el anexo 2 (adaptado del IPCC, 2006), a partir de cual, se procedió a obtener las

existencias reales de C por hectárea; para obtener el incremento de la biomasa en C

por hectárea se usaron datos de incremento en volumen por hectárea por año.


78

Para las existencias reales de C por hectárea con el método de pérdida y ganancias y

con el método de diferencia de existencias se tuvo el mismo resultado que para el

nivel 1 en ambos métodos, con valores de 110 t/C/ha/año.

Para la estimación de los valores de incremento anual de C por hectárea con el

método de pérdidas y ganancias se siguieron también los procedimientos

propuestos por el IPCC (2006), y se asume el ecosistema a nivel país más parecido a

la selva mediana subperennifolia que comprende la zona de estudio, es el bosque

húmedo subtropical.

El incremento en promedio anual de las existencias en volumen de madera para un

bosque tropical natural es de aproximadamente 5 m3 ha. (CONAFOR, 2012). Como

se señaló en el capítulo 2, un metro cúbico de madera, en promedio, equivale a 500

kg de biomasa o peso seco, por lo tanto en 5 m3 es igual 2,500 kg biomasa, igual a 2.5

ton de biomasa.

Se parte de los supuestos siguientes:

No se tiene aprovechamiento forestal

No existe recolección de leña

No existen perturbaciones.

Estimación del incremento de C con el método de ganancias y pérdidas:

1. Ganancia anual de C (ΔCG): Para obtener la ganancia anual de las existencias de C

en biomasa en tierras forestales, primero se tiene que calcular el incremento medio


79

anual de biomasa (IMA), usando la ecuación 3, posteriormente se aplica la ecuación 2

para obtener la ganancia anual de C.

Por lo tanto se sustituyen los valores del incremento medio anual de biomasa (IMA)

en la ecuación 3.

IMA = Σ{PI • (1+R)}………………………………………………...………(3) Ver capítulo 5, pág. 25

IMA = Σ{2.5 • (1+0)}

IMA = 2.5 t/biomasa/año

Posteriormente se sustituyen los valores en la ecuación 2. Para estimar la ganancia

anual de carbono (ΔCG).

ΔCG = Σ(A • IMA • CF)……………………………….…………………. (2) Ver capítulo 5, pág. 25

ΔCG = Σ(1 ha • 2.5 • 0.5)

ΔCG = 1.25 t/C/ha

2. La pérdida de biomasa (ΔCL): es la suma de la pérdida de debido a recolección de

madera (Lremosión-bosque), recolección de madera para combustible (Lmadera-combustible) y

perturbaciones (Lperturbación). Para esta actividad no se tiene ningún registro de algún

tipo de actividades antes mencionado en la zona, por tal motivo para este factor el

valor asignado es 0.


80

Finalmente se sustituyen los valores en la ecuación 1, para obtener el incremente en

toneladas de C por hectárea con el método de ganancias y pérdidas.

ΔCB = ΔCG – ΔCL………………………………………………………….. (1) Ver capítulo 5, pág. 24

ΔCB = 1.25 t/C/ha – 0 = 1.25 t/C/ha

Incremento anual de C por hectárea por el método de diferencia de existencias

Los cambios anuales de las existencias de biomasa en C (ΔC) por hectárea, para el

municipio de Pluma hidalgo, Oaxaca, se obtuvieron empleando la ecuación 8 de

acuerdo a la metodología que sugiere el IPCC (2006). Para ello se asumió que el tipo

de ecosistema que predomina en la zona es de bosque húmedo subtropical y se

utilizaron los mismos valores de los datos usados con el método de pérdidas y

ganancias.

Para obtener las reservas de C en el tiempo 1 (t1) y tiempo 2 (t2) se aplica la

ecuación 9, por lo tanto:

C = Σ {A • V • BCEFS • (1+R) • CF}……………………………….… (9) Ver capítulo 5, pág. 30

C = Σ {1 ha • 5 m3 • 0.5 • (1+0) • 0.5}

C = 1.25 t/C/ha

Sustituyendo valores en la ecuación 8, para obtener el cambio anual en las

existencias de C en toneladas por año.


81

………………………………………………...……….…... (8) Ver capítulo 5, pág. 30

A continuación se presenta un cuadro comparativo de los resultados para cada nivel

y método del incremento y de las existencias reales de C aéreo por unidad de

superficie.

Cuadro 7. Comparación de resultados de existencias de carbono (C) aéreo, con la utilización de tres metodologías en un sistema agroforestal de bosque-café, en el área de Pluma Hidalgo-Loxicha, Oaxaca.

Nivel Método C/ha (t)

Nivel predio

Baja cobertura de copa (Condición A)

Intermedia cobertura de copa (Condición B)

Alta cobertura de copa (Condición C)

56.88

62.66

77.17

Nivel 1 M. ganancias y pérdidas 110

M. diferencia de reservas 110

Nivel 2

M. ganancias y pérdidas 110

M. diferencia de reservas 110

Cuadro 8. Comparación de resultados de incremento anual de carbono (C) aéreo, con la utilización de tres metodologías en un sistema agroforestal de bosque-café, en el área de Pluma Hidalgo-Loxicha, Oaxaca.

Nivel Método C/ha (t)

Nivel predio Baja cobertura de copa (Condición A) 1.25

Nivel 1 M. ganancias y pérdidas 3.1

M. diferencia de reservas 3.1

Nivel 2

M. ganancias y pérdidas 3.1

M. diferencia de reservas 3.1


82

La diferencia en los resultados, tanto en las existencias como en el incremento anual

de C es debido a que en el nivel 1 y 2 se tomaron datos generalizados para bosques

naturales a comparación del nivel predio, cuyo análisis se hizo con base en datos

directos de campo tomados en sistemas agroforestales de café bajo sombra.


83

10. MONITOREO DE CARBONO

El monitoreo de las existencias de C, o cualquier otro beneficio ambiental, consiste

principalmente en realizar mediciones secuenciales y comparar los resultados a

través del tiempo. El ámbito de acción se define desde un inicio; el monitoreo puede

realizarse a escalas globales, regionales, o locales. Posteriormente se define la

temporalidad del monitoreo y otros criterios operativos (UNFCCC, 2010).

Para el monitoreo es recomendable diseñar el tamaño del sitio (100 a 500 m2)

dependiendo del sistema forestal o de producción de interés (Etchevers et al.,

2005). La frecuencia de las mediciones depende del componente del ecosistema, se

puede cuantificar anualmente o de 5 a 10 años. Posteriormente se calculan las

variables de interés (humedad, carbono, entre otros).

Por razones prácticas, a nivel de campo, el monitoreo se recomienda utilizar

parcelas permanentes de medición que se miden al inicio de un proyecto para

establecer una línea base y periódicamente durante la vida del proyecto o

investigación, así determinando su progreso (Danielsen et al., 2007).


84

11. MODELOS ALTERNATIVOS PARA ESTIMAR CARBONO

El desarrollo de nuevos software y herramientas que tienen como principal objetivo

la proyección del mejoramiento de rodales en un futuro y la determinación de

indicadores biofísicos de sostenibilidad bajo diferentes estrategias de manejo

forestal, entre ellos está el modelo CO2FIX (Nabuurs et al., 2002; Masera et al.,

2003) y el modelo CBM-CFS3 (Kurz et al., 2009). Otros modelos para describir el

desarrollo de los bosques, pueden también utilizarse para análisis de secuestro de C;

algunos ejemplos son Forska (Lasch et al., 2002), Forecast (Seely y Kimmins, 2002)

y Century (Song y Woodcock, 2003).

Otra forma de calcular los depósitos de C es mediante el uso de sensores remotos o

imagen LANDSAT TM, ya que permite obtener datos de las propiedades del bosque

y hasta cierto nivel es posible separar bosque en regeneración de bosques maduros.

La percepción remota en estudios locales dirigidos a la estimación de biomasa y C,

es que varios de ellos usan píxeles individuales, o grupos de ellos como unidad de

análisis. Entre estos métodos están los paramétricos, como el ajuste de modelos

matemáticos mediante regresión entre las variables de interés y los datos

espectrales de las imágenes de satélite (Hall et al., 2006).

A continuación se hace una breve descripción de cada uno de los modelos antes

mencionando.


85

Modelo CBM-CFS3. Permite contabilizar los flujos de C a diferentes escalas

espaciales: nacional, paisaje, rodal. Fue implementado por el Servicio Forestal

Canadiense como el componente central del Sistema Nacional Canadiense de

Monitoreo, Contabilidad y Reporte de C Forestal para estimar los inventarios y

flujos de C que se encuentran en la biomasa forestal, los suelos y los producto de

madera de acuerdo con los requerimientos de la escala “Nivel 3” definido por el

IPCC (Kurz et al., 2009).

Modelo CO2FIX. Este modelo permite comprender de forma simplificada el sistema,

y poder comparar los flujos de C estimados bajo distintas hipótesis. Resultan

también de utilidad para estimar el C que será fijado en el futuro, y poder usar esta

información a la hora de tomar decisiones relacionadas con la captura de C.

Para conocer la simulación del ciclo del C en los bosques se utiliza el modelo CO2FIX

v.3.2. Software desarrollado desde la universidad de Wageningen dentro del

programa CASFOR “Captura de C en repoblación forestal y manejo forestal

sostenible”.

De acuerdo con Masera et al (2001) la duración de la simulación no debe ser menor

a 400 años para poder disponer de 2 planos de comparación (200 años y 400 años).

No puede ser menor debido a que 200 y 400 años son los 2 primeros múltiplos

comunes de las edades de corta analizadas (40 y 50 años). Son las únicas edades en

las que podemos comparar de forma efectiva las alternativas de gestión a estudiar.

El CO2FIX V.3.2 es un modelo de fijación de C que consiste en 4 módulos diferentes:


86

1. Módulo de biomasa

2. Módulo de suelo

3. Módulo de productos

4. Módulo de bioenergía

Modelo Forska. Este modelo fue desarrollado originalmente para simular la

dinámica de los bosques (Lasch et al., 2002). Simula el crecimiento, la regeneración

y la mortalidad de los árboles individuales en pequeños rodales de bosque. Forska

comparte la estructura de espacio modelo común con muchos otros modelos, pero

incluye formulaciones más mecanicistas de crecimiento de los árboles y algunas

limitaciones ambientales de crecimiento de los bosques que la mayoría de los

modelos anteriores.

El modelo Forecast. Es un simulador de crecimiento forestal a nivel de rodal y

orientado al manejo forestal. Este modelo ha sido diseñado para simular una amplia

variedad de sistemas silvícolas con el objetivo de comparar y contrastar sus efectos

sobre la productividad del bosque, la dinámica del rodal y una amplia serie de

indicadores biofísicos y valores alternativos a la madera (Blanco, 2008).

Fue diseñado para calcular una amplia variedad de estrategias de cosecha y

silvicultura para comparar y contrastar su efecto sobre la productividad de los

bosques y secuestro de C. El modelo utiliza un enfoque híbrido por el que se utilicen

crecimiento local y los datos de rendimiento para derivar estimaciones de las tasas


87

de los procesos clave del ecosistema relacionados con la productividad de las

especies seleccionadas.

Es un modelo que se utiliza a nivel de ecosistema, y que para ello se necesitan datos

de altura, densidad del rodal, distribución de tamaños dentro del rodal, acumulación

de biomasa, concentración de nutrientes en los distintos componentes de la

biomasa, entradas de nutrientes en el ecosistema (deposición atmosférica,

mineralización), lavado foliar, tasas de producción de hojarasca, adaptación

fotosintética del follaje y otra información variada sobre propiedades físicas o

químicas del rodal en una secuencia de lugares que varían en la calidad del sitio.

Modelo Century. Es un modelo general de los ciclos de nutrientes vegetales del suelo

que se utiliza para simular la dinámica de nutrientes y C para diferentes tipos de

ecosistemas, incluidos los pastizales, tierras agrícolas, bosques y sabanas.

El Century se compone de un submodelo materia orgánica del suelo/

descomposición, un submodelo de balance hídrico, un submodelo de pastizales/

cultivos, un submodelo de bosque de producción, y funciones de gestión y

programación de eventos.

Se calcula el flujo de C, nitrógeno, fósforo, y azufre a través de compartimentos del

modelo. La configuración mínima de elementos es C y N para todos los

compartimentos del modelo. La estructura de la materia orgánica para el carbono

(C), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) son idénticos, los componentes

inorgánicos se calculan para el compuesto inorgánico específico. El paso de tiempo


88

es mensual y el modelo requiere de las siguientes variables de conducción como

entrada:

Temperatura máxima, mínima y promedio del aire mensual

Precipitación mensual

Textura del suelo

Nitrógeno, fósforo, y azufre en la planta

El contenido de lignina del material vegetal

Aportes de nitrógeno atmosférico y del suelo

C y nitrógeno inicial del suelo (fósforo y azufre opcional)


89

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Anexo 1

Unidades de conversión (IPCC, 2006)

1 tonelada (t) = 1 000 kilogramos (kg) = 106 gramos (g) = 1 Megagramo (Mg)

1 Megatonelada (Mt) = 1 000 000 t = 1012 g = 1 Teragramo (Tg)

1 Gigatonelada (Gt) = 1 000 000 000 t = 1015 g = 1 Petagramo (Pg)

1 tonelada de carbono = 3.664 toneladas de dióxido de carbono (t CO2)

1 tonelada de dióxido de carbono = 0.273 toneladas de carbono (t C)

3.664 el cociente obtenido de dividir el peso molecular del CO2 (44.010 g/mol) por

el peso atómico del carbono (12.011 g/mol)


100

Anexo 2

Valores por defecto en las existencias reales de biomasa sobre el suelo

Dominio Zona ecológica Continente Biomasa aérea (ton/ha) Referencias

Tropical

Bosque tropical lluvioso

América del Norte y

del Sur 300 (120-400)

Baker et al.

(2004)

Bosque tropical húmedo de hojas caducas

América del Norte y

del Sur 220 (210-280)

IPCC (2003)

Bosque tropical seco

América del Norte y del Sur 210 (200-410) IPCC (2003)

Arbustos tropicales

América del Norte y del Sur 80 (40-90)

IPCC (2003)

Sistemas montañosos tropicales

América del Norte y del Sur 60-230 IPCC (2003)

Subtropical

Bosque húmedo subtropical

América del Norte y del Sur

220 (210-280) IPCC (2003)

Bosque seco subtropical


210 (200-410) IPCC (2003)

Estepa subtropical América del Norte y del Sur

80 (40-90) IPCC (2003)

Sistemas montañosos subtropicales


60-230 IPCC (2003)

Templado

Bosque oceánico templado

América del Sur 180 (90-310) Battles et al.

(2002)

Bosque continental templado

América del Norte y del Sur (≤20 años)

60 (10-130) IPCC (2003)

América del Norte y del Sur (>20 años)

130 (50-200) IPCC (2003)

Sistemas montañosos templados


50 (20-110) IPCC (2003)


130 (40-280) IPCC (2003)


101

Anexo 3

Valores por default del incremento de la biomasa aérea en bosques naturales

(Adaptado del IPCC, 2006).

Dominio Zona ecológica Continente Crecimiento de la biomasa aérea (ton/ha/año)

Referencia

Tropical

Bosque tropical lluvioso

América del Norte 0.9-18 Clark et al. (2003)

América del Sur (≤20 años) 11 Feldpausch et al. (2004)

América del Sur (>20 años) 3.1 (1.5-5.5) Malhi et al. (2004)

Bosque tropical húmedo de hojas caducas


7.0 IPCC (2003)

América del Norte y del Sur (>20 años) 2.0 IPCC (2003)

Bosque tropical seco


4.0 IPCC (2003)


1.0 IPCC (2003)

Arbustos tropicales


4.0 IPCC (2003)


1.0 IPCC (2003)

Sistemas montañosos tropicales

América del Norte y del Sur (≤20 años) 1.8-5.0 IPCC (2003)

América del Norte y del Sur (>20 años) 0.4-1.4 IPCC (2003)

Subtropical

Bosque húmedo subtropical


7.0 IPCC (2003)


2.0 IPCC (2003)

Bosque seco subtropical


4.0 IPCC (2003)


1.0 IPCC (2003)

Estepa subtropical

América del Norte y del Sur (≤20 años) 4.0 IPCC (2003)


1.0 IPCC (2003)

Sistemas montañosos subtropicales


1.8-5.0 IPCC (2003)


0.4-1.4 IPCC (2003)

Templado Bosque oceánico templado

América del Sur 2.4-8.9 Echevarria and Lara (2004)


Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca

Personal investigador

Edición Dr. Juan Francisco Castellanos Bolaños

Fotografía

Dr. Juan Francisco Castellanos Bolaños

Nombre Programa de Investigación

Dr. José Rafael Contreras Hinojosa Manejo Integral de Cuencas

Dr. Martín Gómez Cárdenas Plantaciones y Sistemas Agroforestales

Dr. Sergio Iván Román Ponce Leche

MC. Ernesto Bravo Mosqueda Sanidad Forestal y Agrícola

MC. Flavio Aragón Cuevas

Recursos Genéticos: forestales, agrícolas,

pecuarias y microbianos.

MC. Leodegario Osorio Alcalá Trigo y Avena

MC. Manuel Enrique Ovando Cruz Frutales

MC. Porfirio Simón López López Sanidad Forestal y Agrícola

MC. Rafael Rodríguez Hernández Socio-Economía

MC. Horacio Espinoza Paz Bioenergía

MC. Fernando Edgar Martínez Silva Pastizales y Cultivos Forrajeros

I.A.Z. Fernando Romero Santillán Becario

Ing. Finlandia Barbosa Moreno Becario

Lic. Verónica Mariles Flores Becario


Revisión Técnica Grupo Científico-Técnico del CE Valles Centrales de Oaxaca

Presidente: MC. Rafael Rodríguez Hernández

Secretario: MC. Porfirio Simón López López

Vocales:

Dr. José Rafael Contreras Hinojosa MC. Ernesto Bravo Mosqueda M.C. Leodegario Osorio Alcalá

Comité Editorial del CIRPAS

Presidente: Dr. René Camacho Castro

Secretario: Dr. Juan Francisco Castellanos Bolaños

Vocales: Dr. Pedro Cadena Iñiguez

Dr. Sergio Iván Román Ponce MC. Marino González Camarillo

Dr. Guillermo López Guillén MC. Leonardo Hernández Aragón

Código INIFAP

MX-0-310606-13-07-32-09-24

Esta publicación se terminó de imprimir en mayo de 2013 en los talleres de Diseño Gráfico Editorial, Camino Nacional No. 61 Santa María El Tule, Oaxaca, México. CP.

68297 Su tiraje constó de 250 ejemplares


La presente publicación fue resultado del proyecto: Almacenamiento de Carbono y Conservación de la Biodiversidad Vegetal en el Área de Pluma Hidalgo-Loxicha, Oaxaca, con financiamiento de la Fundación Produce Oaxaca, A. C.

Campo Experimental Valles Centrales de Oaxaca Melchor Ocampo No.7

Santo Domingo Barrio Bajo, Etla, Oaxaca, México C.P. 68200 Teléfono (951) 521-5502

www.inifap.gob.mx [email protected]

metodologÍas para cuantificar biomasa y carbono …

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