py modelos de biomasa aérea y foliar - maestría
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Proyecto de tesis de biomasa aereaTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
ESCUELA DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN CIENCIAS EN AGROECOLOGÍA
MENCIÓN GESTIÓN AMBIENTAL
PROYECTO DE TESIS
Título : Modelos de biomasa aérea y foliar en una
plantación de bolaina blanca (Guazuma crinita C.
Mart.) en Tingo María, Huánuco.
Ejecutor : Bach. Ruiz Tello, Analiz Lola
Asesor : Ing. Ruiz Rengifo, Ladislao
Lugar de ejecución : CIPTALD – UNAS (Tingo María, Huánuco)
Duración del trabajo : Mayo 2016 – Noviembre 2016
Tingo María – Perú
2016
PROYECTO DE TESIS
1. Título: Modelos de biomasa aérea y foliar en una plantación de bolaina
blanca (Guazuma crinita C. Mart.) en Tingo María, Huánuco.
2. Autor:
2.1. Nombre : Ruiz Tello, Analiz Lola
2.2. Grado Académico : Bachiller en Recursos Naturales Renovables
– Ciencias Forestales
2.3. Título Profesional : Ingeniero en Recursos Naturales
Renovables mención Forestales
3. Asesor (es):
3.1. Nombre : Ruiz Rengifo, Ladislao
3.2. Grado Académico :
3.3. Institución : Universidad Nacional Agraria de la Selva
3.4. Dirección Institucional : Av. Universitaria S/N Km. 5 – Tingo María
4. Tipo de investigación:
4.1. De acuerdo al fin que se persigue : Aplicada
4.2. De acuerdo al diseño de investigación : Descriptiva
5. Localidad e institución donde se desarrolla el proyecto:
5.1. Localidad : CIPTALD - Santa Lucia
5.2. Institución : Universidad Nacional Agraria de la Selva
I. INTRODUCCIÓN
Ante el cambio climático global las plantaciones forestales de
rápido crecimiento adquieren mayor importancia como reservorios de carbono.
Por ello, el estimar confiablemente la biomasa (cantidad total de materia
orgánica presente) es vital para una determinación adecuada del potencial de
secuestro de carbono (GARZUGLIA y SAKET, 2003).
Con frecuencia, tales estimaciones involucran una importante
fuente de incertidumbre en los modelos de flujo de carbono (HOUGHTON et
al., 2000), sobre todo cuando se utilizan relaciones alométricas poco
apropiadas. La distribución de biomasa aérea de los árboles en sus diferentes
órganos está influenciada por las condiciones ambientales y de manejo
silvícola.
A pesar que la biomasa foliar sólo representa de 4% a 6% de la
biomasa total del árbol, es uno de los componentes más importantes en la
productividad de un rodal, porque es donde ocurren muchos procesos
fisiológicos fundamentales para el crecimiento, como intercepción de luz,
fotosíntesis neta, transpiración, respiración, eliminación de CO2 (MARGOLIS et
al., 1995), y es donde se genera la productividad primaria neta (GHOLZ y
CROPPER, 1991).
Puesto que el follaje presenta estacionalidad con los patrones
climáticos y es muy sensible al manejo silvícola, la biomasa foliar debe ser
estimada con precisión para explicar la productividad de un rodal.
Ello indica que los modelos futuros de crecimiento y rendimiento
del rodal deben incluir a este componente, porque involucrarían ecuaciones
más específicas para un determinado sitio. En consecuencia, los modelos
generados para estimar el follaje deberán ser también sensibles a los factores
del ambiente y de manejo, así como superar la inherente dificultad para medir
este componente con precisión, pues a medida que el tamaño de los árboles se
incrementa, su evaluación consume más tiempo y recursos.
Guazuma crinita C. Mart. es una especie maderable de corto
crecimiento, encontrada en forma natural en bosques primarios de la Amazonia
peruana y a orillas de los ríos en la mayor parte de la región amazónica del
Perú. Alcanza dimensiones de hasta 45 m de altura y 50 cm de Dap, debido a
la demanda por madera, es difícil encontrar árboles más grandes que 20 m de
altura y 30 cm de Dap. Su tronco es circular, sin aletones o con aletas
pequeñas y su copa es pequeña y rala, con épocas de defoliación parcial en
época seca.
La madera es una materia prima ampliamente utilizada, aun siendo
muy heterogénea y extremadamente variable. Esta variación se presenta tanto
entre árboles como dentro del árbol (LARSON, 1967). El tronco de un árbol
maduro posee un cilindro central de madera juvenil cuyas características
anatómicas, físicas y mecánicas son más variables que en la madera madura
más externa.
I.1. Objetivo general
Determinar los modelos de biomasa aérea y foliar en una plantación de
bolaina blanca (Guazuma crinita C. Mart.) en Tingo María, Huánuco.
I.2. Objetivos específicos
Generar, ajustar y probar modelos de biomasa fustal de árboles de
bolaina blanca.
Generar, ajustar y probar modelos de biomasa ramal de árboles de
bolaina blanca.
Generar, ajustar y probar modelos de biomasa foliar de árboles de
bolaina blanca.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
II.1. El cambio climático
El cambio climático es un fenómeno expresado como desviación
del tiempo metereológico promedio esperado o de las condiciones climáticas
normales (temperatura y precipitación) para un tiempo y lugar dado. En la
actualidad, el cambio climático global se atribuye a la concentración en la
atmósfera de los GEI por arriba de los niveles históricos (FAO, 1996; IPCC,
2007).
Modelos climáticos desarrollados en los años 90 han demostrado
que la temperatura de la superficie global puede aumentar de 1.4 a 5.8 °C al
final del siglo (IPCC, 2001). Recientemente el IPCC (2007) informó con mayor
precisión un aumento de temperatura de 1.8 °C a 4 °C.
El CO2 es un gas de efecto invernadero más abundante y primer
agente del calentamiento global, constituye el 72% del total de los gases de
efecto invernadero de origen antropogénico, causando entre 9 a 26% del efecto
invernadero de origen antropogénico, causando entre 9 a 26% del efecto
invernadero (KIEHL y TRENBERTH, 1997). Durante los últimos 20 años, la
mayoría de la emisión de los GEI es atribuida a la quema de combustibles
fósiles, mientras que el 10 al 30% se atribuye a cambios de uso de suelos y
deforestación (IPCC, 2001).
II.2. Efecto invernadero
Es un fenómeno que ha permitido el desarrollo de la vida en el
planeta, producido por ciertos gases presentes en la atmósfera, y que son los
responsables de mantener el planeta a una temperatura apta para la vida
(PNUMA, 1992).
La energía solar al planeta como radiación de onda corta y una
fracción de ella es reflejada por la superficie terrestre y la atmósfera, otra
proporción significativa atraviesa la atmósfera y calienta la superficie terrestre,
ésta absorbe cierta porción y la otra es reenviada a la atmósfera en forma de
radiación infrarroja (PNUMA, 1999).
El efecto invernadero se debe a la presencia de ciertos gases en la
atmósfera que impiden que la mayor parte de la radiación solar incidente
penetre a la superficie del planeta, cuanto mayor parte de la radiación solar
incidente penetre a la superficie del planeta, cuanto mayor es la concentración
de los GEI menor es la cantidad de radiación infrarroja que el planeta remite
libremente al espacio exterior.
De esta manera, al aumentar la concentración de GEI se
incrementa la cantidad de calor atrapado en la atmósfera, dando origen el
incremento de la temperatura superficial del planeta (BARROS, 2007).
II.3. Los bosques y el cambio climático
La importancia de los bosques como sumideros de CO2 y
estrategia para reducir la concentración de GEI es incrementar la biomasa
forestal, lo cual permite almacenar el carbono en los tejidos de las plantas
(SEDJO, 1990).
Según BROWN (1997) los bosques participan potencialmente al
cambio climático global gracias a su influencia sobre el ciclo global del carbono,
dado que almacenan grandes cantidades de carbono en la biomasa y el suelo.
La biomasa vegetal ha sido definida como la cantidad total de materia orgánica,
existente por arriba y por abajo del suelo, expresada como peso anhidro por
unidad de área (FAO, 2004).
La cantidad de biomasa de un bosque es el resultado de la
diferencia entre la productividad primaria bruta que se obtiene a través de la
fotosíntesis, respiración y mortalidad. Los cambios en la acumulación de
biomasa son el resultado de actividades antropogénicas, procesos de sucesión
natural, calidad de sitio, exposición, condiciones climáticas y degradación
(GAYOSO y SCHLEGEL, 2001).
Por lo que la estimación de la biomasa se puede emplear para
comparar la estructura y atributos funcionales de los ecosistemas forestales en
un intervalo similar de condiciones climáticas (SCHOROEDER et al., 1997).
La biomasa forestal es un elemento importante en investigaciones
sobre cambios que ocurren a nivel mundial. A partir de la biomasa se puede
calcular la concentración de carbono en la vegetación, la cual es, encargada de
incorporar el carbono atmosférico al ciclo biológico por medio de la fotosíntesis,
las plantas absorben el CO2 y lo transforman en carbohidratos que se
incorporan en el tejido vegetal (biomasa) en forma de follaje, ramas, fuste y
raíces (aproximadamente el 50% de biomasa es carbono), por consiguiente, es
posible hacer estimaciones sobre la cantidad de dióxido de carbono que se
emite a la atmósfera (FAO, 2007).
El cálculo de la biomasa es el primer paso para evaluar la
productividad de los ecosistemas y la contribución de los bosques en el ciclo
global del carbono (CASTAÑEDA et al., 2005).
Los principales componentes en donde los árboles almacenan la
biomasa son fuste, ramas, hojas y raíces. El IPCC (2001) menciona que el CO 2
se almacena aproximadamente 70% por encima del suelo y 30% por debajo.
PACHECO et al. (2007) encontraron que la biomasa de árboles de Pinus
greggii se encuentra fraccionada en 25, 24 y 51% en hojas, ramas y fuste,
respectivamente; LÓPEZ et al. (2011) reportan que la biomasa por árbol de
Pinus halepensis 14, 32 y 54% en hojas, ramas y fuste, respectivamente;
MÉNDEZ et al. (2011) para P. devoniana 39.8% en hojas – ramas y 61% en
fuste y en P. pseudostrobus 41.6, 58.3% en hojas – ramas y fuste,
respectivamente.
II.4. Métodos para estimación de biomasa aérea
Para la estimación de biomasa aérea y CO2 existen métodos como
son:
II.4.1. Método tradicional
Es basado en los datos de volumen comercial (a partir de
información básica de inventarios), densidad de la madera y factor de
expansión de la biomasa (FEB). Que puede aplicarse en bosques densos,
secundarios o maduros (correspondientes a climas húmedos y semiáridos). La
biomasa se estima a través de siguiente ecuación (BROWN, 1997):
BA = VC*D*FEB
Donde:
BA : Biomasa aérea (t/ha)
VC : Volumen comercial (m3)
D : Densidad de la madera (t/m3)
FEB : Factor de expansión de la biomasa
II.4.2. Método destructivo
Consiste en seleccionar árboles en pie de diferentes categorías de
diámetro y altura, se derriban, posteriormente, separarlos en sus diferentes
componentes (hojas, ramas y fuste), continuando con pesado de componentes,
obtención de una muestra de cada componente para determinación de
contenido de humedad, finalmente, biomasa. Este método proporciona un valor
exacto de la biomasa (BROWN et al., 1989). Adicionalmente, el método
destructivo permite formular relaciones funcionales entre biomasa y variables
de fácil medición como diámetro normal y altura total (GAYOSO et al., 2002).
II.4.3. Estimación de biomasa a través de sensores remotos
Las imágenes satelitales registran el comportamiento de la
superficie terrestre a través de diferentes regiones del espectro
electromagnético, proporcionando datos espacialmente contiguos entre si y
distribuidos a lo largo de extensas áreas geográficas (PEÑA, 2007).
Los sensores remotos proveen datos respecto al ciclo dinámico de
la biomasa, y posibilita la evaluación frecuente de cambios de cobertura
boscosa en grandes extensiones (BROWN y LUGO, 1992). Mediante el uso de
sensores remotos es posible obtener información de las propiedades del
bosque y hasta cierto nivel es posible separar bosque en regeneración de
bosques maduros (FOODY et al., 1996).
II.4.4. Modelos alométricos
Los modelos alométricos son funciones que estiman las relaciones
entre biomasa, volumen y carbono total del árbol en función de variables de
fácil medición comúnmente utilizadas: altura, diámetro a la altura del pecho
(1.30 m) (ACOSTA et al., 2002); asimismo, pueden considerarse no solo
variables morfológicas, sino también fisiológicas o bioquímicas (LÓPEZ, 1995).
Para estimar la biomasa y carbono por componentes del árbol para
diferentes tipos de vegetación y la distribución de la biomasa se han empleado
relaciones entre las dimensiones del fuste y cantidad de biomasa a través de
ecuaciones alométricas (LÓPEZ et al., 2011) estas relaciones constituyen una
herramienta importante para construir modelos de crecimiento forestal
(ACOSTA et al., 2002) que han resultado útiles para predecir el incremento y
fijación de carbono.
Loa anterior es fuente de información importante para los proyectos
de servicios ambientales que cada día se hacen más frecuentes (MÉNDEZ et
al., 2002).
II.5. Fotosíntesis y fijación de carbono
De acuerdo con la primera ley de la conservación de la
termodinámica, cuando un fotón con una cierta longitud de onda golpea una
molécula de clorofila (cromóforo), que absorbe luz de su longitud de onda, la
energía del fotón excita a los electrones, a un nivel más alto de energía, la
energía del cromóforo es incrementada por la energía del fotón, el cual resulta
en un estado excitado de la molécula cromófora (ALLEN et al., 2008).
Después de la absorción de la energía, un electrón del sistema
conjugado es elevado a una órbita más alta y llevado a través de la cadena de
transporte de electrones, para que actúen las clorofilas y las butadinas, quienes
constituyen los cromóforos. Las clorofilas requieren tan solo de luz roja,
mientras que las butadinas requieren luz ultravioleta que es de alta energía
para su excitación (ALLEN et al., 2008).
Posteriormente, en una serie de reacciones, la energía se convierte
en ATP y NADPH, el agua se descompone en el proceso, liberando oxígeno
como producto secundario de la reacción. El ATP y el NADPH se utilizan para
fabricar los enlaces carbono, en la etapa oscura de la fotosíntesis. En ésta, el
anhídrido carbónico de la atmósfera, es capturado y modificado por la adición
de hidrógeno para formar carbohidratos. La transformación del anhídrido
carbónico en un compuesto orgánico se conoce como fijación del carbono.
La energía para ello proviene de la primera fase de la fotosíntesis.
Los sistemas vivientes no pueden utilizar directamente la energía de la luz,
pero pueden a través de una complicada serie de reacciones, convertirla en
enlaces de carbono y esta energía puede ser luego liberada por la glicólisis y
otros procesos metabólicos (BLANQUENSHIP, 2002).
El fotosistema I, usa la clorofila en una forma denominada P700. El
Fotosistema II usa una forma de clorofila conocida como P680. Ambas formas
"activas" de la clorofila funcionan en la fotosíntesis debido a su relación con las
proteínas de la membrana de los tilacoides. El Ciclo de Calvin se desarrolla en
el estroma de los cloroplastos. El anhídrido carbónico es fijado en la molécula
ribulosa 1,5 bifosfato (RuBP). La RuBP tiene 5 carbonos en su molécula. Seis
moléculas de anhídrido carbónico entran en el ciclo de Calvin y eventualmente,
producen una molécula de glucosa.
El primer producto estable del ciclo es el ácido 3- fosfoglicérico
(PGA), molécula de tres carbonos. Globalmente 6 moléculas de RuBP (ribulosa
bifosfato) se combinan con 6 de anhídrido carbónico y dan 12 de 3-
fosfoglicérico. La enzima que cataliza esta reacción es la RuBP carboxilasa (la
rubisco), posiblemente la proteína más abundante del mundo y se encuentra en
la superficie de las membrana de los tilacoides (HELD, 2005).
La energía del ATP y el NADPH generados por los fotosistemas, se
usan para "pegar" fosfatos (fosforilar) al 3-PGA y reducirlo a fosfogliceraldehido
o PGAL, también de tres carbonos. Del total de 12 moléculas transformadas,
dos moléculas de 3-PGAL salen del ciclo para convertirse en glucosa. Las
moléculas restantes de PGAL son convertidas por medio del ATP en 6
moléculas de RuBP (5 carbonos), que recomienzan el ciclo (WILKINSON,
2006).
II.6. Fijación de carbono en los bosques
Los bosques, en particular, juegan un papel de gran importancia en
el ciclo global del carbono, puesto que permanentemente intercambian CO2 con
la atmósfera a través de la fotosíntesis y respiración. Además, se transforman
en fuentes de emisión de CO2, cuando son perturbados por causas naturales o
antrópicas.
Los bosques, almacenan grandes cantidades de carbono en su
biomasa, tanto en los componentes aéreos (tronco, ramas, corteza, hojas),
como subterráneos (raíces finas y raíces gruesas). Igualmente, acumula
carbono en suelo mediante su aporte orgánico a través de la necromasa. Por
tanto son considerados como sumideros, puesto que hacen transferencia neta
de CO2, del aire a la vegetación y al suelo, donde son almacenados (HUGES,
et al., 1999).
La captura de carbono se realiza únicamente durante el estado de
desarrollo de los árboles. Los árboles absorben CO2 atmosférico, junto con
otros elementos en el suelo y en el aire, para convertirlos en biomasa
expresada principalmente en forma de madera. La cantidad de CO2 que un
árbol captura durante un año, consiste sólo en el pequeño incremento anual de
la biomasa en el árbol, multiplicado por la biomasa del árbol que contiene
carbono.
Las plantaciones forestales, por la gran cantidad de biomasa que
producen por unidad de área, fijan anualmente una alta cantidad de CO2 que
permanece acumulado en las plantaciones por largos periodos de tiempo. Para
cuantificar la cantidad de carbono que se logra eliminar de la atmósfera
mediante el establecimiento de plantaciones, es fundamental contar con
herramientas adecuadas, como los modelos para la cuantificación de biomasa,
los cuales permiten estimar con relativa precisión, la biomasa de cada
componente del árbol. Otras herramientas son el muestreo y análisis en
laboratorio para determinar la fracción de carbono para la especie. El carbono
en la biosfera terrestre está distribuido entre la atmósfera, la biomasa y el
suelo. El 80% del carbono en las plantas, se encuentra en los árboles y los
ecosistemas forestales contienen el 40% del carbono terrestre (MELO et al.,
2009).
Tanto en bosques como en plantaciones forestales, el carbono se
acumula en cuatro fuentes principales: la biomasa arriba del suelo que
corresponde a tallos leñosos o fustes de árboles y arbustos, junto con la
biomasa de la vegetación herbácea.
Biomasa por debajo del suelo, que corresponde al sistema radical o
rizósfera, constituida principalmente por las raíces finas y gruesas, tanto de
árboles como de arbustos.
La hojarasca y otra materia vegetal muerta depositada sobre el
suelo, que constituye la necromasa del sistema y finalmente el carbono
contenido en el suelo, como resultado de la humificación de la materia orgánica
(ROY et al., 2001).
A pesar de que existen varios tipos de métodos para la estimación
de la biomasa tanto aérea como subterránea, los métodos directos son los más
ampliamente utilizados, por su precisión y confiabilidad. Estos métodos
proporcionan un valor exacto de la biomasa ya que consiste en cosechar los
árboles, para calcular su peso seco o biomasa. Adicionalmente, el método
permite formular relaciones funcionales entre la biomasa y las variables del
rodal de fácil medición, como el diámetro a la altura del pecho, altura comercial,
altura total y otras.
Considerando la dificultad de la medición de los flujos gaseosos
que son parte de la dinámica de carbono entre la atmósfera y los ecosistemas
forestales, se ha determinado el carbono que se almacena en forma sólida en
los bosques. En este sentido, la cantidad de carbono total almacenado, se
determina a través de la medición por componentes (RAVINDRANTH y
OSWALD, 2008).
II.7. Fijación de carbono y área foliar
Independientemente del patrón de asignación de carbono fijado en
la fotosíntesis a los diferentes órganos (hojas, tallos y raíces), el crecimiento y
el funcionamiento de la planta depende, sobretodo de la adquisición de
carbono.
Tanto la síntesis como la ganancia de carbono (a nivel de toda la
planta), dependen de una serie de propiedades del individuo como un todo,
entre ellas la disposición de las hojas, el área foliar total, la dinámica foliar y la
forma en que se encuentra repartida la biomasa en la planta. Las tasas
fotosintéticas dependen también de la relación que exista entre las propiedades
de la hoja, las propiedades de la planta y el entorno (FAGERIA et al., 2006).
En ecosistemas naturales, la expansión foliar está condicionada
por factores ambientales como luz, temperatura y agua, pero en sistemas de
producción, es optimizada por la fertilización y la inclusión de reguladores de
crecimiento. Éstos, al estimular el aumento de clorofilas, incrementan la tasa
fotosintética y como consecuencia de un balance de carbono favorable, permite
una mayor expansión foliar.
La determinación del área foliar de las plantas tiene gran
importancia en los estudios relacionados con su crecimiento y desarrollo, dado
que en las hojas, se sintetizan los carbohidratos que van a repartirse en los
diferentes órganos. El área foliar permite efectuar la estimación de la cobertura
foliar y el índice de área foliar (IAF), parámetros o indicadores básicos para
estudios ecofisiológicos y de bioproductividad de las plantas, bajo condiciones
de campo para cada especie (PESSARAKLI, 2002).
Las hojas de los árboles varían enormemente tanto en estructura
como en composición, generando diferencias funcionales que permiten la
coexistencia entre las diferentes especies.
La gran diversidad en las características estructurales de las hojas
son generadas por patrones filogenéticos o por estrategias de adaptación a su
entorno ambiental, de tal forma, que muchas características de las hojas
relacionadas con la economía del carbono, están estrechamente coordinadas
dentro y entre los entornos ambientales, por ejemplo el área foliar especifica
(AFE), está positivamente relacionada con el período de vida de la hoja y
negativamente relacionada con las tasas fotosintéticas y de asimilación de
nitrógeno por unidad de masa foliar.
Relaciones similares son frecuentemente reportadas entre
características clave y la resistencia hidráulica de las hojas (Ri), que es la
fuerza conductora del potencial de agua requerido para una tasa de flujo dado,
desde el peciolo hasta el sitio de evaporación, lo que es considerado como un
determinante de gran importancia para las funciones de la planta. Ri
correlaciona negativamente con la densidad estomática y el índice estomático,
al igual que con las máximas tasas de intercambio gaseoso. También en forma
negativa con el grosor de la hoja pero independiente del AFE.
Igualmente, la venación foliar es una característica de gran
importancia, puesto que gran parte de la Ri, sucede dentro del xilema foliar. La
venación foliar correlaciona positivamente con el grosor del mesófilo de
empalizada y esponjoso (SACK y FROLE 2006).
LLORENS et al. (2002) aseguran que el estrés por sequía genera
cambios morfológicos en las hojas de las plantas, relacionadas con el tamaño
de la hoja y la fluctuación asimétrica foliar (FA), lo cual hace que se convierta
en una medida integrativa del estrés durante el desarrollo de la hoja y el
intercambio gaseoso foliar.
La FA foliar relativa, es la diferencia absoluta ente las áreas o
ancho de la hoja tanto del lado izquierdo como del derecho. Investigaciones
sobre este aspecto, han demostrado que a medida que se incrementa la
sequía, se incrementa la FA foliar relativa, de tal forma que las variaciones
entre la disponibilidad de agua y variación de la temperaturas afectan la FA, lo
que lo convierte un indicador de gran sensibilidad al estrés fisiológico. En las
plantas, factores de estrés ambiental que han sido asociados con el desarrollo
de la asimetría foliar incluyen elevadas altitudes, contaminación, radiación UV,
competencia, herbivoría, ataque de patógenos, altas concentraciones de boro,
baja disponibilidad de luz y presencia de campos electromagnéticos. El efecto
del calentamiento y la sequía sobre el desarrollo foliar, ha sido poco estudiados
en contraste con la gran cantidad de trabajos relacionados con el efecto de los
cambios de temperatura y la disponibilidad de agua en el intercambio gaseoso
foliar.
También, se han evaluado el efecto de sequías prolongadas, como
las generadas por el fenómeno del niño, sobre individuos juveniles de especies
de bosques tropicales estacionales. CAO (2000) demostró que en la sequía la
mayoría de las especies evaluadas muestran una fuerte reducción en la
conductancia estomática, frente a una corta exposición al sol, igualmente, bajas
tasa de fotosíntesis neta en comparación con los períodos húmedos.
El cambio climático puede afectar la productividad de los árboles,
principalmente por afectación de la morfología (tamaño y características de la
superficie) y función (capacidad de intercambio gaseoso) de las hojas,
principalmente por el incremento en la concentración del CO2 y los incrementos
de la temperatura. La estructura foliar y la función estomatal afectan las
relaciones del agua y el carbono en toda la planta, al controlar el flujo de CO2
entrante y el flujo de vapor de agua saliente del interior de la hoja (CAEM,
2014).
II.8. Bolaina blanca (Guazuma crinita C. Mart.)
La bolaina blanca presenta una densidad básica media, presenta
un buen comportamiento al secado y es una madera estable. La resistencia
mecánica de esta especie se clasifica como mediana. Todas las propiedades
mecánicas se clasifican como medianas, lo que hace que Guazuma crinita sea
una madera con aptitud para carpintería y muebles.
II.8.1. Taxonomía de la especie
Según CRONQUIST (1981) la clasificación taxonómica de la
especie bolaina blanca se divide de la siguiente manera:
Reino : Plantae (Haeckel, 1866)
División : Magnoliophyta (Cronquist, Takht. & Zimmerm., 1966)
Clase : Magnoliopsida (Cronquist, Takht. & Zimmerm., 1966)
Subclase : Dilleniidae (Takht., 1966)
Orden : Malvales (Lindl., 1833)
Familia : Sterculiaceae (Bartling, 1830)
Género : Guazuma
Especie : Guazuma crinita (C. Mart.)
Nombre común: Bolaina blanca
II.8.2. Procedencia
Se encuentra distribuida en la amazonia peruana y brasilera, en
bosques bajos inundables y no inundables (riveras de ríos y quebradas
respectivamente). En el Perú se encuentra en las regiones de Amazonas,
Huánuco, Junín, Loreto, Madre de Dios, Pasco, San Martín y Ucayali.
Habita dentro de las zonas ecológicas de bosque húmedo pre
montano tropical (bh-PT), bosque seco tropical (bs-T) y bosque muy húmedo
sub tropical (bmh-ST). Se ubica en altitudes de hasta 1,000 msnm, en zonas
planas y onduladas con pendientes suaves. Se la encuentra en purmas y
bosques secundarios, pero también formando rodales puros o en manchales a
las orillas de los ríos zonas inundables (CITEMADERA, 2008).
II.8.3. Descripción del árbol en pie
Árbol monopólico de especie codominante y abundante, con copa
plana o aparasolada, abierta. Su fuste es recto y cilíndrico, con ramificación
monopodial. Altura total de 20 a 25 m, altura comercial de 25 m, diámetro
normal de 50 cm, generalmente sin raíces tablares o estas muy pequeñas,
extendidas y ramificadas.
Corteza externa lisa y luego agrietada afirmada superficialmente,
de color grisáceo pálida o casi negruzca. Corteza interna laminar, se puede
desprender en grandes tiras, de color crema y oxida a marrón oscuro, exuda
mucílago incoloro y escaso (CITEMADERA, 2008).
II.8.4. Descripción de la madera
La madera de Guazuma crinita presenta las siguientes
características (CITEMADERA, 2008):
Color: Blanco
Brillo: Medio.
Grano: Recto.
Textura: Media y homogénea.
Veteado: En corte radial la especie presenta reflejos
plateados en bandas estratificadas y desordenadas. En corte
tangencial manifiesta arcos superpuestos poco pronunciados,
no tan claros.
Olor: Ausente o no distintivo.
II.8.5. Propiedades físicas
La madera de Guazuma crinita presenta las siguientes propiedades
físicas (CITEMADERA, 2008):
Densidad Básica : 0.41 g/cm³
Contracción Volumétrica : 10.75%
Relación T/R : 1.60
Contracción Tangencial : 5.50%
Contracción Radial : 3.50%
II.8.6. Propiedades mecánicas
La madera de Guazuma crinita presenta las siguientes propiedades
mecánicas (CITEMADERA, 2008):
Módulo de Elasticidad en flexión : 97.86 tn/cm²
Módulo de Ruptura en flexión : 507.00 kg/cm²
Comprensión Paralela : 270.60 kg/cm²
Comprensión Perpendicular : 50.61 kg/cm²
Corte paralelo a las Fibras : 50.59 kg/cm²
Dureza de lados : 303.43 kg/cm²
Tenacidad : 0.98 kg-m
II.8.7. Características de la troza
La madera de Guazuma crinita presenta las siguientes
características de troza (CITEMADERA, 2008):
Diámetro: Promedio de 21 pulgadas.
Forma: Recta y ahusada.
Defectos: No presenta defectos característicos.
Conservación: Presenta una resistencia moderada al ataque
de hongos e insectos por lo cual es necesaria una rápida
evacuación del bosque después del tumbado.
II.8.8. Aserrío y secado
Es una madera de fácil aserrío. Se comporta bien al cepillado,
mucho mejor cuando se reduce el ángulo de ataque en los tres planos de corte.
Tiene un buen comportamiento al lijado, taladrado y moldurado. La
trabajabilidad es moderada. Es una madera estable y de buen comportamiento
al secado (CITEMADERA, 2008).
II.8.9. Durabilidad natural y usos
La madera de Guazuma crinita C. Mart. presenta las siguientes
características de durabilidad y usos (CITEMADERA, 2008):
Durabilidad natural: Es moderadamente resistente al ataque de
hongos y de insectos.
Preservación: Es una madera moderadamente difícil de tratar.
Usos: Como madera redonda para la construcción de viviendas,
revestimiento de viviendas y en cielo raso, se asierra para construcción de
interiores. Carpintería en general: Cajonería, laminado, juguetería, palos de
fósforo, paletas de consultorios médicos, palitos de helados.
Pulpa para papel: La corteza se usa para ataduras diversas.
II.8.10. Plantaciones
Se ha iniciado recientemente el cultivo de bolaina en plantaciones a
gran escala en las regiones de procedencia de esta especie.
El cultivo en plantación tiene varias ventajas, siendo una especie
de rápido crecimiento es exigente en suelos planos aluviales, algunas veces
inundables, lo que hace tener en cuenta algunas restricciones para su manejo
en aéreas de colinas drenadas (ARÓSTEGUI, 1982).
II.8.11. Productividad y rentabilidad
En función de las condiciones de establecimiento se puede
apreciar grandes diferencias en el crecimiento. Estas diferencias se basan en el
régimen de humedad, la fertilidad y la textura del suelo, y el antecedente de las
parcelas (pastizal, bosque secundario maduro, bosque descremado).
En las parcelas establecidas en la zona aluvial de los alrededores
de Pucallpa, por ejemplo, se observan crecimientos muy aceptables, pudiendo
llegar en los mejores casos a los 30 m3 ha-1 año-1.
Con tasas de crecimiento promedio entre 25 a 35 m3 ha-1 año-1, a
un distanciamiento de 3 m x 3 m en suelos adecuados, se calcula una rotación
comercial entre 7 a 9 años (ARÓSTEGUI, 1982).
II.9. Antecedentes de estudios
En México, NÁJERA (1999) ajustó ecuaciones para predecir la
biomasa aérea por compartimento, el volumen fustal, el crecimiento e
incremento en biomasa aérea y captura de carbono en diez especies. Los
resultados mostraron al nivel espacial que la biomasa aérea en pie fue de
51.45 Mg ha-1 distribuida en follaje (4%), ramas (61%) y fustes (35%). Los
volúmenes fustales alcanzaron 20.66 m3 ha-1.
Las tasas de crecimiento se ubican dentro de 2.25 kg año -1 y una
producción anual de biomasa aérea de 4.11 Mg ha-1 año-1 para las diez
especies. Este reporte enfatiza la necesidad de cuantificar la biomasa que se
incorpora al suelo y las raíces como un complemento en los estudios de
almacenamiento y captura de bióxido de carbono por la vegetación del Matorral
Espinoso Tamaulipeco del nordeste de México.
En Cuba, BENÍTEZ (2006) obtuvo un modelo matemático partiendo
de una muestra de 194 árboles de Casuarina equisetifolia Forst. que permite
determinar el peso de la biomasa total aérea de los árboles en pie, utilizándose
151 valores para el análisis de regresión y 43 mediciones, distribuidas en todo
el rango diamétrico, a fin de realizar la validación de la ecuación seleccionada.
Los datos fueron obtenidos de 30 parcelas temporales de muestreo
de 500 m2 ubicadas en el área mediante un muestreo aleatorio simple. El
procesamiento de la información se realizó por medios computarizados con el
paquete estadístico SPSS. La ecuación seleccionada estima los valores reales
con gran precisión: Ln PT = –3,28992 + 2,07569 × ln dtoc + 0,82816 × ln h
En Argentina, FERRERE et al. (2008) ajustaron funciones de
biomasa de árboles individuales y determinar la biomasa en diferentes
compartimientos de la planta y el sotobosque. Se identificaron rodales de
Eucalyptus viminalis Labill. cuyas edades oscilaron entre 4 y 14 años. Se
apearon 21 árboles con diámetros entre 9.2 y 32.5 cm. Se desarrollaron
regresiones simples y múltiples y se estimó el volumen, la biomasa en ramas,
hojas y fuste.
Las ecuaciones de volumen de mejor comportamiento son basadas
en modelos lineales en su forma normal, y el modelo más adecuado fue el que
incorporó al d2 (R2 = 0.92). Para la estimación de la biomasa en hojas, ramas,
copa y fuste se recomienda los modelos ln-ln que consideran el d y h o solo el
d.
El componente de la biomasa en hojas presentó una estimación
más débil. La distribución de la biomasa en los individuos sigue el patrón de
desarrollo que se encuentra en la bibliografía. La proporción de la biomasa en
la copa disminuye con la edad, contrariamente a lo sucedido con el fuste.
En Costa Rica, FONSECA et al. (2009) construyeron modelos para
estimar la biomasa del árbol en plantaciones de Hieronyma alchorneoides,
Vochysia guatemalensis y para un grupo de 35 especies. En cada plantación
se extrajo un árbol de diámetro promedio a la altura del pecho (d) y en bosque
secundario un árbol de d promedio de la especie de mayor índice de valor de
importancia por clase diamétrica. Se utilizó un muestreo destructivo, separando
cada componente del árbol y tomando una muestra de campo para determinar
la materia seca.
Todos los modelos seleccionados tuvieron un R2aj superior al
82.6%. Las especies arbóreas de bosque secundario mostraron R2aj inferiores.
El fuste, raíz y biomasa total del árbol mostraron R2aj > 91.3%, y las hojas y
ramas, entre 82.6 y 94.1%. El factor de expansión de biomasa en bosque
secundario fue de 1.44 y en plantaciones de 1.56. Se estimó que la relación de
biomasa radical respecto a biomasa aérea total y biomasa del fuste fue 0.25 y
0.37, respectivamente, en bosques secundarios; 0.26 y 0.39 en V.
guatemalensis, y 0.3 y 0.52 en H. alchorneoides.
En México, RODRÍGUEZ et al. (2012) estimaron la biomasa de
acículas en ramas individuales y árbol completo, y ajustar modelos de partición
de biomasa aérea en árboles plantados de Pinus patula Schl. et Cham. La
biomasa de acículas por rama se estimó con un modelo lineal, que empleó
área basal de rama viva, altura de rama y el seccionamiento de copa como
variables independientes. La biomasa de los componentes aéreos se estimó
con coeficientes de determinación de 0.86; 0.92 y 0.88; para madera con
corteza, ramas y acículas, respectivamente.
Para madera con corteza se utilizó el diámetro normal (DN) y altura
de árbol (AT) en un modelo lineal; la biomasa de ramas y follaje con
ecuaciones no lineales que se basaron en el diámetro de copa viva (DCV) y
área de copa para ramas; y DCV y AT para la biomasa de follaje. La biomasa
total aérea por árbol se estimó con un R2 = 0.87; utilizando DN y AT. La
biomasa a una edad de 14 años se distribuyó en 92.9%; 4.7% y 2.4% para
madera, ramas y follaje, respectivamente.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
III.1. Lugar de ejecución
La investigación se realizará en el Centro de Investigación y
Producción Tulumayo Anexo la Divisoria – Puerto Súngaro (CIPTALD), área
perteneciente a la Universidad Nacional Agraria de la Selva, que se encuentra
ubicado a la margen derecha del río Huallaga a 26 km de la carretera Tingo
María hacia Aucayacu.
La ubicación ecológica de acuerdo a la clasificación de zonas de
vida o formaciones vegetales del mundo y el diagrama bioclimático de
HOLDRIGE (1987), la zona de estudio se encuentra dentro de la siguiente zona
ecológica: bosque muy húmedo – Premontano Tropical (bmh – PT).
Políticamente la plantación de Guazuma crinita C. Mart., se
encuentra en la región Huánuco, provincia Leoncio Prado, distrito José Crespo
y Castillo y localidad Santa Lucia, referentes a las coordenadas 385517 m Este
y 8991394 m Norte.
El área total del terreno del CIPTALD se extiende en dos tipos de
topografía: planas y semiplana, en dichas áreas ocupan cultivo de cacao,
plátano, frutal, bambú, plantaciones forestales, aguajales.
III.2. Materiales
III.2.1. Material biológico
Árboles de bolaina blanca.
III.2.2. Materiales y herramientas
Costales
Cinta métrica
Bolsas plásticas
Wincha de 50 m
Wincha de 05 m
Formato para la evaluación
III.2.3. Equipos
Vernier
Balanza de precisión
Brújula
GPS
Estufa
Motosierra
III.3. Metodología
III.3.1. Tipo y nivel de investigación
El diseño empleado para la investigación será de carácter no
experimental, de corte transversal, de alcance descriptivo correlacional y a nivel
probabilístico.
III.3.2. Diseño de investigación
III.3.2.1. Población
La población estará compuesta por todos los árboles de bolaina
blanca (Guazuma crinita C. Mart.) existente en la plantación de una hectárea
perteneciente al Centro de Investigación y Producción Tulumayo Anexo la
Divisoria – Puerto Súngaro (CIPTALD) de la Universidad Nacional Agraria de la
Selva, políticamente localizado en el distrito José Crespo y Castillo, provincia
Leoncio Prado y región Huánuco.
III.3.2.2. Muestra
La cantidad de árboles mínima será tomada de la metodología de
SCHLEGEL et al. (2000) quienes indican que para el ajuste de los modelos de
biomasa forestal, el número debe estar comprendida entre 25 a 30 árboles en
rodales con 1 especie, y no se considerará árboles ubicados en los bordes de
la plantación por considerar el efecto de borde. En caso de la investigación se
utilizará 25 árboles de bolaina blanca.
III.3.2.3. Unidad muestral
La unidad experimental estará compuesta por cada árbol de
bolaina blanca talado y extraído de la plantación forestal.
III.4. Variables en estudio
Altura total, se evaluará desde la base del árbol hasta la parte
apical de la misma, la unidad de medida utilizada será en metros.
Diámetro a la altura del pecho (Dap), registrado a 1.30 m sobre el
suelo y la unidad de medida utilizada será en metros
Altura comercial, se realizará la medición desde los 30 cm del
suelo hasta la inserción de las primeras ramas vivas ubicadas en la base de la
copa, l unidad de medida será en metros.
Diámetro de copa, se registrará cuando el árbol este caído, para
obtener esta dimensión, se realizará cuando el árbol esté talado y se colocará
la Wincha en forma transversal hacia el fuste, la unidad de medida será en
metros
Modelo del fuste, se realizará mediante el método de secciones
absolutas (KRAMER y AKCA, 1987), las cuales serán consideradas mediante
las mediciones diametrales a cada metro desde los 0.30 cm del suelo (Figura
1).
Figura 1. Método de secciones absolutas (KRAMER y AKA, 1987).
Biomasa, esta variable se registrará del fuste de la madera que
será cortada en cada metro de longitud, iniciada a 30 cm sobre el suelo hasta
la parte terminal del fuste; en caso de las ramas se realizarán corte de las
mismas, mientras que las hojas serán pesadas en el mismo campo. Todas las
partes del árbol se escogerán muestras para ser llevadas al laboratorio.
III.5. Actividades a realizar
III.5.1. Fase de campo
III.5.1.1. Elección de la parcela de investigación
En las parcelas de investigación se establecerán 2 conglomerados
conformados por 2 parcelas cada uno.
La localización de cada uno de los conglomerados que se
establecerán se determinará eligiendo 2 puntos al azar, cuidando que esté
incluido dentro de la parcela y que éstos no presenten efectos de borde, claros
grandes o accidentes topográficos significativos.
Cada parcela se delimitará usando brújula y wincha de distancia,
demarcando con una vara obtenida en terrenos los vértices y el centro
(SCHLEGEL et al., 2000).
III.5.1.2. Forma y tamaño de las parcelas
Para el caso de plantaciones, se delimitarán conglomerados
conformados por 2 parcelas circulares de 250 m2 (10 x 25 m), separadas por
una distancia de 60 m (SCHLEGEL et al., 2000).
III.5.1.3. Información registrada
A nivel de árbol se medirán todos aquellos que presenten un Dap ≥
5 cm. Los árboles se medirán primero por el lado izquierdo de la parcela desde
arriba hacia abajo, y luego el lado derecho de abajo hacia arriba (SCHLEGEL
et al., 2000).
III.5.1.4. Medición de los árboles muestra
Se realizarán 2 tipos de mediciones, las primeras con el árbol en
pie, y las segundas una vez apeadas (número de árbol, Dap, diámetro de
copa).
Para el apeo del árbol, el corte se realizará lo más cerca al suelo
posible. Para el desrame y trozado, los árboles se dividen en sus componentes,
fuste hasta un diámetro límite dependiente del tipo de especie, ramas gruesas
y ramas finas abajo 1 cm con hojas.
Después del apeado del árbol se medirán algunas variables tales
como altura total, altura de comienzo de copa, diámetro y altura de tocón,
diámetro con corteza cada 2 m a partir del tocón, es decir a los 0.3, 1.3, 2, 3, 4,
etc., variando levemente la medición en el caso de encontrar un muñón de
rama. Se registrará además el espesor de corteza a lo largo del fuste principal,
tomando la medición en el mismo lugar en que se realizan las mediciones de
diámetros.
Se pesarán la biomasa de ramas y hojas por separado, para esto:
se separarán ramas finas de gruesas, el de 1 cm a más. Las ramas finas se
contabilizan como hojas (≤ 1 cm), también se medirán las ramas gruesas, si
fuese necesario deben trozarse para facilitar su pesado.
Se obtendrán 3 muestras de cada componente (3 muestras de
ramas, 3 muestras de hojas y 3 muestras de ramillas más hojas) y se
determinará su peso húmedo. Estas submuestras se llevan a laboratorio para
ser analizadas y secadas hasta un peso constante a 105 °C de temperatura.
Para cada submuestra se calcula una razón de peso seco/peso húmedo
(Ps/PH).
Se cortará el fuste comercial en secciones y se pesa,
considerándose que cada sección no debe pesar más allá de 100 kg. Se
sacarán 4 submuestras (rodelas) de diferentes partes del fuste y se secarán
hasta un peso constante a temperatura 105 °C y se calculará una razón
promedio de Ps/Ph para la biomasa del fuste.
Para determinar la densidad de la madera del fuste se utilizarán las
4 o más muestras de madera y corteza por árbol y serán analizadas en el
laboratorio, donde cada muestras se saturará en agua y el volumen se
calculará a través del método de desplazamiento de agua (SCHLEGEL et al.,
2000).
III.5.2. Fase de gabinete
Se multiplicará el peso húmedo de cada componente por su razón
de Ps/Ph correspondiente para obtener una estimación del peso seco total del
componente. Se sumarán los pesos de todos los componentes del árbol lo que
dará el peso seco del árbol (kg). Una vez, determinado esto, se desarrollará
una función de regresión de biomasa utilizando el software SPSS v.21
(SCHLEGEL et al., 2000).
IV. PLAN DE EJECUCIÓN
Cuadro 1. Actividades consideradas en el proyecto de tesis.
Actividades a realizar Ene Feb Mar Abr May Jun
Coordinaciones sobre la tala X
Tala de árboles X
Registro de datos en campo X
Evaluaciones en laboratorio X X
Redacción del informe X X
V. PRESUPUESTO
Cuadro 2. Presupuesto para la investigación.
Rubros UnidadCantida
d
Costo unit (S/.)
Costo total
Personal obrero eventual 817.5
Muestreo de suelos Jornal 0.5 35 17.5
Evaluación dasométrica Jornal 8 50 400
Tala de árboles Jornal 2 50 100
Preparación de muestras Jornal 3 50 150
Evaluación de la biomasa Jornal 3 50 150
Accesorios y/o materiales 328
Wincha de 50 metros Alquiler 1 10 10
Wincha de 05 metros Unidad 1 17 17
Vernier Unidad 1 35 35
Pintura Galón 0.25 64 16
GPS Alquiler 1 10 10
Tubo muestreador Alquiler 1 10 10
Equipos de laboratorioGenera
l1 200 200
Cámara fotográfica Alquiler 3 10 30
Herramientas 20
Machete Unidad 1 10 10
Lima triangular Unidad 1 10 10
Servicios de internet 275
Internet Mes 1 35 35
Pasajes Unidad 30 8 240
Servicio de impresiones y empaste
346
Impresión del informe (borrador) Unidad 7 13 91
Artículo científico (borrador) Unidad 1 3.5 3.5
Impresión del informe Unidad 7 16 112
Impresión de artículo científico Unidad 3 4.5 13.5
Empastado del informe Unidad 7 18 126
Servicios de análisis 120
Datos meteorológicos Unidad 1 60 60
Análisis de suelos Unidad 1 60 60
Combustible 56
Gasolina Galón 4 14 56
Imprevistos 196.25
Imprevistos (10 %)Genera
l1 413.3 196.25
Costo total 2,158.75
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