Captura de carbono en el trópico              alto      Marco Cabezas Gutiérrez
Cambio climático
Los gases efecto invernaderoGAS          NIVEL DE     PARTICIPACION             REFERENCIA   %      CO2          1        ...
El contenido de carbono en la atmósfera actual es   superior al encontrado hace 400.000 de años                           ...
Comportamiento de algunos gases efecto invernadero y de la radiación        solar a gran escala de tiempo (Salinger et al....
Mediciones de CO2 en la Antártida y proyección matemática de                      comportamiento
Problemas a nivel ambiental• Incremento en la temperatura del aire (0,2°C por  década desde 1970)• Incremento en los nivel...
Problemas a nivel ambiental• Cambios en la frecuencia e intensidad de eventos  climáticos extremos (fenómeno del niño)• En...
Posibilidades de reducción de CO2
Estimativos de la emisión de gases efecto invernadero,            convertibles a CO2 en algunos cultivosCultivo          A...
Tasas de deforestación y barbecho en América Latina,             (Ramankutty et al., 2007)
Papel de la agricultura en el     calentamiento global•La agricultura ocupa alrededor del 35% delárea de la tierra.•Emite ...
Captura y secuestro de carbono Se define como el incremento persistente en el carbono almacenado en el suelo en las planta...
Algunas tasas de capturaESPECIE              CANTIDAD          FUENTE                     ( t·ha-1·año-1)Erytina          ...
Secuestro de carbono•El potencial de secuestro de C enChina es de 198Tg al año (47% de lasemisiones por quema decombustibl...
Efectos de convertir cultivos extensivos              en pastos      •La conversión de cultivos transitorios      en pasto...
Efecto de la reducción de la labranza •Se ha demostrado que la reducción de labranza también incrementa el secuestro de ca...
Incremento promedio anual de biomasa en algunas              especies forestales.
Tipos de metabolismo y respuesta al          CO2 atmosférico
Descripción de los diferentes tipos de         depósitos de carbonoTipo de            Clase                    Descripción...
Tipos de material a muestrear de acuerdo al tipo de proyecto (S Necesario, R          Recomendado, T posible, depende del ...
Metodología de medición en         plantaciones forestalesClinómetro              Forcípula
Modelos preestablecidos
Ecuaciones alométricas para especies forestales         del trópico (Cole et al. 2006)  Altura de  la planta              ...
Establecimiento de parcelas de medición en                 bosques 250 m2                                Necromasa        ...
Cálculo del diámetro cuadrático
Biomasa en ramas• Dividir las ramas en gruesas y delgadas,  pesarlas por aparte. Sacar muestras de 1kg y  llevar a estufa•...
Ecuaciones establecidas• Aliso:• Y = 2,45 – 4,78 (DAP) + 3,56(DAP)2R2 0,93• Roble:• Y = 3,98 – 8,90(DAP) + 5,67 (DAP)2R2 0...
Monitoreo de captura de carbono en               SAF
Número de parcelas a muestrearN = (IM * At)/Ap *100Donde:N = número de parcelas permanentes demuestreo (PPM)IM = intensida...
Muestreo en SAFDensidad       Tamaño de      Características         Sistemas tipo(árboles/ha)   parcela (m2)100          ...
Modelos de estimación de biomasa         (ICRAF, 2007)
Estimación de la biomasa aérea• Bta = Vf x GE x FEBDondeBta = Biomasa aérea total (t de MS * árbol-1)Vf = volumen del fu...
Estimación de la biomasa de raíces (Karz et al.,                    1996)Tipo de raíces                 Variable          ...
Cambios en un sistema reforestado                    Cinco años después
Estimación de la biomasa• Modelo de Tian et al., (2010)• Se calcula la productividad primaria total, la  productividad pri...
Fotosíntesis del aliso                                        12                                        10Tasa fotosintéti...
Fotosíntesis del magle                                     18                                     16Tasa fotosintética kg ...
Fotosíntesis del roble                     35                     30                     25FN kg CO2.ha-1.d-1             ...
Estimación de la fotosíntesis del dosel• PPTsol = 12,01 x 10-6 x Fsol x IAFsol x día x 3600• PPTsombra = 12,01 x 10-6 x Fs...
Repartición del IAF efectivo
Estimación de la biomasa de raícesFórmula para todos los tipos de bosques Y = Exp(-1,085 + 09256*ln(BA)) r2 0,83Fórmula pa...
Estimación del carbono• En laboratorio: determinación del C  para cada tejido -----0,5 de la  biomasa• C total = Biomasa t...
biomasa en el suelo en bosques de     roble, aliso y magle (kg.ha-1.año-1)ParcelaLocalidad ROBLE ALISO         MAGLE      ...
Biomasa aérea estimada, en plantaciones de Quercus  humboldtii, Escallonia pendula y Alnus acuminata en                   ...
Biomasa medida para una hectárea con 1300 árboles de las                 respectivas especies.Especie          Biomasa por...
Comparación de la PPN de tres especies forestales para trópicos    altos, cinco años de edad y 1300 individuaos por ha.   ...
CO2 capturado y Carbono Almacenado en plantaciones de Quercus     humboldtii, Escallonia pendula y Alnus acuminata en tróp...
Captura y distribución de carbono en bosques mixtos del                                trópico altoÁrboles 64,51%Sotobosqu...
Efectos del incremento de CO2 sobre el rendimiento de tubérculos depapa, expresado en cambio relativo en relación a las co...
Efecto del incremento de CO2 atmosférico sobre los        componentes de rendimiento de la papaComponente de rendimiento  ...
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U.D.C.A Congreso de Ciencias y Tecnologías Ambientales 2010-2011: Captura de Carbono en el Trópico Alto

  1. 1. Captura de carbono en el trópico alto Marco Cabezas Gutiérrez
  2. 2. Cambio climático
  3. 3. Los gases efecto invernaderoGAS NIVEL DE PARTICIPACION REFERENCIA % CO2 1 76 CFCs 15.000 5 CH4 25 13 N2O 230 6
  4. 4. El contenido de carbono en la atmósfera actual es superior al encontrado hace 400.000 de años 2011 real
  5. 5. Comportamiento de algunos gases efecto invernadero y de la radiación solar a gran escala de tiempo (Salinger et al.,2007)
  6. 6. Mediciones de CO2 en la Antártida y proyección matemática de comportamiento
  7. 7. Problemas a nivel ambiental• Incremento en la temperatura del aire (0,2°C por década desde 1970)• Incremento en los niveles de radiación UV y de onda larga• Cambios en los regímenes de lluvias (incremento del 2% en los últimos 100 años)• Deshielos• Disminución del albedo• Nuevas adaptaciones ecológicas de plagas y enfermedades
  8. 8. Problemas a nivel ambiental• Cambios en la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos (fenómeno del niño)• Enriquecimiento en las concentraciones de CO2 atmosférico• Incremento en la depositación de nutrientes (N y P)• Aumento de la presión en cacería - < Biodiversidad• Cambios en el uso de la tierra• Incremento en Ozono y ácidos ambientales• Cambios secundarios como la abundancia de lianas.
  9. 9. Posibilidades de reducción de CO2
  10. 10. Estimativos de la emisión de gases efecto invernadero, convertibles a CO2 en algunos cultivosCultivo Area Rendimiento N min (kg ha-1) N org (kg ha-1) CO2 millones Mg ha-1 equivalente de ha kg ha-1Trigo invierno 368.6 5,2 144 42 1340Trigo 221.2 4,4 107 42 910primaveraDescanso 80.2 2,4 0 0 400Henos 77.9 15,8 195 52 1595Colza 70.9 2,8 154 41 1020Tubérculos 30.9 11,3 207 33 1157Pastos 572.6 5,1 0 56 529Frutales 22.4 3,1 60 0 666
  11. 11. Tasas de deforestación y barbecho en América Latina, (Ramankutty et al., 2007)
  12. 12. Papel de la agricultura en el calentamiento global•La agricultura ocupa alrededor del 35% delárea de la tierra.•Emite grandes cantidades de gases efectoinvernadero.•25% del CO2, 50% del metano y 70% del óxidonitroso, vía fuentes de actividad humana.•Con conciencia y buenas prácticas las fincaspueden absorber la cantidad de CO2 queemiten
  13. 13. Captura y secuestro de carbono Se define como el incremento persistente en el carbono almacenado en el suelo en las plantas o en el mar. Algunos discuten y sugieren que solo se puede secuestrar carbono con alto grado de permanencia, mayor a 1000 años. Lo demás sería captura (Hutchison et al., 2007).
  14. 14. Algunas tasas de capturaESPECIE CANTIDAD FUENTE ( t·ha-1·año-1)Erytina 2,1 Oelbermann et al.,poeppigiana (2004)Alnus acuminata 5,5 Muthuri et al., (2005)A. acuminata 14,2 Fehse et al., (2002)Acacia macrophylla 10,5 Sofo et al., (2005)
  15. 15. Secuestro de carbono•El potencial de secuestro de C enChina es de 198Tg al año (47% de lasemisiones por quema decombustibles fósiles); en la India es de39 a 49.•En los trópicos húmedos, solo ensistemas Agroforestales se calcula unpotencial de 9 Mg de C al año
  16. 16. Efectos de convertir cultivos extensivos en pastos •La conversión de cultivos transitorios en pastos puede llevar a un incremento sustancial de C en el suelo. •Se ha estimado en 1,01 ton de C al año ha-1 (Connat et al ., 2001) •Smith et al., (2000) lo estimaron en 0.62 ton ha-1 año-1
  17. 17. Efecto de la reducción de la labranza •Se ha demostrado que la reducción de labranza también incrementa el secuestro de carbono en el suelo. •Eso dependerá de la textura del suelo, de los vientos y del régimen de lluvias. •Los datos encontrados oscilan entre 0,20 y 0,50 Mg ha-1 año-1
  18. 18. Incremento promedio anual de biomasa en algunas especies forestales.
  19. 19. Tipos de metabolismo y respuesta al CO2 atmosférico
  20. 20. Descripción de los diferentes tipos de depósitos de carbonoTipo de Clase DescripcióndepósitoBiomasa viva Biomasa sobre el suelo Troncos , tocones, ramas, semillas, cáscaras y hojas. Se separa biomas arbórea y biomasa superficial Biomasa subterránea Toda la biomasa de raíces. Se excluyen raíces finas de menos de 2 mmMateria orgánica Madera muerta Toda la biomasa forestal no viva, comomuerta troncos, árboles caídos y tocones de más de 10 cm Hojarasca Biomasa no viva sobre el suelo, hojas ramas, detritosSuelos Materia orgánica del Contenido de materia orgánica del suelo suelo y raicillas de menos de 2 mm de diámetro
  21. 21. Tipos de material a muestrear de acuerdo al tipo de proyecto (S Necesario, R Recomendado, T posible, depende del mercado, N no).
  22. 22. Metodología de medición en plantaciones forestalesClinómetro Forcípula
  23. 23. Modelos preestablecidos
  24. 24. Ecuaciones alométricas para especies forestales del trópico (Cole et al. 2006) Altura de la planta Diámetro a la altura del pecho (DAP)
  25. 25. Establecimiento de parcelas de medición en bosques 250 m2 Necromasa 0,25 gruesa m2 Necromasa 100 m2 fina Hojarasca
  26. 26. Cálculo del diámetro cuadrático
  27. 27. Biomasa en ramas• Dividir las ramas en gruesas y delgadas, pesarlas por aparte. Sacar muestras de 1kg y llevar a estufa• Tomar las hojas, pesarlas y sacar una muestra de 1 kg. Llevarla a estufa.• Secadas las muestras se hace el análisis de carbono en los tejidos.
  28. 28. Ecuaciones establecidas• Aliso:• Y = 2,45 – 4,78 (DAP) + 3,56(DAP)2R2 0,93• Roble:• Y = 3,98 – 8,90(DAP) + 5,67 (DAP)2R2 0,87• Magle:• Y=e (-1.34 + 26,45ln(DAP))R2 0,85
  29. 29. Monitoreo de captura de carbono en SAF
  30. 30. Número de parcelas a muestrearN = (IM * At)/Ap *100Donde:N = número de parcelas permanentes demuestreo (PPM)IM = intensidad del muestreo (%)At = área total del sistema o estrato (m2)Ap = área de la PPM (m2)
  31. 31. Muestreo en SAFDensidad Tamaño de Características Sistemas tipo(árboles/ha) parcela (m2)100 1000 Vegetación leñosa muy Sistemas de pastoreo esparcida100-140 670 Vegetación leñosa Bosques de galería y esparcida sistemas integrados140 -250 500 Vegetal leñosa Agrosilvopastoriles moderada250 – 670 250 Vegetación muy densa, Bosques secundarios con distribución poco pastoreo uniforme de tallos700 100 Distribución uniforme Pastoreo en plantaciones de tallos grandes forestales, cultivos en callejones
  32. 32. Modelos de estimación de biomasa (ICRAF, 2007)
  33. 33. Estimación de la biomasa aérea• Bta = Vf x GE x FEBDondeBta = Biomasa aérea total (t de MS * árbol-1)Vf = volumen del fusteGE = gravedad específica de la maderaFEB = factor de expansión de la madera
  34. 34. Estimación de la biomasa de raíces (Karz et al., 1996)Tipo de raíces Variable ModeloDe madera fina Biomasa de raíces BR = 0,231 (BA)De madera dura Biomasa de raíces BR = e0,329BA0,630Todas Proporción de raíces Pf = e1.007BR0,342 finasBR es la biomasa de raíces en t·ha-1; e la base de los logaritmos naturales ;Pf laproporción de raíces finas, siendo ≤ a 0,9
  35. 35. Cambios en un sistema reforestado Cinco años después
  36. 36. Estimación de la biomasa• Modelo de Tian et al., (2010)• Se calcula la productividad primaria total, la productividad primaria neta y la respiración de los ecosistemas• La PPN (biomasa)se divide entre los componentes del sistema• Se establece como 0.5 de la composición de la biomasa, la cantidad de carbono fijado
  37. 37. Fotosíntesis del aliso 12 10Tasa fotosintética µmol de CO2.m-2s-1 8 6 4 2 0 0 500 1000 1500 2000 2500 RFA µmol.m-2.s-1 FN F est
  38. 38. Fotosíntesis del magle 18 16Tasa fotosintética kg CO2.ha-1.d-1 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 250 300 RFA absorbida (J.m-2.s-1)
  39. 39. Fotosíntesis del roble 35 30 25FN kg CO2.ha-1.d-1 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 RFA J.m-2.s-1 FP. estimada F medida
  40. 40. Estimación de la fotosíntesis del dosel• PPTsol = 12,01 x 10-6 x Fsol x IAFsol x día x 3600• PPTsombra = 12,01 x 10-6 x Fsombra x IAFsombra x día x 3600• PPT = PPTsol + PPTsombra• PPN = PPT- R• R = Raut + R het
  41. 41. Repartición del IAF efectivo
  42. 42. Estimación de la biomasa de raícesFórmula para todos los tipos de bosques Y = Exp(-1,085 + 09256*ln(BA)) r2 0,83Fórmula para bosques tropicales Y= Exp(-1,0587 + 0,8836 * ln(BA) r2 0,84Donde: Y = biomasa de la raíz en toneladas por hectárea de materia secaLn = logaritmo natural; exp, base de los logaritmos naturales (2,7182)Tamaño de la muestra 151 individuos.
  43. 43. Estimación del carbono• En laboratorio: determinación del C para cada tejido -----0,5 de la biomasa• C total = Biomasa total x 0,5• CO2 total = Ctotal x 3,67
  44. 44. biomasa en el suelo en bosques de roble, aliso y magle (kg.ha-1.año-1)ParcelaLocalidad ROBLE ALISO MAGLE R+A R+M R+A+M TESTIGOFiravitoba 130,825 321 317,95 338,875 316,25 299,775 23,075 Tenjo 119,5 468,45 330,5 352,25 326 405,75 18,5
  45. 45. Biomasa aérea estimada, en plantaciones de Quercus humboldtii, Escallonia pendula y Alnus acuminata en trópico altoEspecie Fotosíntesis del IAF Biomasa Biomasa dosel (kg de por árbol por CO2·ha-1.dia-1) (kg) hectárea (t. Año-1)Roble 32,65 4,2 9,16 11,91Aliso 24,56 4,9 6,89 8,96Magle 13,89 2,8 3,90 5,07
  46. 46. Biomasa medida para una hectárea con 1300 árboles de las respectivas especies.Especie Biomasa por Biomasa por árbol (kg) hectárea (t. Año-1)Roble 10,14 13,18Aliso 7,90 10,27Magle 4,10 5,33
  47. 47. Comparación de la PPN de tres especies forestales para trópicos altos, cinco años de edad y 1300 individuaos por ha. 14 12 10 t·ha-1·año-1 8 6 4 2 0 Roble Aliso Magle BT medida BT estimada
  48. 48. CO2 capturado y Carbono Almacenado en plantaciones de Quercus humboldtii, Escallonia pendula y Alnus acuminata en trópico altoEspecie CO2 capturado CO2 capturado Carbono parte aérea parte total en el (t.ha-1.año-1) subterránea sistema(t.ha- (t.ha-1.año-1) 1.año-1)Q.humboldtii 21,85 2,45 6,62A. acuminata 16,42 2,89 5,26E. pendulla 9,30 2,45 3,20
  49. 49. Captura y distribución de carbono en bosques mixtos del trópico altoÁrboles 64,51%Sotobosque1,51%Raíces 18,18%Necromasa 4,89%Hojarasca 2,92 %Suelo 7,99%
  50. 50. Efectos del incremento de CO2 sobre el rendimiento de tubérculos depapa, expresado en cambio relativo en relación a las concentraciones actuales del gas (Högy & Fangmeter, 2009)
  51. 51. Efecto del incremento de CO2 atmosférico sobre los componentes de rendimiento de la papaComponente de rendimiento % de variación de 600/380 ppm de CO2Rendimiento total en fresco + 6,3%Tubérculos de segunda +1,4%Tubérculos de primera 7,0%Tubérculos industriales (> 5cm de diámetro) 25%Tubérculos·m-2 -0,6Tubérculos de segunda -3,0%Tubérculos industriales +32%

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