Estimación de Carbono almacenado en Caesalpinia velutina (Britton y Rose)

Estimación de Carbono almacenado en Caesalpinia velutina (Britton y Rose) en la Finca "Las Brisas" ubicada en el Rodeo N° 2, Somoto, Nicaragua

• Introducción
• Problemática
• Justificación
• Objetivos
• Resultados
• Conclusiones
• Recomendaciones
• Bibliografía
• Anexos

Introducción

El presente trabajo se realiza en el marco del diplomado Cambio Climático y gestión del riesgo con enfoque de cuencas hidrográficas y ecosistemas, ejecutado por la Facultad Regional Multidisciplinaria de Estelí, con financiamiento del PNUD durante el periodo de Febrero a Agosto 2014.

El cambio climático inducido por las actividades humanas es un problema mundial que afecta de forma negativa los procesos ecológicos, económicos y sociales que rigen el planeta. Es inducido principalmente por gases de efecto invernadero como el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y el dióxido de carbono (CO2). El Carbono, fijado por las plantas constituye un factor importante para la reducción de emisiones y por concerniente la mitigación del Cambio Climático.

En Nicaragua son escasos los estudios que determinan las capacidades de los bosques secundarios para fijación de carbono. En el presente estudio, se pretende determinar la cantidad de Carbono que se encuentra almacenado en una plantación artificial en estado joven de Caesalpinea velutina (Britton y Rose), en la comunidad de El Rodeo No 2, en Somoto, que servirían como base para futuros estudios relacionados.

Se permite valorar las áreas boscosas como una fuente de almacenamiento de Carbono y poder acceder a mercados internacionales como oferentes en la venta de bonos a países industrializados, los cuales están comprometidos con la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

En el municipio de Somoto se han establecido alrededor de unas 40 ha de plantaciones desde el año 2007 con especies energéticas como Mandagual (Caesalpinea velutina. Britton y Rose) y Leucaena (Leucaena leucocephala. Lam).

Estas plantaciones han sido establecidas en las comunidades de Tierras Coloradas, La Carbonera, San Luis, Cacaulí y El Rodeo No. 2 ubicadas al norte de Somoto, en sub cuencas adyacentes al Río Coco de Nicaragua; y se caracterizan por altos índices de extracción de leña tanto de pobladores como de extractores de la ciudad de Somoto de forma ilegal.

Problemática

En las plantaciones estudiadas se observó un bajo nivel de crecimiento, por falta de tratamiento silvicultural y debido a la densidad, esto ha provocado la disminución del diámetro y alturas del bosque incrementando la competencia en espaciamiento entre los árboles.

Otros aspectos independientes del productor han sido problemas ambientales como la sequía que han afectado la finca del productor ya que en algunas parcelas se pudieron determinar el alto índice de temperatura que fue de 31°C lo que provoca deshidratación en la plantas y en los cultivos. Este tipo de afectaciones ha sido muy común en la comunidad del Rodeo Nº1.

En el caso de Nicaragua, se cuenta con escasos estudios que determinen las capacidades del país para fijación de carbono, sobre todo con los que se puedan determinar alternativas de producción amigables al ambiente, que generen adicionalidad a las actividades que los productores y propietarios de las tierras agropecuarias y forestales realizan.

De ahí que el presente trabajo constituye un elemento importante de contribución para la planificación y formulación de proyectos que contribuyan al desarrollo socio productivo y ambiental del país.

En el departamento de Madriz y principalmente en el municipio de Somoto no existen suficientes áreas destinadas en la captación de carbonos a través de especies energética nativas de la zona debido a que está ubicado dentro del corredor seco de Nicaragua, donde predominan áreas de tacotales por la deforestación excesivas en actividades antrópicas.

No existe un interés político en cuanto a incentivos a productores que manejan establecimiento de áreas compactas de especies con fines energéticos, donde ellos puedan ofertar bono de venta de carbono, contribuyendo a la mitigación de los efectos de cambio climático.

Justificación

Con este estudio se pretende cuantificar la estimación de carbono almacenado y los aportes de biomasa en hojarasca en áreas de plantaciones de bosque energético de Caesalpinea velutina (Britton y Rose) establecidos desde el año 2008 – 2009 en la finca "LAS BRISAS" comunidad del Rodeo No 2, Somoto.

Ante estos escenarios es importante impulsar procesos de desarrollo forestales integrales que incorporen mecanismos y enfoques que mejoren la eficiencia, valor agregado, marco legal, gobernanza e institucionalidad para disminuir la presión sobre los bosques naturales que aún quedan mediante el establecimiento de plantaciones, regeneración natural y manejo sostenible de los bosques existentes.

Este estudio permitirá tener un instrumento que permita orientar o apoyar futuros trabajos de investigación relacionados con captura de carbono en plantaciones, lo cual es importante para garantizar futuros procesos de establecimiento de sistemas de pago por servicios ambientales tomando como referencia los mercados de carbono de tipo obligatorio y/o voluntario.

Además, el estudio, es un procedimiento que ha permitido desarrollar capacidades en torno a metodologías prácticas para medir carbono almacenado, lo que se convierte en una herramienta para técnicos municipales que podrían supervisar y/o dar seguimiento a este tipo de estudios y sus subsecuentes mecanismos económicos.

Objetivos

• Objetivo General:

• Generar información que contribuya con los procesos de adaptación y mitigación al cambio climático relacionado con los procesos de captura de carbono en plantaciones forestales.

• Objetivos Específicos:

• 1) Determinar variables dasométricas para la determinación de la biomasa y carbono existente en plantaciones forestales de Caesalpinea velutina (Britton y Rose) con fines energéticos.

• 2) Determinar el carbono retenido en áreas de plantaciones forestales de Caesalpinea velutina (Britton y Rose) con fines energéticos.

• Metodología

• Localización

Este estudio ha sido realizado en la Finca "Las Brisas", perteneciente al productor Lenín Alfaro. Esta finca se localiza en la comunidad del Rodeo No 2, en el municipio de Somoto, departamento de Madriz. Geográficamente en las coordenadas 13°31'42'' latitud norte y 86°35' 03'' longitud oeste (figura 1).

El área total de la Finca "Las Brisas" es de 4.21 ha, de las cuales, 1.54 ha están cubiertas por plantaciones forestales de las especies Caesalpinea velutina (Britton y Rose) y se encuentra localizado en la microcuenca Las Brisas aledaña al Río Coco.

Figura 1. Mapa del área total de la finca "Las Brisas".

• Características del Área de Estudio

Las temperaturas promedio oscilan entre 23 ºC y 24 ºC; las precipitaciones entre los 800 a 900 mm, con una altura de 600 msnm con respecto a las zonas de vida, en estas comunidades predomina el bosque subtropical seco, caracterizado por la presencia de especies arbustivas y árboles de tamaño medio) en el área de la finca existen una serie de especies nativas de la zona con fines energéticos.

En esta comunidad predomina una canícula severa (entre el 15 de julio y el 15 de agosto). La formación de los suelos es del grupo Matagalpa (rocas volcánicas sedimentarias) y su textura oscila entre franco y franco arcillosos con una pendiente entre un 8% hasta un 50%.

En esta zona, existen una gran cantidad de especies endémicas, las cuales se encuentran en peligro de extinción debido a las actividades antropogénicas.

En esta comunidad predominan problemas ambientales como la deforestación para extracción de leña y cambio de uso de la tierra con fines agropecuarios. Por otra parte, es una comunidad con alta incidencia de quemas agrícolas e incendios forestales de forma descontrolada. Además la presencia institucional es baja.

Figura 2. Visitas al área de estudio.

• Parcela de muestreo

Se ha definido una parcela rectangular de 1000 m2 de (20mx 50m), para ello se ha marcado el terreno con estacas y cada árbol muestreado se marcó con cintas en este caso, en cada parcela se han levantado datos sobre DAP, altura, hojarasca.

Esta parcela ha sido definida mediante la metodología descrita por la guía Manejo y aprovechamiento del bosque latifoliado del MARENA.

Figura 3. Mapa de delimitación de compartimentos y parcelas de muestreo de la Finca "Las Brisas".

• Variables

• 

• DAP

Consistió en medir el DAP (Diámetro a la altura del Pecho), Con una forcípula la cual es una herramienta que se utiliza para medir el diámetro del grosor del fuste o tallo de los árboles en 1.30 mts partiendo de la base del árbol, para realizar este procedimiento se determinó que el DAP de los árboles en los tres compartimentos está entre 7cm y 10cm de diametro.

• Altura

Se ubicó uno de los integrantes del equipo frente a cada árbol y con una vara pequeña y recta tomada verticalmente por la parte inferior con el brazo extendido se hizo coincidir en el campo visual el tamaño de la vara con el árbol de manera que la parte inferior coincidiera con la base del árbol y la parte superior con el final de la copa, con este procedimiento se determinó que la altura de los árboles del área de la finca está entre 7m y 12m. Para ello se ha utilizado el método el Leñador[1]

Se midieron los parámetros que se requieren en la ecuación, utilizando el método llamado el Leñador, para calcular la altura del árbol promedio. Posteriormente, se calcula la Altura promedio de los demás árboles en la parcela, tomando como base que todos los árboles de mandagual teniendo aproximadamente la misma altura.

• Número de árboles por hectárea (densidad)

En este caso, esta variable, definida por las densidades de las plantas ha sido realizada por la siguiente ecuación (citar la formulas y autores.)

Densidad= CA/A

Dónde:

CA: cantidad de árboles en la parcela de muestreo

A: Area de la parcela de muestreo (ha)

• Volumen de las plantas

El volumen por planta se ha calculado mediante el DAP y la altura, mediante la siguiente fórmula:

V= 3.1416*DAP2xH/4/1,000,000

Dónde:

V: Volumen (m3)

DAP: diámetro a la altura del pecho (cm)

H: Altura (m)

• Biomasa

Para saber la cantidad de biomasa existente en los tres compartimentos se realizaron 5 muestreos en hojarasca de 1m2 cada uno.

En cada una de las muestras se tomó toda la hojarasca existente en ese m2 y con una balanza se pesó para saber la cantidad en peso fresco; en el compartimento Nº 1 se pesaron 1.854 kg de peso húmedo, en el Nº 2 se pesaron 1.052 kg y el Nº 3 1.440 kg.

Figura 6. Muestreo de hojarasca fresca

También se enviaron a laboratorio 2 lb de hojarasca para conocer el porcentaje en estado seco teniendo como resultado un 83 %. La cantidad de biomasa para un árbol ha sido definida por la siguiente fórmula adaptada para la especie de Mandagual:

B=0.0904*DAP*H1.3904

Dónde:

B: biomasa seca (kg)

DAP: diámetro a la altura del pecho (cm)

H: altura del árbol (m)

La cantidad de biomasa en el suelo, para hojarasca) ha sido definida por la siguiente fórmula

B= PS/A

Dónde:

B: Biomasa (kg/m2)

PS: peso seco de la biomasa (kg)[2]

A: area de muestreo (m2)

Figura 7. Mapa de muestreo de hojarasca

• Carbono retenido

La cantidad de carbono retenido, se ha calculado para este estudio tanto para la biomasa de los árboles como para la hojarasca. Para el cálculo del carbono retenido se ha utilizado la siguiente fórmula:

C= Bx0.5

Dónde:

C: Carbono retenido (kg)

B: biomasa seca (kg)

• Dióxido de carbono (CO2) evitado

Esta variable se refiere a la cantidad de CO2 que se liberaría si esas plantaciones fueran quemadas con fines agrícolas. En este caso, constituye una variable para poder determinar aspectos relacionados con la reducción de emisiones. Para ello se utiliza la siguiente fórmula:

CO2= Cx3.67

Dónde:

CO2: Dióxido de Carbono ™

C: Carbono retenido ™

• Combustible equivalente en la plantación

Esta variable se refiere a la cantidad de litros de gasolina equivalente que se encuentran en la biomasa retenida en la plantación forestal con fines energéticos.

Esta variable es importante en términos de procesos sobre inversiones con fines de mitigación, relacionada con la reducción de emisiones mediante captura de carbono, así como medidas que permitan conocer cuántas áreas de plantaciones neutralizarían el CO2 producido por el parque vehicular.

Para realizar este cálculo se utilizó la siguiente fórmula relacionada. En este caso, la quema de 1 litro de gasolina produce 2.3035 kg CO2, por lo tanto si 1 kg de Carbono produce 3.67 kg de CO2, cada litro de gasolina produciría:

G= 1.11094xC

Dónde:

G: cantidad de gasolina (lt)

C: cantidad de carbono almacenado (kg)

• Herramientas

• Instrumentos de levantamiento de datos

Para levantar información de campo se ha recurrido a la utilización de los siguientes instrumentos:

• Hoja de campo para la toma de datos

• Tablas de campo

• Forcípula

• Cintas métricas

• Pesas digitales (kg)

• GPS

• Cintas de color

• Estacas

• Manual de campo

• Calculadora

• Computadora portátil

• Cámara

• Termómetro digital

• Bolsas plásticas

• Vehículo

• Combustible

Figura 8. Entrevista con el propietario de la finca e instrumentos utilizados

• Fichas de levantamiento

Se levantaron finchas relacionadas con las mediciones dasométricas, como el DAP, altura, entre otros. Se levantó una ficha sobre contenido de hojarasca en el suelo para determinar biomasa y carbono. Se utilizó una hoja de campo para evaluación de parcelas de muestreo y otra sobre especies nativas identificadas en la finca (anexos).

• Base de datos estadística

Se crearon bases de datos en el programa Microsoft Excel 2007. Esto se hizo a partir de la digitalización de las fichas y por cada ficha se ha creado una base de datos con filas, columnas y casos. Esta base de datos ha sido cuidadosamente filtrada para detectar errores de digitalización y levantamiento.

• Análisis estadístico

Se analizaron las variables de la base de datos mediante el uso del programa INFOSTAT[3]con el cual se hicieron análisis de estadística descriptiva y análisis de frecuencia, a partir de los cuales se generaron los cuadros representativos de la información procedente del levantamiento de campo.

• Análisis cartográfico

Se ha creado una base de datos a partir del levantamiento de campo, utilizando archivos vectoriales existentes de la zona, así como puntos, polígonos y líneas generados a partir del levantamiento con GPS, la representación se hizo mediante mapas temáticos utilizando el programa Argis 10.2.

• Muestreo

Este tipo de muestreo se hizo tomando pautas del manual de manejo y aprovechamiento del bosque latifoliado, del MAGFOR (s.f) para la construcción de parcelas rectangulares.

La ubicación de las parcelas se hicieron por compartimentos, en este caso el compartimento 1, fue establecido en 2009, compartimento 2 establecido en 2008 y compartimento 3 establecido en 2008, con un área total de 1.54 ha

Para el establecimiento de las parcelas de inventario dasométrico se han elegido puntos al azar tirando una piedra y a partir de dicho punto se ha construido una parcela rectangular de 20m x 50m. En este caso cada punto ha sido tomado con GPS.

Para el muestreo de puntos donde había que recolectar la hojarasca se tomaron cinco puntos en diferentes lugares de los compartimentos, tomando la cantidad de hojarasca en 1 m2 medido con cinta.

Resultados

• Variables dasométricas

• Diámetro a la altura del pecho (DAP)

El DAP en los compartimentos oscila entre 5 .5 y 10.9 con un promedio de 7.94. A nivel específico el DAP promedio en el compartimento 3 es de 8.34cm, pero puede oscilar entre 5.3 y 10.7cm, esto se debe a que este compartimento es del 2008, este alto DAP se debe a una mayor edad de la plantación con mayor cantidad de nutrientes (cuadro 1).

Los coeficientes de variación (CV) indican baja variabilidad entre los árboles y entre los compartimentos, por lo que indica que a pesar de la edad de las plantaciones los diámetros siguen siendo relativamente similares (cuadro 1).

Cuadro 1. Evaluación del DAP (cm)

De acuerdo a la experiencia estos DAP son muy bajos, lo que podría deberse a la alta densidad que se expresan en mayor competencia intraespecífica y menor desarrollo de diámetro, lo que afecta la captura de carbono en los tallos debido a la poca luz que alteran los procesos fotosintéticos y por ende la captura de carbono.

• Altura

La altura promedio en metros en la plantación oscila entre 7 y 12.5 metros, con un promedio de altura de 10.02 metros. A nivel de compartimentos, es el compartimento 3 el que presenta mayores alturas que oscilan entre 8 y 12.5 metros (cuadro 2).

Los niveles de variabilidad reflejados en el coeficiente de variación indican una baja variabilidad entre plantas y entre compartimentos, por lo que se puede decir que la edad no es un indicativo que afecte directamente la altura. Esto se debe a los grandes niveles de competencia debido a las altas densidades (cuadro 2).

Cuadro 2. Evaluación de la altura de los árboles

• Número de árboles por hectárea (densidad)

La densidad en las parcelas es variable. En este caso, la densidad en cada compartimento osciló entre 1600 y 1930 árboles/ha. Se ha identificado que el compartimento que mayor cantidad de plantas posee es el No 2 con 1,043 árboles mientras que el compartimento 3 es el que menor cantidad de árboles posee con 772. A nivel general la densidad en toda la plantación de de 1,720 árboles/ha (cuadro 3).

En este caso, es necesario destacar que las densidades en el compartimento No3 son las más altas, pero también este compartimento posee los valores más altos en diámetro, en altura y volumen, lo que resulta contradictorio, pero puede deberse principalmente a que el sitio posee mayor fertilidad y una ubicación más propicia para captar mayor cantidad de luz solar.

Cuadro 3. Valoración de la densidad por hectárea.

También se ha determinado que los distanciamientos promedios oscilan entre 2.28 y 2.5 metros entre planta y entre surcos, por lo que podría dejarse un distanciamiento a 3 cm. Esto indica que las plantaciones no fueron establecidas de acuerdo a parámetros forestales adecuados (cuadro 3).

• Volumen de las plantas

El volumen por árbol estimado para este estudio oscila entre 0.017 y 0.112 m3/planta, con un promedio de 0.051 m3/planta (cuadro 4).

Los mayores valores se han encontrado en el compartimento 3 en el cual el promedio de volumen es de 0.059, mientras que el compartimento 1 es el que menos volumen promedio posee (0.044 m3/árbol) (cuadro 4).

Los coeficientes de variación son intermedios, lo que indica que de las variables dasométricas esta es la que mayor variabilidad posee lo que se debe principalmente a la heterogeneidad del suelo que produce plantas con volúmenes atípicos (cuadro 4).

Cuadro 4. Evaluación del volumen por árbol.

A partir de los datos anteriores se define que el volumen por parcela estudiada oscila entre 71 y 114 m3, por lo que en toda la parcela habría un total de 265 m3, lo que equivale a 172.3 m3/ha, lo que es un volumen considerable (cuadro 5).

Cuadro 5. Valoración del volumen de los compartimentos.

• Variables sobre biomasa y carbono

• Biomasa en árboles

Los valores de biomasa por árbol en los compartimentos son variables y oscilan entre 7.44 y 32.41 kg/árbol con un promedio de 18 kg/ha. A nivel general, el compartimento donde los árboles poseen menos biomasa es el No 1 en este caso dicho compartimento oscila entre 7.44 y 26.9 kg/árboles, con un promedio de 16.7. El compartimento No3 oscila entre 10.59 y 32.41 kg/m3, con un promedio de 20.26 kg (cuadro 6).

Los valores de biomasa por árbol son relativamente bajos debido a que dichos árboles poseen poco volumen y por ende bajo peso.

Cuadro 6. Evaluación individual de biomasa por árbol.

La biomasa contenida en los árboles (raíces, fuste, copa) se estima en 46.4 tm para la plantación, lo que equivale a 30.1 tm/ha (cuadro 7).

La producción de biomasa es relativamente más alta en el segundo compartimento con 17.5 tm/ha, pero cabe señalar que la de mayor rendimiento en cuanto a biomasa es el compartimento No3 donde se almacenan 38.1 tm/ha lo que es estadísticamente superior a los compartimentos 1 y 2 que no muestran diferencias estadísticas en cuanto al rendimiento de biomasa (cuadro 7).

Cuadro 7. Evaluación de la biomasa en árboles.