Post on 03-Jul-2018
ESTIMACION DE LA TASA DE FIJACION DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO (Cordia alliodora) – CACAO
(Theobroma cacao L) – PLATANO (Musa paradisíaca)
JAVIER ARISTIZABAL HERNANDEZ ANDRES GUERRA MONTAÑEZ
BRAULIO GUTIERREZ VANEGAS MANDIUS ROMERO CARRASCAL
CORPORACIÓN COLOMBIANA DE INVESTIGACIÓN AGROPECUARIA CORPOICA
CASA LUKER
UNIVERSIDAD DISTRITAL “Francisco José de Caldas”
BOGOTA D.C.
2002
ESTIMACION DE LA TASA DE FIJACION DE CARBONO EN EL SISTEMA
AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO (Cordia alliodora) – CACAO (Theobroma cacao L) – PLATANO (Musa paradisíaca)
JAVIER ARISTIZABAL HERNANDEZ ANDRES GUERRA MONTAÑEZ
Trabajo de grado para optar al titulo de Ingeniero Forestal
Directores BRAULIO GUTIERREZ VANEGAS
(Coordinador Plan Nacional de Agroforestería - CORPOICA) MANDIUS ROMERO CARRASCAL
(Coordinador Programa Nacional de Agroecosistemas- CORPOPICA) JAVIER DARIO BURGOS
(Catedrático Universidad Distrital)
CORPORACIÓN COLOMBIANA DE INVESTIGACIÓN AGROPECUARIA CORPOICA
CASA LUKER
UNIVERSIDAD DISTRITAL “Francisco José de Caldas”
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERIA FORESTAL
BOGOTA D.C.
2002
iii
La universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos en el presente trabajo de investigación.
iv
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen la colaboración y los valiosos aportes de las siguientes personas y entidades en la realización del presente trabajo de grado: En CORPOICA – Tibaitatá. Dr. BRAULIO GUTIERREZ. Coordinador Plan Nacional de Agroforestería. Por su valiosa orientación y contribución al desarrollo de la investigación. Dr. MANDIUS ROMERO. Coordinador Programa Nacional de Agroecosistemas. Por sus constantes aportes de conocimiento que fueron invaluables para el proyecto, así como el apoyo ofrecido a los tesistas. Dr. CLARA BUSTAMANTE. Investigadora. Programa Nacional de Agroecosistemas. Por contribuir con valiosos aportes sobre el tema desde la óptica de la sostenibilidad ambiental. Dr. LEYLA ROJAS. Investigadora. Programa Nacional de Recursos Biofísicos. Agradecemos la colaboración prestada en el trabajo desarrollado en el laboratorio. Dr. RICARDO MARTINEZ. Coordinador Programa Nacional de Biometría. Su contribución en la parte estadística fue fundamental. Dr. JOSE PULIDO. Investigador. Programa Nacional de Agroecosistemas. Por la información suministrada. NÉSTOR ALARCÓN, ALBA MONTOYA, LILIANA NARVÁEZ, KAREN TURRIAGO, TATIANA RIVEROS, JUAN JOSÉ HILLÓN, AMPARO RODRÍGUEZ, LUZ MERY MEDINA, SUSANA FERNÁNDEZ y ALBA BURBANO en el Programa Nacional de Agroecosistemas, quienes fueron excelentes compañeros de trabajo y siempre estuvieron dispuestos a ayudarnos. FERNANDO PARRA. Químico. Universidad Nacional. Su asistencia y orientación en los análisis de laboratorio fueron muy importantes. OSWALDO FORERO. Técnico Químico. SENA. Por su colaboración en el trabajo ejecutado en laboratorio. MAGALI SUÁREZ y RAMIRO RODRÍGUEZ. Auxiliares de Laboratorio. EDGAR BENITEZ. Ingeniero Agrónomo. Programa Nacional de Biometría. Su colaboración en la parte estadística fue muy importante.
v
En CORPOICA – Regional 9 (Manizales) Dr. FABIO ARANZAZU H. Co-investigador. Investigación Agrícola - regional 9. Por el apoyo recibido en la ejecución del proyecto en la Regional 9. Dr. GERARDO CAYÓN. Investigador. Sus aportes sobre contenido de humedad en el plátano y biomasa seca fueron fundamentales. Apreciamos mucho la información suministrada. LIBORIO CASTILLO. Auxiliar técnico de Investigación Agrícola. La ayuda en campo fue muy valiosa. Apreciamos bastante la colaboración prestada en Manizales. JORGE ENRIQUE CARDONA. Auxiliar técnico de Investigación Agrícola ALIRIO GONZÁLES SALAZAR. Auxiliar de Servicios Generales.
En CASA LUKER Dr. ALBERTO AGUDELO. Director del Departamento Técnico del Cacao. Por la aprobación del trabajo de campo en los predios de la GRANJA LUKER. Dr. ALBERTO GRISALES. Director GRANJA LUKER. A todo el personal de planta de la GRANJA LUKER quienes colaboraron de forma desinteresada y cordial y por quienes guardamos un gran aprecio y afecto. Otros Agradecimientos: JUAN CARLOS SÁNCHEZ. Laboratorista. U JAVERIANA En la UNIVERSIDAD DISTRITAL Prof. JAVIER DARIO BURGOS. Biólogo. Universidad Nacional. A todos aquellos amigos y compañeros que hicieron de éste trabajo de grado una realidad. Muchas gracias.
vi
TABLA DE CONTENIDO
pag
INTRODUCCIÓN...............................................................................................................1
1 JUSTIFICACIÓN....................................................................................................3
2 OBJETIVOS ...........................................................................................................6
2.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................................6 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS .....................................................................................6
3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................7
3.1 DESCRIPCION ......................................................................................................7 3.2 FORMULACION.....................................................................................................8
4 SISTEMA TEORICO ...............................................................................................9
4.1 HIPOTESIS Y VARIABLES ......................................................................................9 4.1.1 Hipótesis ......................................................................................................9 4.1.2 Variables......................................................................................................9
4.1.2.1 Variables independientes...........................................................................9 4.1.2.2 Variables dependientes. ............................................................................9
5 MARCO REFERENCIAL ........................................................................................10
5.1 MARCO HISTORICO............................................................................................10 5.1.1 Desarrollo Histórico del Cambio Climático: Hechos y Acciones. ......................10 5.1.2 El Protocolo de Kyoto y el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL).................13 5.1.3 Acciones emprendidas para Captura de CO2 en el Sector de Cambio de Uso del Suelo y Actividades Forestales. ....................................................................................14
5.2 MARCO TEORICO ...............................................................................................16 5.2.1 Ciclo Global del Carbono. ............................................................................17
5.2.1.1 Variación de las concentraciones de CO2. .................................................17 5.2.1.2 Fuentes y Sumideros de Carbono.............................................................17
5.2.2 Causa de las Emisiones de CO2....................................................................20 5.2.2.1 Deforestación .........................................................................................20 5.2.2.2 Cambios en el Uso de la Tierra ................................................................20 5.2.2.3 Incendios y Quema de Biomasa...............................................................22 5.2.2.4 Sector Energético y Combustibles Fósiles ................................................22
5.2.3 Efecto Invernadero y Gases de Efecto Invernadero (GEIs) ............................23 5.2.4 Proceso de Fotosíntesis y Fijación de Carbono en las Plantas.........................25
5.2.4.1 El flujo de carbono en los ecosistemas terrestres ......................................29 5.2.5 Investigaciones Similares ............................................................................30
5.2.5.1 Balance de Emisiones de Efecto Invernadero en Sistemas Silvopastoriles (SSP) en tres Zonas de Vida de Costa Rica. ..............................................................31 5.2.5.2 Almacenamiento y fijación de carbono en bosques de bajura de la zona Atlántica de Costa Rica. ..........................................................................................33
vii
5.2.5.3 Cuantificación de carbono almacenado en el suelo de un sistema silvopastoril en la zona Atlántica de Costa Rica. ..........................................................................34 5.2.5.4 Almacenamiento de Carbono por Gliricida sepium en Sistemas Agroforestales de Yaracuy, Venezuela......................................................................36
5.2.6 La Importancia de los Sistemas Agroforestales como Sumideros de Carbono..38 5.3 ANÁLISIS ECONOMICO DE LA FIJACIÓN DE CARBONO.........................................41
6 GENERALIDADES................................................................................................45
6.1 UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO ....................................................................45 6.2 CARACTERIZACIÓN CLIMATICA Y FISIOGRÁFICA.................................................45 6.3 SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO - CACAO – PLATANO.......................46
6.3.1 Condiciones Agroecológicas.........................................................................48 6.3.2 Labores Culturales ......................................................................................48 6.3.3 Material de Propagación..............................................................................49 6.3.4 Densidades de siembra ...............................................................................49 6.3.5 Rendimientos .............................................................................................50
7 ASPECTOS METODOLOGICOS.............................................................................51
7.1 DESCRIPCION DE LA METODOLOGÍA ..................................................................51 7.1.1 Cuantificación de Biomasa a Partir de Muestreos Destructivos .......................51 7.1.2 Cálculo de Densidades y Proporción Peso Seco/ Peso Húmedo ....................52 7.1.3 Cuantificación de Biomasa Seca...................................................................53 7.1.4 Recolección de Muestras para Análisis en Laboratorio ...................................53
7.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO .....................................................................................54 7.2.1 Parámetros Estadísticos ..............................................................................54 7.2.2 Diseño Experimental ...................................................................................54
7.3 DISEÑO DE ECUACIONES DE REGRESIÓN............................................................56
8 DESARROLLO DE ACTIVIDADES.........................................................................57
8.1 FASE DE MUESTREO...........................................................................................57 8.1.1 Cuantificación de Biomasa y Recolección de Muestras. ..................................57 8.1.2 Determinación del Contenido de Carbono en Laboratorio (Método de Schollenberger) ..........................................................................................................59
8.1.2.1 Principio.................................................................................................59 8.1.2.2 Reactivos ...............................................................................................59 8.1.2.3 Procedimiento ........................................................................................59 8.1.2.4 Cálculos .................................................................................................60
8.1.3 Análisis de Datos. .......................................................................................60 8.2 ETAPA DE SEGUIMIENTO....................................................................................60
8.2.1 Estimación de Necromasa. ..........................................................................61 8.2.2 Análisis de Datos ........................................................................................61
9 RESULTADOS ......................................................................................................62
9.1 FIJACION DE CARBONO......................................................................................62 9.1.1 Resumen Estadístico Parcela No 1. ..............................................................62 9.1.2 Resumen Estadístico Parcela No 2. ..............................................................64 9.1.3 Resumen Estadístico Parcela No 3. ..............................................................65
9.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO .....................................................................................66 9.3 GENERACION DE MODELOS A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESIÓN...............68
9.3.1 Ecuaciones alométricas para el nogal cafetero (Cordia alliodora) ...................69 9.3.1.1 Ecuación de crecimiento para Cordia alliodora ......................................70 9.3.1.2 Biomasa Total ........................................................................................72 9.3.1.3 Biomasa Seca .........................................................................................73 9.3.1.4 Carbono Fijado .......................................................................................76
viii
9.3.2 Ecuaciones Alométricas para el Cacao ( Theobroma cacao L.) .......................78 9.3.2.1 Ecuación de crecimiento para Theobroma cacao L ................................80 9.3.2.2 Biomasa Total ........................................................................................81 9.3.2.3 Biomasa Seca .........................................................................................84 9.3.2.4 Carbono Fijado .......................................................................................87
9.3.3 Determinación de Biomasa Total, Biomasa Seca y Carbono Fijado en el Plátano 90 9.3.4 Estimación de la Biomasa Total, Biomasa Seca y Carbono Fijado en el Sistema Agroforestal Nogal cafetero - Cacao – Plátano ..............................................................90
9.3.4.1 Biomasa Total del Sistema Agroforestal....................................................90 9.3.4.2 Biomasa Seca y Carbono Almacenado por el Sistema Agroforestal .............93
9.3.5 Generación de Necromasa del Sistema Agroforestal ......................................97 9.3.6 Tasa de Fijación de Carbono en el Sistema Agroforestal................................98
10 CONCLUSIONES..............................................................................................99
11 RECOMENDACIONES ....................................................................................103
12 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................105
13 RECURSOS DE INTERNET .............................................................................108
ix
TABLA DE CUADROS
pág Cuadro 1. Distribución estimada de depósitos mundiales de carbono. 18 Cuadro 2. Reservas Globales de Carbono en la vegetación y en los suelos (basado en WBGU, 1998). 19 Cuadro 3. Emisiones de CO2 (% del total de origen antropogénico). 20 Cuadro 4. Estimaciones globales de fuentes recientes de CH4 y N2O que son influenciados por actividades de uso de la tierra. 24 Cuadro 5. Ejemplo de prácticas de agroforestería que tienen potencial para ayudar a estabilizar las emisiones de gases de invernadero y capturar o conservar el carbono en la biosfera terrestre. 40 Cuadro 6. Almacenamiento potencial de carbono por sistemas agroforestales y ecoregiones de naciones seleccionadas. 41 Cuadro 7. Estimativos de Producción Sistema Agroforestal. 50 Cuadro 8. Cantidad de Muestras de la Etapa de Muestreo. 58 Cuadro 9. Resumen de Variables Estadísticas del Nogal Cafetero - Parcela 1. 63 Cuadro 10. Resumen de Variables Estadísticas del Cacao - Parcela 1. 63 Cuadro 11. Resumen de Variables Estadísticas del Plátano - Parcela 1. 63 Cuadro 12. Resumen de Variables Estadísticas del Nogal Cafetero - Parcela 2. 64 Cuadro 13. Resumen de Variables Estadísticas del Cacao - Parcela 2. 64 Cuadro 14. Resumen de Variables Estadísticas del Nogal Cafetero - Parcela 3. 65 Cuadro 15. Resumen de Variables Estadísticas del Cacao - Parcela 3. 65 Cuadro 16. Análisis de Varianza para Árboles, Arbustos y Plantas. 67 Cuadro 17. Análisis de Varianza para Suelo. 67
x
Cuadro 18. Datos dasonométricos para el nogal cafetero. 69 Cuadro 19. Biomasa Total Corregida para el Nogal Cafetero. 70 Cuadro 20. Valores de DAP por Edad para Cordia alliodora 71 Cuadro 21. Diámetros Estimados de Cordia alliodora a Partir de la Ecuación de Crecimiento. 72 Cuadro 22. Biomasa Seca para el Nogal Cafetero. 75 Cuadro 23. Carbono Fijado por el Nogal Cafetero. 77 Cuadro 24. Ajuste de Modelos para Estimar Biomasa Total, Seca y Carbono Fijado en Función del Diámetro de la Especie Cordia alliodora. 78 Cuadro 25. Datos Dasonométricos para el Cacao. 79 Cuadro 26. Valores de DAP por edad para Theobroma cacao L. 80 Cuadro 27. Diámetros estimados de Theobroma cacao L a partir de la ecuación de crecimiento. 81 Cuadro 28. Biomasa Corregida para el Cacao. 82 Cuadro 29. Biomasa Seca para el Cacao. 85 Cuadro 30. Carbono Fijado por el Cacao. 87 Cuadro 31. Ajuste de Modelos para Estimar Biomasa Total, Seca y Carbono Fijado en Función del Diámetro para la Especie Theobroma cacao L. 90 Cuadro 32. Biomasa Total de Nogal Cafetero y Cacao por Hectárea para un Periodo de 15 años. 91 Cuadro 33. Biomasa Generada por el Plátano por Hectárea Durante un Periodo de 15 Años. 92 Cuadro 34. Biomasa Total del Sistema Agroforestal Nogal por Hectárea para un Periodo de 15 Años. 92 Cuadro 35. Biomasa Seca Estimada Para Nogal Cafetero y Cacao. 94 Cuadro 36. Carbono Fijado Estimado para Nogal Cafetero y Cacao. 95 Cuadro 37. Biomasa Seca y Carbono Fijado por Plátano por Hectárea Durante un Periodo de 15 Años. 96
xi
Cuadro 38. Biomasa Seca y Carbono Fijado por el Sistema Agroforestal por Hectárea Durante un Periodo de 15 Años. 96 Cuadro 39. Necromasa generada por el sistema agroforestal. 97
xii
TABLA DE FIGURAS
pág
Figura 1. Técnicas para Valoración de Servicios Ambientales. (Fuente: Vega y Sancho 1998). 43 Figura 2. Estructura Diseño Anidado. 55 Figura 3. Biomasa real de Cordia alliodora obtenida a partir de datos en campo. 73 Figura 4. Biomasa simulada para Cordia alliodora a partir de Ecuaciones de Regresión. 73 Figura 5. Biomasa seca para Cordia alliodora obtenida a partir de datos en campo. 75 Figura 6. Biomasa seca simulada de Cordia alliodora a partir de Ecuaciones de Regresión. 76 Figura 7. Carbono fijado por Cordia alliodora a partir de la Biomasa Seca obtenida en campo. 77 Figura 8. Carbono fijado por Cordia alliodora a partir de Ecuaciones de Regresión. 78 Figura 9. Biomasa Total real para cacao obtenida a partir de datos obtenidos en campo. 83 Figura 10. Biomasa Total de Cacao simulada a partir de Ecuaciones de Regresión. 84 Figura 11. Biomasa seca de Cacao obtenida a partir de datos en campo. 86 Figura 12. Biomasa seca de Cacao Simulada a partir de Ecuaciones de Regresión. 87 Figura 13. Carbono fijado por Cacao a partir de la biomasa seca obtenida en campo. 89 Figura 14. Carbono fijado por Cacao simulado a través de Ecuaciones de Regresión. 89 Figura 15. Estimación de biomasa total, biomasa seca y carbono fijado en el SAF. 97
xiii
TABLA DE ABREVIATURAS
ACCEFYN: Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.
AES: Applied Energy Service Inc.
AIC: Actividades Implementadas Conjuntamente.
ATP: Adenosín Trifosfato.
bh-MB: Bosque húmedo Montano Bajo.
bh-T: Bosque Húmedo Tropical.
bmh-PM: Bosque Muy Húmedo Premontano.
CARE: Cooperative for Assistance and Relief Everywhere. ONG internacional dedicada a la aliviar la pobreza en países del tercer mundo. CFC: Clorofluorcarbonado.
CH4: Metano.
CMCC: Convención Marco del Cambio Climático.
CNUMAD: Conferencia de la Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo.
CO2: Dióxido de Carbono.
COP: Conferencia de las Partes.
CORPOICA: Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria.
DAP: Diámetro a la altura del pecho.
FAO: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.
FEB: Factor de Expansión de Biomasa.
FLORAM: Proyecto de restauración forestal a gran escala diseñado en el Brasil.
GtC: Gigatoneladas de Carbono.
xiv
GEI: Gas de Efecto Invernadero.
GORCAM: Graz/ Oak Ridge Accounting Model. Un modelo de cuantificación de carbono desarrollado por los institutos Graz de Austria y Oak Ridge de USA. ICA: Incremento Corriente Anual.
IGAC: Instituto Geográfico “Agustín Codazzi”.
IPCC: Panel Intergubernamental para el Cambio Climático.
LUCF: Land Use Change and Forestry. En español se denomina Uso de la Tierra, Cambio de Uso de la Tierra y Silvicultura (UTCUTS). LUCS: Land Use and Carbon Sequestration. Es un modelo predictivo sobre captura de carbono desarrollado por el WRI. MDL: Mecanismo de Desarrollo Limpio.
MT: Megatonelada.
N2O: Oxido Nitroso.
NADPH: Niacin Difosfato Hidrogenasa
OH: Ión hidroxilo.
OMM: Organización Mundial de Metereología.
PGA: Ácido fosfoglicerico.
PNB: Producción Neta del Bioma.
PNE: Producción Neta del Ecosistema.
PPB: Producción Primaria Bruta.
PPN: Producción Primaria Neta.
PPBV: Partes por billón en volúmen.
PPMV: Partes por millón en volúmen.
RuBP: Ribulosa bifosfato.
SAF: Sistema Agroforestal.
SAS: Statistical Analysis System. Programa de análisis estadístico.
xv
SSP: Sistema Silvopastoril.
WRI: World Resources Institute.
xvi
RESUMEN
Se determinó la tasa de fijación de carbono en el sistema agroforestal nogal cafetero (Cordia alliodora) – cacao (Theobroma cacao L) – plátano (Musa paradisíaca), establecido en los predios de la GRANJA LUKER en el municipio de Palestina, Departamento de Caldas. Se establecieron tres parcelas de 200 m2 con edades de 5, 10 y 13 años, con el propósito de realizar estudios de biomasa a partir del muestreo destructivo de los individuos presentes en las parcelas. Con la información primaria obtenida se diseñaron ecuaciones alométricas que relacionaran el DAP con las variables biomasa total, biomasa seca y carbono fijado. De igual forma se recogieron muestras de cada una de las estructuras (hojas, ramas, fuste, raíz y necromasa) para determinar el contenido de carbono de las mismas. Finalmente se hizo un seguimiento a la necromasa generada por el SAF en tres parcelas con las edades mencionadas pero en una extensión mayor (500 m2).
ABSTRACT
The fixation carbon rate of agroforestry system composed by nogal cafetero (Cordia alliodora), cocoa’s tree (Theobroma cacao L) and plátano (Musa paradisiacal) was determined. This agroforestry system is located in LUKER farm, municipality of Palestina, province of Caldas. Three 200 m2 – plots of 5, 10 and 13 aged were established, for the purpose of doing biomass surveys by means of sampling. The purpose of that labor was to get field’s data for making allometric equations so that they could relate DBH to total biomass, dry biomass and fixed carbon variables. Likewise, some samples from each structures (leaves, branches, shrub, root and necromass) were taken for determining quantity of carbon built-in. Finally, it was done an examining over necromass generated by agroforestry system in three plots with ages referred above, but in extensions of 500 m2.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
1
INTRODUCCIÓN
A partir de la problemática ambiental generada por el cambio climático del planeta, se
ha generado una conciencia general sobre la importancia de contrarrestar los efectos
del calentamiento global por medio de estrategias de investigación tendientes a buscar
soluciones económicamente factibles, socialmente sostenibles y ambientalmente
amigables.
Dentro del sector de uso del suelo y actividades forestales, dichas estrategias están
orientadas al almacenamiento de carbono en sumideros naturales tales como la
vegetación y el suelo. Se menciona el importante papel que juegan los bosques
naturales así como las plantaciones forestales dentro de la dinámica de éste
biogeoelemento.
En el campo agrícola y forestal son muchos los estudios realizados por varias
instituciones para desarrollar sistemas agroforestales y silviculturales de diversa índole
con nuevas técnicas y rendimientos, que permitan pensar en un futuro no muy lejano
darle un vuelco total a las zonas rurales mediante el establecimiento de los mismos. En
éste sentido, la implementación de sistemas agroforestales (SAFs) como sumideros de
carbono adquiere mayor relevancia.
Colombia, con una verdadera vocación agrícola y forestal, a menudo desestimada,
debe tener en cuenta las innumerables potencialidades y facilidades para implementar
dichos sistemas como parte de proyectos que no solo sirvan como instrumento para
desmarginalizar zonas deprimidas del campo sino además, para estimar los beneficios
socioeconómicos derivados de la captura de carbono.
En este proyecto, se estudia detalladamente una de las tantas posibilidades
agroforestales que mayor acogida ha tenido en nuestro país. Este arreglo esta
compuesto por Nogal cafetero (Cordia alliodora), Plátano (Musa paradisíaca) y
Cacao (Theobroma cacao L). El área de estudio se encuentra dentro de los predios
de la finca experimental GRANJA LUKER, la cual esta ubicada en el municipio de
Palestina en el Departamento de Caldas.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
2
El estudio trata de estimar el potencial de fijación de carbono en este sistema
agroforestal, teniendo en cuenta las prácticas culturales y técnicas de carácter
agrosilvícolas aplicadas por la GRANJA LUKER. La investigación comprende la
estimación de la biomasa potencial generada por el sistema a partir del desarrollo de
modelos alométricos que fueron elaborados considerando la información primaria
obtenida en campo (muestreos destructivos).
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
3
1 JUSTIFICACIÓN Entre la comunidad científica internacional existe el consenso de que el incremento en
las concentraciones de CO2 atmosférico es el principal causante del calentamiento
global. Se estima que las concentraciones de dióxido de carbono han pasado de 285 a
366 partes por millón en volumen (ppmv) desde comienzos de la revolución industrial
hasta nuestros días, es decir, un aumento aproximado del 28% entre estos dos
períodos.
El problema del cambio climático ha suscitado la búsqueda de alternativas tendientes a
resolver esta cuestión, dentro de las cuales se contempla la adopción de los
denominados sumideros de carbono que básicamente están representados por la
vegetación, el suelo y el océano1.
Este último constituye a nivel global el mayor depósito de carbono, sin embargo, la
captura de este bioelemento esta limitada por la solubilidad del CO2 en el agua marina
y la baja de intercambio entre las aguas superficiales y las profundas2 .
Por su parte, el suelo y la vegetación contiene casi tres veces y medio más carbono
que la atmósfera, lo cual convierte a los ecosistemas terrestres en importantes
sumideros de carbono.
La poca viabilidad técnica, económica y metodológica, descartan la posibilidad de
implementar las aguas oceánicas como sumideros de este bioelemento, por lo menos
en el mediano plazo. Lo anterior convierte a los ecosistemas terrestres (principalmente
la vegetación y el suelo) en los únicos depósitos de carbono que pueden ser utilizados
para este fin.
Desde el punto de vista financiero y económico los bosques, y por extensión los
ecosistemas arbóreos, se convierten en la opción costo-efectiva más importante debido
a que las inversiones hechas en los mismos son proporcionalmente mucho mas
pequeñas que otras alternativas de mitigación del Cambio Climático. Beaumont (1999),
1 IPCC. Land Use, Land - Use Change and Forestry. Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. 2000. Disponible en: http://www.grida.no/climate/ipcc/land_use/ 2 IPCC. Ibid.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
4
manifiesta que el costo de reducir las emisiones de carbono de las industrias y las
termoeléctricas se ha estimado entre 50 y 500 dólares por tonelada; mientras que las
alternativas de fijación de carbono en el sector de uso de la tierra y actividades
forestales poseen costos que fluctúan entre 1 y 10 dólares por tonelada3. Además, es
importante señalar que esta alternativa de mitigación posee la característica de ser
fungible, es decir, que el carbono generado en determinado lugar puede ser capturado
en cualquier parte del mundo4.
Lo mencionado anteriormente hace parte del marco común de los servicios
ambientales, los cuales se entienden como “el instrumento jurídico central de los
esfuerzos que a nivel mundial se realizan para combatir el calentamiento global,
provocados por la emisión de gases de invernadero a la atmósfera”5. Por lo tanto, la
Agroforestería tiende a ser una herramienta clave dentro del marco del desarrollo
sostenible, puesto que los proyectos que incluyen la fijación de carbono como un
servicio ambiental, generarán nuevas alternativas de producción y de ingresos
económicos a las poblaciones rurales.
No obstante, existen vacíos conceptuales y metodológicos en torno a esta función,
puesto que no se conocen cifras precisas sobre el potencial de almacenamiento debido
a que muchos de los valores dados hasta el momento son muy generales.
Hasta la fecha se ha enfatizado en las plantaciones por ser ellas quienes más potencial
de captura poseen, dejando de lado los cultivos agrícolas que, dado su carácter de
transitorios son menospreciados por lógicas razones, pero que como ente vegetal
también participan dentro del proceso de captura y liberación de CO2. Dado lo anterior,
es menester de este trabajo de investigación establecer el potencial de fijación de un
sistema agroforestal donde actúan integralmente tanto el componente arbóreo como el
agrícola, puesto que, como se sabe esta clase de sistemas guardan mucha mas
afinidad a los intereses de las comunidades rurales, las cuales deben ser involucradas
en este tipo de proyectos desarrollados dentro del marco del Mecanismo de Desarrollo
Limpio.
A lo anterior se le añade el hecho de que es muy poca la investigación que se ha
efectuado con relación a los sistemas agroforestales como posibles sumideros de
3 BEAUMONT, Eduardo. El Protocolo de Kyoto y el Mecanismo para el Desarrollo Limpio. Buenos Aires: FAO, 1999. 90 p. 4 TOTTEN, Michael. Getting it Right: Emerging Markets for Storing carbon in Forests. Washington D.C: World Resources Institute (WRI)- Forests Trends, 1999. 48 p. 5 ESPINOZA Nelson ,et al. El Pago de Servicios Ambientales y el Desarrollo Sostenible en el Método Rural. Consultar en: http:// rds.org.hn/ forestal/ calidad_de_vida/servicios_ambientales/
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
5
carbono que por lo tanto puedan ser tenidos en cuenta dentro de este tipo de
proyectos.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
6
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar la tasa de fijación de carbono del sistema agroforestal compuesto por
Nogal cafetero (Cordia alliodora), Cacao (Theobroma cacao L) y Plátano (Musa
paradisíaca).
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Determinar el contenido promedio de carbono para Cordia alliodora,
Theobroma cacao L y Musa paradisíaca, mediante el análisis de muestras de
diferentes partes de la planta (hojas, ramas, tronco o tallo y raíces.) y el suelo
circundante.
• Analizar la dinámica de generación de biomasa de éste sistema agroforestal
durante un período de manejo proyectado a 15 años.
• Establecer la capacidad de almacenamiento de carbono durante un período de 15
años para el sistema agroforestal a partir de los modelos alométricos desarrollados.
• Calcular la cantidad de necromasa generada por el sistema y con ello, la cantidad
de carbono potencial que se pierde.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
7
3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
3.1 DESCRIPCION
Antes de abordar la descripción del problema es menester mencionar ciertos aspectos
que de una u otra forma han sido causales del mismo. Al iniciarse las negociaciones
pertinentes al cambio climático, se plantearon posibles soluciones tales como: la
reducción de gases de efecto invernadero (GEIs), la Implementación de sumideros de
carbono y la conversión hacia tecnologías “mas limpias”, entre otras. Sin embargo, no
se establecieron criterios homogéneos en torno a la manera de cómo lograr estas
soluciones. Particularmente, para el caso de los sumideros de carbono – el cual está
directamente ligado a esta investigación --, el “como” ha sido relegado a un segundo
plano, tanto en la Fase Piloto de las AIC (Actividades Implementadas Conjuntamente)
como en las etapas posteriores al Protocolo de Kyoto, es decir, que los tratados
establecidos hasta la fecha, han hecho más hincapié en la parte formulativa y
administrativa que en la operativa y metodológica. A juicio de los autores, se le ha
otorgado más importancia a la implementación de proyectos para capturar carbono
que a los proyectos de investigación tendientes a resolver cuestiones metodológicas
tales como: estimación de la tasa de captura real de una especie o sistema en
particular, cuantificación del carbono almacenado en la biomasa, etc.
No sobra señalar, que a pesar que los estudios relacionados con la fijación de dióxido
de carbono surgieron a finales de la década de los ochenta bajo investigaciones hechas
por autores como Brown (1989), Lugo (1992) y Martínez - Yrizar (1992); éstos solo
fueron tenidos en cuenta hasta el “boom” originado a partir del problema que generó
el cambio climático, de los cuales a su vez se han desarrollado procedimientos y
metodologías que buscan estimar la fijación de CO2 en plantaciones y sistemas
agroforestales.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
8
La presente investigación busca determinar la tasa de captura de carbono del sistema
agroforestal nogal cafetero – plátano – cacao, el cual debe presentar un valor en
particular que corresponda al almacenamiento neto derivado de los flujos de entrada y
salida de carbono. Sin embargo, dicho almacenamiento guarda relación con la
composición del sistema agroforestal, así como también con su dinámica funcional
(etapas de crecimiento, pérdida de biomasa, número de individuos, etc.).
Bajo los anteriores criterios, surge el interrogante acerca de cuánto carbono puede
almacenar el sistema agroforestal en alguna etapa de su crecimiento, por lo que se
requiere determinar la dinámica de generación de biomasa del sistema teniendo en
cuenta los tres componentes (Nogal, plátano, cacao), tomando como parámetros su
ciclo vegetativo, su crecimiento y su producción de biomasa.
3.2 FORMULACION
! ¿Cuál es la tasa de fijación de carbono del sistema agroforestal nogal cafetero –
plátano – cacao?
! ¿Cuál es la dinámica de fijación de carbono del sistema agroforestal durante sus
diferentes etapas de crecimiento?
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
9
4 SISTEMA TEORICO
4.1 HIPOTESIS Y VARIABLES
4.1.1 Hipótesis
Según investigaciones anteriores, se plantea que el 50% de la biomasa seca es
carbono. No obstante dichas investigaciones no discriminaban el almacenamiento de
carbono por componentes, por lo tanto, la presente investigación busca establecer
posibles diferencias en los contenidos de carbono de cada una de las estructuras de los
componentes del sistema agroforestal, teniendo en cuenta diferencias de edad,
especies y compartimientos a los que pertenecen. El almacenamiento de carbono
puede variar como consecuencia de las diferencias señaladas anteriormente y de la
interacción propia de la planta con respecto a su entorno. De igual forma se prevé que
hay diferencias significativas en el almacenamiento de carbono entre especies, como
resultado de la dinámica de generación de biomasa de cada una de ellas.
4.1.2 Variables
4.1.2.1 Variables independientes.
! Arreglo agroforestal Cordia alliodora – Theobroma cacao L. – Musa
paradisíaca.
4.1.2.2 Variables dependientes.
! Producción de biomasa.
! Crecimientos de las especies vegetales.
! Fijación de carbono.
! Dinámica de fijación de carbono de cada uno de los componentes.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
10
5 MARCO REFERENCIAL
5.1 MARCO HISTORICO
5.1.1 Desarrollo Histórico del Cambio Climático: Hechos y Acciones.
La idea del calentamiento global, surgió hace casi cien años como consecuencia de las
investigaciones realizadas por el químico sueco Svante Arrhenius y el geólogo
americano Thomas Chamberlin quienes propusieron independientemente, la hipótesis
de que las variaciones en la concentración de CO2 en la atmósfera afectarían la
temperatura del planeta6. En 1939, G.S. Callendar, observó que el calentamiento global
que se presentó después de iniciada la revolución industrial podría haber sido
producido por un aumento en la cantidad de bióxido de carbono atmosférico como
consecuencia de la combustión de materias fósiles7.
A mediados del siglo inmediatamente anterior, se efectuaron las primeras
investigaciones relevantes sobre el tema, tal como se muestran en diferentes
proyectos de medición y monitoreo de CO2 atmosférico efectuados dentro del marco
del año Geofísico Internacional (1957-1958). Las observaciones realizadas por Charles
Keeling fueron reveladoras y contundentes en el sentido que estableció que las
concentraciones promedio de CO2 en la atmósfera habían aumentando a un ritmo del
6% entre dos períodos de tiempo determinados8.
En 1972, se llevó a cabo la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio
Ambiente Humano, conocida como La Cumbre de Estocolmo, por haberse realizado en
la capital sueca. Allí se efectuó un somero bosquejo de la problemática de orden
ambiental que estaba padeciendo el planeta, en la que obviamente, estaba incluida la
contaminación atmosférica, de la cual, ya se sospechaba su posible incidencia en el
6 REVELLE, Roger. Dióxido de Carbono y Clima Mundial. En: El Clima. Barcelona: Prensa Científica, 1991. 102 p. 7 Ibid. , p. 100. 8 Ibid. , p. 100.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
11
cambio climático global con sus consecuentes efectos para el bienestar de la
humanidad. A finales de la década del 70 se lleva a cabo la primera conferencia
mundial sobre el clima, donde por primera vez se considera internacionalmente el
cambio climático como un serio problema. Dicha conferencia exhortaba a los gobiernos
a prever y evitar los posibles cambios en el clima global debido a causas antrópicas
que pudiesen afectar la comunidad mundial9.
En 1985 se aprobó la convención de Viena para la protección de la capa de ozono, la
cual seria ratificada dos años mas tarde al celebrarse el protocolo de Montreal, el cual
en un principio, buscaba regular la emisiones de compuestos que destruyeran la capa
de ozono, en especial los Clorofluorcarbonados y que posteriormente propendió por la
prohibición de dichas sustancias10.
En 1988 nació el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC), como un
órgano adscrito de la Organización Mundial de Metereología (OMM). Ese mismo año se
realiza la conferencia de Toronto, donde se manifiesta por primera vez un objetivo
político de reducción de las emisiones de dióxido de carbono que se cifraba en un 20%
para el año 200511.
En junio de 1992 se celebra la Cumbre de Río de Janeiro. Esta convención era la más
importante hasta la fecha puesto que a ella se habían suscrito 155 países, los cuales
manifestaban su vehemente interés en estabilizar las emisiones de gases de efecto
invernadero (GEIs) para el año 2000 a los niveles de 199012. Adicionalmente la
Convención Marco sobre Cambio Climático (CMCC), sugirió la continuación de las
negociaciones a través de las Conferencias de las Partes (COPS), con la idea de
materializar acciones para mitigar el calentamiento global (Morrissey y Justus, 1998)13.
En 1995 se efectuó la primera Conferencia de las partes (COP-1) en la ciudad alemana
de Berlín, donde el objetivo principal era consolidar la voluntad de los países
signatarios en cuanto al control del cambio climático global. En esta reunión se
estableció una “fase piloto” abierta para todas las partes de la Convención Marco del
Cambio Climático (CMCC) para llevar a cabo actividades implementadas
conjuntamente (AIC)14. Un año mas tarde, la COP-2 (realizada en Ginebra, Suiza)
9 RIVERA, Alicia. El Cambio Climático: El Calentamiento de la Tierra. Barcelona: Editorial Debate, 2000. 270 p. 10 Ibid., p. 71. 11 Ibid., p. 72 12 ORREGO, Sergio. Venta de servicios ambientales: posibilidades y limitaciones para el Dpto. del Choco. Medellín: Fundación ESPAVE - IIAP, 1998. 26 p. 13 Ibid.,p 8 - 9. 14 MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Plan Estratégico Para la Restauración y Establecimiento de Bosques en Colombia - Plan Verde. Bogotá: Ministerio del Medio Ambiente, 1998. 81 p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
12
reflejaría la posición de los países industrializados (con Estados Unidos a la cabeza),
ratificando una vez mas los abismales intereses que separaban a los países
pertenecientes al anexo I y a los países en vías de desarrollo en cuanto al tema de la
reducción de emisiones. De igual forma se ratificó la fase piloto de las AIC y no se
fijaron niveles o cuotas de emisiones de CO2 u otros gases de efecto invernadero15. Sin
embargo, allí se da el primer paso para crear un marco jurídico vinculante que al año
siguiente fue adoptado en la tercera Conferencia de las Partes.
En Diciembre de 1997, se llevó a cabo la COP-3 en la ciudad japonesa de Kyoto donde
se elaboraría el marco legal bajo el cual todos los países adscritos a la CMCC se
comprometían a mitigar las acciones antrópicas que contribuyeran al calentamiento
global, mediante el establecimiento de normas y procedimientos que en su conjunto
son conocidos como el Protocolo de Kyoto. Este acuerdo internacional, establece
legalmente compromisos vinculantes a los países del anexo I para reducir
colectivamente las emisiones de GEIs en una proporción superior al 5% con respecto a
los niveles de 1990 para el período entre el 2008 y el 201216.
La COP-4 (1998) tuvo lugar en Buenos Aires ratificándose en ésta, lo acordado en
Kyoto pero haciendo hincapié en la necesidad de organizar actividades de proyectos
certificados, así como también, en definir los aspectos de diseño y operación del
MDL17. Bonn (Alemania), fue la sede de la COP-5 (1999) en donde continuarían las
negociaciones previamente establecidas en Buenos Aires, pero también con el objetivo
de agilizar la entrada en vigor del Protocolo de Kyoto.
La Haya (Holanda, 2000), fue sede de la COP-6, en la cual se evidenciaron los
marcados intereses entre los diferentes bloques, lo que puso en riesgo la estabilidad
del Protocolo de Kyoto. Debido a que no se logró un consenso general, la conferencia
tuvo que ser postergada para el año 2001. La continuación de la COP-6 fue llevada a
cabo en Bonn (Alemania), tal y como había ocurrido en 1999. En esta segunda
reunión, se llegó a un acuerdo en torno a las reglas para poner en vigor el Protocolo
de Kioto, a pesar, de la reticencia de los Estados Unidos y el llamado “grupo sombrilla”,
quienes a unísono esgrimieron que el tratado perjudicaría sus economías.
La COP 8, realizada en Marrakech ( Marruecos, 2001), finiquitó los detalles
operacionales del Protocolo de Kyoto, también se hicieron importantes progresos en el
15 Ibid. , p. 51. 16 TOTTEN, Op. cit., p 44. 17 BEAUMONT, Eduardo. El Protocolo de Kyoto y el Mecanismo para el Desarrollo Limpio. Buenos Aires: FAO, 1999. 90 p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
13
fortalecimiento del flujo de apoyo financiero y tecnológico a los países en vías de
desarrollo para que puedan cambiarse en el futuro a fuentes energéticas sostenibles.
Los parámetros del Protocolo de Kyoto especifican cuestiones tales como: medición de
emisiones y reducciones; el alcance por el cual el dióxido de carbono absorbido por los
sumideros puede contabilizarse dentro de los objetivos de Protocolo; como funcionarán
los sistemas de implementación conjunta y comercio de emisiones y las reglas para
asegurar el cumplimiento de los compromisos adquiridos18.
La conferencia también eligió 15 miembros para formar el Cuerpo Ejecutivo del
Mecanismo de Desarrollo Limpio. Esto asegurará un pronto inicio del MDL19.
5.1.2 El Protocolo de Kyoto y el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL)
El Protocolo de Kyoto, fue adoptado en Diciembre de 1997, en el marco de la tercera
Conferencia de las Partes (COP-3), como una iniciativa de seguimiento a los
lineamientos establecidos por la Convención Marco sobre el Cambio Climático20. Este
tratado busca lograr la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en un
5% para el quinquenio 2008 - 2012 con respecto a 1990.
Para alcanzar estos objetivos, el Protocolo establece tres mecanismos de flexibilidad
que son: el comercio de emisiones certificadas, la implementación conjunta (IC) y el
mecanismo de desarrollo limpio (MDL). El artículo 12 del Protocolo de Kyoto define el
MDL como “el propósito de ayudar a las partes no incluidas en el anexo I a lograr un
desarrollo sostenible y contribuir al objetivo ultimo de la convención, así como ayudar a
las partes incluidas en el anexo I a dar cumplimiento a sus compromisos cuantificados
de limitación y de reducción de las emisiones contraídas en virtud del artículo 3”.
Explícitamente se pone de manifiesto que “los países no incluidos en el anexo I se
beneficiarán de las actividades de proyectos que tengan por resultado reducciones
certificadas de las emisiones y las partes incluidas en el anexo I podrán utilizar las
reducciones certificadas de emisiones resultantes de esas actividades de proyectos
para contribuir al cumplimiento de una parte de sus compromisos cuantificados de
limitación y reducción de las emisiones contraídas en virtud del artículo 3”.
El MDL podría, y debería, servir para ayudar a los países en desarrollo a alcanzar un
desarrollo sostenible con equidad, dando prioridad a la mejora de la eficiencia
18 Comunicado de Prensa de la Convención Marco de Cambio Climático, fechado el 10 de Noviembre de 2001 19 Ibid. 20 Consultar en : http:// www.rlc.fao.org/prior/recnat/clima.htm
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
14
energética, a las energías renovables y al transporte colectivo21. Según Rojas (2000),
“existen diferencias de acercamientos y enfoques para entender el MDL. Por una parte,
los países industrializados ven el MDL como una forma de cumplir sus compromisos de
reducción de emisiones, en tanto que los países en desarrollo lo ven como un
instrumento para la transferencia de tecnologías y financiación de iniciativas que
impulsen su desarrollo sustentable”22.
5.1.3 Acciones emprendidas para Captura de CO2 en el Sector de Cambio de
Uso del Suelo y Actividades Forestales.
El establecimiento de plantaciones forestales para captura de CO2 se remonta al año
de 1988, cuando el World Resources Institute (WRI) empezó a evaluar proyectos
forestales a petición del AES (Applied Energy Service Inc.), quien buscaba encontrar la
posibles formas de mitigación de las emisiones de dióxido de carbono producidas por
una planta termoeléctrica de carbón de 183 megavatios en Connecticut (USA), con
una emisión potencial de 14.1 millones métricos de toneladas de carbono (52.1
millones de toneladas de CO2 en mas o menos 40 años de vida del proyecto). La idea
surgió de CARE (organización no gubernamental que efectúa proyectos de carácter
social en países pobres) quien desde la década de los setenta manejaba proyectos
agroforestales y silviculturales, los cuales, eran apoyados por la dirección de bosques
de Guatemala. Este proyecto incluyó plantaciones comunales de más de 12.000
hectáreas; parcelas agroforestales con pino y eucalipto para productos maderables y
prácticas agroforestales en unas 60.000 hectáreas de tierra agrícola para leña, forrajes,
fijación de nitrógeno, producción de frutas y nueces; plantación de 2880 kilómetros de
cercas vivas; construcción de terrazas para proteger 2000 hectáreas de laderas
vulnerables; y finalmente, programas de extensión y capacitación comunitaria23. Se
estimaba que el proyecto podría fijar unas 11.2 millones de toneladas de carbono
durante los 40 años de duración del mismo, por medio del aumento de la cantidad de
biomasa; la conservación de bosques inducida por un desplazamiento de la demanda
hacia las áreas forestales comunitarias y los proyectos agroforestales; la retención de
carbono en los suelos y la prevención de incendios24.
21 Consultar en: http://www.tierra.org/cambio climatico/cdmdesarrollolimpio.htm 22 Consultar en : http:// www.rlc.fao.org/prior/recnat/clima.htm 23 Consultar en: www.wri.org/wri 24 BEAUMONT, Op. Cit. p. 7
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
15
México es otro de los países que más progresos ha experimentado sobre proyectos de
captura de CO2 en América, implementando alrededor de 6 proyectos de reforestación,
manejo sustentable, protección de suelos y recursos biológicos, los cuales cada uno
incluye como uno de sus objetivos la reducción de emisiones de CO2, y su posterior
cuantificación dentro de una activa participación comunitaria. Estos proyectos han
implementado el desarrollo de diferentes metodologías que describen según el tipo de
proyecto, la proyección de la captura de CO2 y su dinámica dentro de las plantaciones
y el suelo.
El proyecto de captura de carbono y manejo sustentable iniciado en 1996 en el estado
de Chiapas (México), para las regiones del Tojolobal y Tzeltal, involucró además del
manejo de los bosques naturales, un componente agroforestal con especies de pino y
eucalipto.
Para la zona del Tojolobal, la metodología propuesta, se basó en la medición del
Incremento Corriente Anual (ICA) para estimar el diámetro promedio de plantaciones
de diferentes rangos de edad y condiciones de crecimiento, para posteriormente
estimar un Incremento en la captura de CO2 con ayuda de ecuaciones y análisis
estadístico de biomasa relacionando un diámetro a la altura del pecho (DAP) y el
porcentaje de captura de CO2. En la zona del Tzeltal ésta determinación de captura se
logró por la obtención de los promedios de las especies mayores y de rápido
crecimiento en relación con la edad de los barbechos aplicando las ecuaciones de
regresión de Brown (1989) para un valor de contenido de carbono en la materia seca.
Así mismo se consideraron las captaciones para árboles al final de las rotaciones por
manejo silvicultural.
De igual forma se han adelantado proyectos tales como el de silvicultura comunitaria
en La Sierra Norte de Oaxaca que tiene como objetivo el mantener áreas comunales
protegidas mediante la conversión de tierras agrícolas a sistemas agroforestales y
aumentar la superficie arbolada mediante la regeneración de claros forestales. Para
este proyecto en particular, la evaluación del almacenamiento se efectúa empleando el
modelo predictivo LUCS (Land Use and Carbon Sequestration), desarrollado por el
World Resources Institute. Un proyecto similar desarrollado en la región de Querétaro
busca establecer programas de forestación natural y mejoramiento comunitario
mediante la plantación de árboles en casi 14 mil Has. El cálculo de la reducción de las
emisiones de CO2 se efectúa mediante el modelo GORCAM para captura y flujo de
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
16
carbono25. Los proyectos mencionados anteriormente son considerados como pioneros
dentro del contexto mundial en cuanto al proceso de fijación de carbono se refiere; y
así mismo, han servido de ejemplo para ser replicados en diferentes partes del globo,
especialmente en el trópico americano.
5.2 MARCO TEORICO
Ante la problemática mundial generada por el calentamiento global, la mirada de
expertos y también de aquellos que no lo son, en relación con el tema del cambio
climático se ha volcado sobre el componente vegetal, puesto que como se sabe, son
las plantas en general las encargadas de fijar el carbono capturado de la atmósfera,
responsable éste, que se produzca el llamado “efecto de invernadero”, como
consecuencia de las altas concentraciones del mismo.
A partir de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el
Desarrollo (CNUMAD), celebrada en Río de Janeiro en Junio de 1992, no solo se
impulsó la adopción de actividades internacionales con miras a la protección de los
bosques mundiales, sino que también se promovió las funciones ambientales que
cumplían y que consecuentemente se convertirían en un instrumento clave dentro de
los procesos de negociación generados desde la puesta en marcha de la Convención
Marco sobre cambio Climático.
Debido a lo anterior, es importante tener en claro cuestiones tan fundamentales como
el desarrollo histórico de los diferentes acuerdos y tratados que han desembocado en
la implementación de los bosques como opciones para contrarrestar el calentamiento
global; los conceptos básicos sobre cambio climático; el Mecanismo de Desarrollo
Limpio como instrumento que ayude a cumplir con los objetivos propuestos por el
Protocolo de Kyoto y las posibilidades de los sistemas agroforestales como otra
alternativa para fijar carbono.
25 Disponible en: http://www.ji.org/usiji/chiapas.shtml.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
17
5.2.1 Ciclo Global del Carbono.
El ciclo del carbono según Ciesla (1996)26, “es el movimiento de éste en sus distintas
formas entre la superficie terrestre, su interior y la atmósfera, seguido por un
mecanismo de intercambio como lo son la fotosíntesis, la respiración y la oxidación”. El
ciclo del carbono que empieza por la captura de CO2 durante la fotosíntesis, es
cuantitativamente el proceso químico más importante de la Tierra, y en general, el
segundo en importancia, superado solo cuantitativamente por el ciclo del agua27.
5.2.1.1 Variación de las concentraciones de CO2.
Según estudios realizados, las concentraciones de CO2 atmosférico han variado desde
el final de la última era glacial. En aquella época, los niveles de dióxido de carbono
estaban por el orden de 200 ppmv28. Durante el pasado milenio y hasta principios de la
revolución industrial, el CO2 varió entre 275 a 285 ppmv. Para el año de 1998, la
concentración de este gas había aumentado a 366 ppmv (Keeling y Whorf, 1999)29.
Marland et al.(1999)30 manifiestan que desde 1850 a 1998 se emitieron a la atmósfera
270 ± 30 GtC provenientes de la quema de combustibles fósiles y la producción
cementera; mientras que las emisiones netas globales provenientes del cambio de uso
de la tierra se estimaban en 136 ± 55 GtC, de las cuales, cerca del 87% eran de las
áreas boscosas y el 13% restante eran del manejo de los pastizales de latitudes
medias31.
De lo anterior se infiere que la concentración de CO2 aumenta en 1 ppmv, al adicionar
aproximadamente 5 GtC a la atmósfera.
5.2.1.2 Fuentes y Sumideros de Carbono
Según el IPCC (2000), todas las fuentes y sumideros de GEIs se clasifican en siete
categorías principales: Energía; procesos industriales; uso de solventes y otros
productos; agricultura; cambio en el uso del suelo y actividades forestales; residuos; y
otros32. En esta investigación solamente se abordarán los depósitos pertenecientes a la
parte agrícola y de cambio de uso del suelo y actividades forestales.
26 CIESLA, William. Cambio climático, Bosques y Ordenación Forestal. Roma: FAO, 1996. p 44 - 45. 27 HESS, Dieter. Fisiología Vegetal: Fundamentos Moleculares y Bioquímicos - Fisiológicos del Metabolismo y el Desarrollo. Barcelona: Ed. Omega, 1980. p 338. 28 IPCC. Op. cit. 29 Ibid. 30 Ibid. 31 Ibid. 32 BEAUMONT, Op. cit., p 8
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
18
El carbono en forma de CO2 se mueve a través de la atmósfera, los océanos y la
biosfera terrestre. Los mayores intercambios ocurren entre la atmósfera y la biota
terrestre (120 GtC/año de producción primaria bruta y 60 GtC/año de producción
primaria neta); y entre la atmósfera y la superficie de los océanos (cerca de 90
GtC/año)33.
Los depósitos se dividen en fuentes y sumideros; los primeros vierten carbono a la
atmósfera mientras que los segundos lo absorben34. El intercambio de carbono entre
los depósitos es denominado flujo. No existe consenso sobre la cantidad exacta de
carbono presente en la atmosfera. Ciesla (1996), indica que existen 720 GtC; el Panel
Intergubernamental para el Cambio Climático, estima una cifra de 775 GtC y otros
autores plantean un valor de 750 GtC albergados en este depósito. Los océanos
contienen cerca de cincuenta veces mas carbono que la atmósfera,
predominantemente en forma de carbono inorgánico disuelto. La vegetación y los
suelos contienen aproximadamente tres veces y medio mas carbono que la atmósfera,
sin embargo, la cantidad de carbono almacenada globalmente en los suelos es mucho
mayor que en la vegetación35.
A diferencia del sector energético, donde se tiene claramente definidas las fuentes de
GEIs; el sector de Cambio de uso de la Tierra y Actividades Forestales presenta una
ambigüedad en el sentido que las mismas fuentes cumplen con el papel de sumideros,
es decir, las plantas, el océano y el suelo puede tanto liberar como absorber CO2.
Cuadro 1. Distribución estimada de depósitos mundiales de carbono.
COMPONENTE G t C
OCEANOS 38000
RESERVAS FOSILES DE CARBONO 6000
SUELOS
CARBONO ORGANICO
CARBONATO DE CALCIO
1200
720
ATMOSFERA 720
BIOMASA VEGETAL 560
TOTAL 47220
Fuente: Sombroek et al. 1993. Citado por Ciesla, 1996.
33 Ibid. 34 CIESLA, Op. Cit., p 44 - 45. 35 IPCC, Op. cit.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
19
Según Sombroek (1993), citado por Ciesla (1996); la biomasa vegetal contiene entre
560 a 835 Gigatoneladas de carbono (GtC) de un total fluctuante de 47220 a 47495
GtC en toda la Tierra.
Dentro de los principales factores que inciden en la captura neta de carbono están: el
uso de la tierra, el cambio de uso de la tierra y los factores de origen antropogénico.
Para la década de los ochentas los flujos mundiales de carbono de acuerdo a los
intercambios de dióxido de carbono se presentaron así: para sumideros – fuentes, se
consideraron las emisiones por combustibles fósiles de 5.5 ± 0.5 GtC/año, las
emisiones netas por la utilización de tierras en el trópico incluida la deforestación esta
entre 1.6 ± 1.0 GtC/año. Esto equivale a un total de 7.0 ± 1.1 GtC/año.36
Para sumideros de carbono, la acumulación de CO2 en la atmósfera está en el orden
de las 3.2 ± 0.2 GtC/año, la absorción por parte de los océanos es de 2.0 ± 0.8
GtC/año y la absorción de los bosques septentrionales esta entre 0.5 ± 0.5 GtC/año.
Ciesla (1996)37 sostiene que el 37% del carbono almacenado en los bosques
mundiales, se encuentra en los bosques tropicales, el 14% en bosques templados y un
49% en los bosques de latitudes altas38.
Cuadro 2. Reservas Globales de Carbono en la vegetación y en los suelos (basado en WBGU, 1998)
BIOMAAREA
(106 Km2)RESERVORIOS DE CARBONO (GtC) Vegetación Suelos Total
Bosque tropicales 17.6 212 216 428Bosques templados 10.4 59 100 159Bosques boreales 13.7 88 471 559Sabanas tropicales 22.5 66 264 330Pastizales templados 12.5 9 295 304Desiertos y Semidesiertos 45.5 8 191 199Tundra 9.5 6 121 127Humedales 3.5 15 225 240Tierras de cultivo 16 3 128 131TOTAL 151.2 466 2011 2477
Fuente: IPCC, 2000.
36 CIESLA, Op. Cit., p 47 37 CIESLA, Op. cit. P 52. 38 CIESLA, Op. cit. P 52.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
20
5.2.2 Causa de las Emisiones de CO2
5.2.2.1 Deforestación
La deforestación es la causa principal del aumento de los niveles de los gases de efecto
invernadero y es la segunda fuente humana mas importante de dichos gases. En este
proceso no solo se libera CO2 sino que también se desprenden pequeñas cantidades
de metano (CH4) y monóxido de carbono (CO).
A nivel mundial la deforestación contribuye con el 20% anual de las emisiones de CO2 y
el sector energético es responsable del 80% restante. Durante los últimos 150 años, la
deforestación ha sido la causa del 30% del total de las emisiones acumuladas en la
atmósfera39. Sin embargo, en el caso colombiano dicha proporción se invierte. Según
Subak, en Colombia la deforestación contribuye con el 84% (61 Mt en 1993) de las
emisiones de CO2 mientras que el sector energético es responsable del 13% (11 Mt en
1993)40.
Cuadro 3. Emisiones de CO2 (% del total de origen antropogénico)
SECTOR MUNDIAL COLOMBIA Energético 85% 13% Deforestación 13% 84% Cementero 2% 3% Total 100% 100%
Fuente: Subak; 1994
Las emisiones de CO2 de Colombia se estima que son de cerca del 1% de las emisiones
mundiales41.
5.2.2.2 Cambios en el Uso de la Tierra
Según Ludevid (1998)42, “se entiende por cambio de uso de la tierra el propósito
productivo a que se dedica o se subordina la corteza terrestre”. Los efectos del cambio
de uso de la tierra se traducen en cambios en los ciclos biogeoquímicos, dentro de
procesos que tienen una base de ámbito local y acaban presentando consecuencias
globales43. De igual forma se manifiesta que el cambio en el uso de la tierra a menudo
esta asociado con un cambio en la cobertura de la tierra y por ende con un cambio en
los depósitos de carbono. Por ejemplo, en regiones templadas, los suelos almacenan 39 BEAUMONT, Op. cit., p 8 40 SUBAK, Op. cit., p 57. 41 SUBAK, Op. cit., p 58. 42 LUDEVID, Manuel. El Cambio Global en el Medio Ambiente. México D.F: Grupo Editor Alfa Omega, 1998. 332 p. 43 Ibid., p 81.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
21
mas carbono que la biomasa aérea. Estos suelos pueden perder hasta un 50% del
carbono disponible cuando los bosques se convierten a agricultura permanente
(Detwiler y Hall, 1998)44. De igual forma, los pastizales convertidos en bosques
también pueden generar una pérdida neta de carbono (Moore, 1993)45. Houghton
(1991)46, clasificó siete tipos de cambios en el uso de la tierra por cambios en los
depósitos de carbono: (1) conversión de ecosistemas naturales a cultivos permanentes,
(2) conversión de ecosistemas naturales por rotación de cultivos, (3) conversión de
ecosistemas naturales a pastizales, (4) abandono de tierras cultivables, (5) abandono
de pastizales, (6) aprovechamiento de madera y (7) establecimiento de plantaciones
de árboles.
Minkkinen y Laine (1998)47, explican que cuando los bosques son aclareados para
convertirlos en áreas aptas para la agricultura o pastizales, un gran proporción de la
biomasa aérea es quemada, liberando grandes cantidades de carbono a la atmósfera.
La madera puede ser utilizada para la elaboración de productos, por lo que de esta
forma se puede retener el carbono por más tiempo. El aclareo de los bosques también
acelera la descomposición de la madera y del mantillo, así como el carbono orgánico
subterráneo. El clima local y las condiciones del suelo determinarán las tasas de
descomposición, por ejemplo, en las regiones húmedas tropicales, la mayoría de la
biomasa se descompone en menos de diez años. Cuando los humedales son drenados
para la conversión a agricultura o pastizales, los suelos quedan expuestos al oxígeno,
lo que facilita la pérdida de carbono por medio de la respiración aeróbica.
Para la década comprendida entre 1980 - 1989, se estimó que las emisiones totales a
nivel global por efecto del cambio de uso de la tierra eran del orden de 1.6± 1.0
GtC/año (Houghton, 1994; Dixon et al., 1994)48. De las principales categorías de
cambio de uso de la tierra, el aclareo de bosques para conversión a tierras cultivables
aportó la mayor proporción de emisiones de dióxido de carbono; a diferencia de los
procesos de conversión a pastizales, cosecha y rotación de cultivos que tuvieron
proporciones mucho mas bajas49.
44 Detwiler y Hall, 1998. Citados por SUBAK. S., Op. cit. P 60. 45 Moore, 1993. Citado por SUBAK. S., Op. cit. P 60. 46 IPCC, Op. cit. 47 Minkkinen y Laine, 1998. Citados por el IPCC, Op. cit. 48 IPCC, Op. cit. 49 IPCC, Op. cit.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
22
5.2.2.3 Incendios y Quema de Biomasa.
Según Ciesla (1996)50,“el termino “quema de la biomasa” incluye todas las actividades
humanas intencionales asociadas con el desmonte, quema de la vegetación de la
sabana para estimular la regeneración del pasto para el ganado, quema de leña y de
carbón vegetal y consumo de residuos agrícolas”. La FAO (1986)51, define el termino
“incendios”, como “aquellos que se verifican en tierras vírgenes, con excepción de los
que son de carácter intencional”. Ciesla (1992), calcula que anualmente se queman
entre 12 y 13 millones de hectáreas de bosques y otras tierras arboladas, las cuales en
mayor parte son debido a causas antropogénicas. Las causas naturales de los
incendios son los relámpagos de las tempestades, la actividad volcánica y la quema de
los depósitos de turba y carbón.
5.2.2.4 Sector Energético y Combustibles Fósiles
La primera causa directa de origen humano del cambio climático global es el consumo
de combustibles fósiles. La combustión, la extracción, el transporte y el procesamiento
de estos productos tienen un impacto directo en la intensificación del efecto
invernadero del planeta52. Se calcula que el 77% de las emisiones de CO2 de origen
humano provienen del consumo y procesamiento de los combustibles fósiles. Se ha
estimado que el consumo de los combustibles fósiles añade cada año 5 Gt de CO2 a la
atmósfera (Bolin et al., 1989)53.
El consumo de combustibles fósiles significa, también, en menor medida, la emisión a
la atmósfera de metano y óxido nitroso. Se calcula que en un 23% de las emisiones de
origen no natural de metano son producidas por esta causa; mientras que se ha
cifrado en un 25% la contribución del consumo de combustibles fósiles a las emisiones
totales de óxido nitroso de origen antrópico54.
Aproximadamente un tercio de la energía mundial se destina a producir electricidad,
mientras que el restante 70% esta distribuido en los usos de carácter:
residencial/comercial, industrial, el sector de transporte, entre otros.
50 CIESLA, Op. cit.,p 60. 51 FAO, 1986. Citada por CIESLA, Op. cit.,p 60. 52 LUDEVID, Op. cit., p 55. 53 BOLIN et al. The Greenhouse Effect, Climatic Change and Ecosystems. Citado por LUDEVID, Op. cit., p 56. 54 LUDEVID, Op. cit., p 57.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
23
El sector energético en el caso colombiano, ha sido responsable de casi el 30% de las
emisiones de dióxido de carbono. Se calcula que en 1990, éste sector generó 52.3 Mt
de CO255
.
Rodríguez y González (2000), manifiestan que “desde 1990 a 1998, el sector energía
ha venido creciendo y sus emisiones aumentando de 52 a 72 millones de toneladas y
se estima que para el año 2010, este sector alcanzará las 126 Megatoneladas”.
5.2.3 Efecto Invernadero y Gases de Efecto Invernadero (GEIs)
El efecto de invernadero (o invernáculo), consiste en la retención de energía calórica
en la atmósfera inferior debido a la absorción y reflexión por parte de las nubes y
ciertos gases presentes en la atmósfera. La radiación solar visible (de baja longitud de
onda) atraviesa la atmósfera y calienta la superficie de la Tierra, la cual a su vez emite
radiación térmica (de alta longitud de onda), parte de la cual es retenida por los gases
de efecto invernadero (GEIs)56.
Si bien es cierto que el principal causante del calentamiento global es el dióxido de
carbono, es necesario mencionar otros gases como el metano, el óxido nitroso y los
clorofluorcarbonados que a pesar de poseer concentraciones mucho mas bajas en la
atmósfera comparativamente con el CO2, potencialmente tienen niveles de
calentamiento mucho mayores.
El metano (CH4) es el gas de efecto invernadero mas importante después del vapor de
agua y el CO2. Las concentraciones de metano han incrementado de 700 ppbv en la
época preindustrial a 1700 ppbv en la actualidad (Etheridge et al., 1992; Prather et al.,
1995; citados por el IPCC, 2000)57. Cerca de 550 Mt CH4/año son emitidas a la
atmósfera de una variedad de fuentes; reacciones químicas con radicales OH y
liberación por remoción de suelos. El ciclo de vida del metano con respecto al sumidero
OH es de casi nueve años (Prinn, 1994)58. Durante el período preindustrial, los
humedales, las termitas y los animales controlaron el CH4 atmosférico. Las fuentes
antrópicas de metano están asociadas con el cultivo de arroz, la cría de ganado, la
quema de biomasa, el tratamiento de desperdicios y el uso de combustibles fósiles,
incluyendo el gas natural y la extracción de carbón así como las actividades petroleras
55 RODRIGUEZ H., y GONZALEZ F. Op. cit., p 45. 56 BEAUMONT, Op. cit., p 8. 57 IPCC, Op. cit. 58 IPCC, Op. cit.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
24
en general (Prather et al., 1995). En el presente, las fuentes antropogénicas
representan cerca del 70% del total de emisiones de CH459.
Por su parte, el óxido nitroso (N2O), no tiene sumideros relevantes sobre la tierra y es
destruido por reacciones químicas en la atmósfera superior. Las superficies terrestres
son las principales fuentes de N2O; por lo tanto los cambios en las prácticas de uso de
la tierra modifican las emisiones del suelo e influencian la concentración de óxido
nitroso en la atmósfera (Kroeze et al., 1999)60. Los procesos microbiológicos en los
suelos son las fuentes primarias de N2O. Las emisiones de los suelos se incrementan
bajo condiciones calientes y húmedas y cuando los fertilizantes nitrogenados son
aplicados en la agricultura (Conrad et al., 1983; Winchester et al., 1988; Khalil and
Rasmussen, 1992). Por lo tanto, los cambios en el manejo de las tierras agrícolas y la
silvicultura tropical pueden alterar las emisiones de N2O de los suelos e influenciar su
concentración en la atmósfera61.
Existe cierta incertidumbre en cuanto a la magnitud actual de las fuentes y sumideros
de óxido nitroso y su ciclo de vida en la atmósfera. Se estima que en el presente las
emisiones de N2O son del orden de 14 Mt/año (Prasad, 1997)62. Muchos investigadores
manifiestan, que la mitad de las emisiones globales de N2O provienen de actividades
antrópicas.
Cuadro 4. Estimaciones globales de fuentes recientes de CH4 y N2O que son influenciados por actividades
de uso de la tierra.
FUENTES DE METANO MT CH4/año GtC-eq/año a b Ganadería (fermentación entérica y desperdicios de animales)
Cultivos de arroz
Quema de biomasa
Humedales naturales
110 (85 - 130)
60 (20 - 100)
40 (20 - 80)
115 (55 - 150)
0.6 (0.5 - 0.7)
0.7 (0.1 - 0.6)
0.8 (0.1 - 0.5)
0.7 (0.3 - 0.9)
Fuentes: Prather et al., 1995. Citado por el IPCC, 2000.
Los CFCs poseen una alto potencial de calentamiento dada su mayor efectividad en la
capacidad de cambio de las propiedades radiactivas de la atmósfera. Los CFCs se han
empleado extensamente en la industria frigorífica y del aire acondicionado, así como,
59 IPCC, Op. cit. 60 IPCC, Op. cit. 61 IPCC, Op. cit. 62 IPCC, Op. cit.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
25
en la fabricación de aerosoles63. En la actualidad contribuyen aproximadamente con
una cuarta parte de la intensificación del efecto invernadero, situación que se torna
mucho mas grave si se tiene en cuenta la vida promedio de estos gases en la
atmósfera. Según Ludevid (1998)64, se calcula que la molécula de CFC - 11 sobrevive
75 años, mientras que el CFC - 12 perdura 110 años.
5.2.4 Proceso de Fotosíntesis y Fijación de Carbono en las Plantas.
Los procesos de fotosíntesis y respiración son funciones de muchas variables de tipo
ambiental y vegetal, incluyendo la radiación solar, la temperatura y humedad del aire y
del suelo, la disponibilidad de agua y nutrientes, el ozono atmosférico y otros
contaminantes, el área foliar y la nutrición foliar. El cambio climático por consiguiente
afecta estos procesos de muchas formas. La fotosíntesis probablemente se reduce por
un incremento en la cobertura de las nubes o se incrementa por el aumento de la
concentración de CO2 atmosférico. Todos los procesos respiratorios son sensitivos a la
temperatura, así como al incremento poblacional de órganos respiratorios, tales como
raíces finas y organismos heterotróficos del suelo. Por lo tanto, “la respiración del
suelo” es una función de la temperatura del suelo (Boone et al., 1988; Rayment y
Jarvis 2000), el cual; si se incrementa, conlleva en el corto plazo a un aumento de la
mineralización de la materia orgánica del suelo y la liberación de nutrientes; la cual a
su vez, estimula la fotosíntesis, el incremento en el área foliar y el desarrollo de los
árboles 65.
Las plantas mediante el proceso de fotosíntesis absorben el CO2 de la atmósfera. De
éste proceso, se obtiene carbono el cual es fijado en el follaje, tallos, sistemas
radiculares y sobre todo en el tejido leñoso de los troncos y en las ramas principales de
los árboles66.
La captura de carbono es un proceso fisiológico que se inicia con la absorción de
dióxido de carbono por parte de las plantas a través de los estomas (o poros
estomáticos); los cuales están localizados principalmente en la superficie foliar.
El dióxido de carbono (CO2); junto con el agua constituyen la “materia prima” que en
el proceso fotosintético es necesaria para transformar la energía radiante (o lumínica)
en energía química. En muchos organismos la energía que captan es utilizada para fijar 63 LUDEVID, Op. cit. p 34 - 35. 64 Ibid.,p 70. 65 IPCC, Op. cit. 66 CIESLA, Op. Cit., p 44 - 45 .
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
26
anhidro carbónico (CO2) y sintetizar sustancias orgánicas, en particular glúcidos, tales
como el almidón, proceso que está acompañado de producción de oxígeno67.
La fotosíntesis no es solo un proceso importante desde el punto de vista cualitativo.
Cada año participan en ella aproximadamente de 200 a 500 billones de toneladas de
carbono68. Con ello la fotosíntesis se convierte en un proceso cuantitativamente
importante. En su forma más elemental el proceso fotosintético esta compuesto por
agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2), que al reaccionar con la energía lumínica
generan carbohidratos y oxígeno.
CO2 + H2O (CH2O) + O2
Sin embargo, una de las principales inquietudes que se tuvo al iniciarse las
investigaciones sobre fotosíntesis, era saber sí el oxígeno del carbohidrato provenía del
CO2 o del H2O. Los estudios experimentales demostraron que el oxígeno (O2) libre
provenía del agua, lo que en contraposición demostró que el oxígeno del carbohidrato
procedía del dióxido de carbono69.
La actividad fotosintética fundamentalmente se divide en un proceso primario, en
donde se produce la disociación del agua también conocida como fotólisis; y un
proceso secundario en donde el CO2 ha de ser reducido a carbohidrato con ayuda del
hidrogeno proveniente de la fotólisis70. La estructura final de la fotosíntesis es la
siguiente:
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2
La fotosíntesis procede según un mecanismo de dos pasos que implica una reacción
fotoquímica (fase luminosa), y una reacción no fotoquímica (fase oscura). La fase
luminosa comprende reacciones bioquímicas de vida media de 10-1 a 10-5 segundos.
Estos procesos dan lugar a: (i) la producción de un agente reductor intenso como el
67 ANDREO, C. y VALLEJOS, R. Fotosíntesis. Washington D.C: Departamento de Asuntos Científicos y Tecnológicos de la OEA. 1984. 26 p. 68 HESS, Op. Cit., p 39. 69 HESS, Op. Cit., p 40 70 HESS, Op. Cit., p 40
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
27
NADPH, (ii) el desprendimiento de O2 como un subproducto de la rotura del H2O y (iii)
la formación de ATP que va unida al flujo de electrones de H2O al NADP71.
La fase oscura, que es enzimática, es más lenta que la fase luminosa y, en
consecuencia, a intensidades de luz elevadas, la velocidad de la fotosíntesis es
totalmente dependiente de la velocidad de la fase oscura72.
No obstante, el directo responsable de la fijación de carbono, es una secuencia cíclica
de reacciones, conocidas como, “ciclo de Calvin y Benson”73. Este ciclo comprende tres
fases importantes como lo son la carboxilación, la reducción y la regeneración. En la
primera se incorpora CO2 a un aceptor preexistente conocido como ribulosa bifosfato
formando un ácido carboxílico (ácido fosfoglicérico). Esta reacción es catalizada por la
enzima ribulosa bifosfato carboxilasa o proteína de fracción I74.
Ribulosa bifosfato (RuBP) Ácido fosfoglicérico (PGA)
CH2OP C = O CH2OP CH2OP CO2 + CHOH + H2O enzima ⇒⇒⇒⇒ CHOH + CHOH
CHOH COOH CHOH CH2OP
En la fase de reducción, el PGA, formado por la adición del CO2 a Ribulosa bifosfato, es
esencialmente un ácido orgánico y no esta a nivel energético de un azúcar. Para
convertir un azúcar de tres carbonos (triosa P) se debe utilizar la energía del “poder
asimilador” del NADPH2 y ATP75. La reacción tiene lugar en dos pasos, primero
fosforilación añadiendo un P del ATP y luego reduciendo con NADPH2 y se resume en:
71 HALL, D. y RAO, K. Fotosíntesis. Barcelona: Ed. Omega, 1983. p 89. 72 Ibid., p 56 - 66. 73 ANDREO y VALLEJOS, Op. Cit., p 39. 74 HALL y RAO, Op. cit, p 56 - 66. 75 HALL y RAO, Op. cit, p 56 - 66
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
28
Ácido fosfoglicérico (PGA) Fosfogliceraldehido (Triosa P)
CH2OP CH2OP CHOH + ATP + NADPH2 enzima ⇒⇒⇒⇒ CHOH + ADP + PiNADP + H2O COOH CHO
En la fase de regeneración, el RuBP se regenera para posteriores reacciones de fijación
del carbono por medio de una compleja serie de reacciones que necesitan azúcares
fosfatados de 3, 4, 5, 6 y 7 carbonos76.
Los productos finales de la fotosíntesis son principalmente azúcares e hidratos de
carbono. Estos hidratos de carbono en forma general constituyen la unidad estructural
de los polisacáridos, los cuales a su vez son los compuestos constituyentes del tejido
vegetal.
Casi el 95% de la biomasa vegetal (utilizando como base el peso seco) esta formado
por carbono, oxígeno e hidrogeno, elementos que abundan en la naturaleza en forma
de dióxido de carbono y agua77. La distribución de oxígeno y carbono es más o menos
equitativa; puesto que en investigaciones efectuadas en el sistema aéreo del maíz seco
por Latshaw y Miller(1924), se halló un proporción del 44% tanto para el carbono
como para el oxígeno78. William et al (1987), afirman que: “ésta proporción se
mantiene incluso en la celulosa, que es el compuesto más abundante en la madera y
que ésta relación puede llegar a variar, con contenidos de carbono de hasta el 51% en
otras especies”79.
Es importante destacar que la mayoría de las plantas asimilan carbono mediante dos
tipos de fotosíntesis que generalmente son denominados procesos C3 y C4. En la
primera fase de absorción de CO2, las plantas C3 producen una molécula con tres
átomos de carbono y las C4 producen una molécula con cuatro átomos de carbono. La
molécula C4 permite a la planta asimilar CO2 más eficazmente. Las plantas C3
dependen solo de la difusión de CO2 a través de sus tejidos, y por lo tanto, se
benefician más que las C4 de las concentraciones de CO2 elevadas80.
76 HALL y RAO, Op. cit, p 56 - 66 77 BINKLEY, Dan. Nutrición forestal: prácticas de manejo. México: Editorial Limusa, 1993. 340 p . 78 Latshaw y Miller (1924), citados por SALISBURY, Frank. Fisiología Vegetal. México D.F: Grupo Editorial Iberoamérica, 1994. 759 p. 79 Ibid., p 127 - 128. 80 CIESLA, Op. cit, p 38.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
29
Las plantas que utilizan el proceso C3 representan el 85% de todas las especies de
plantas e incluyen todos los árboles y las plantas leñosas. Las plantas con proceso C4
son las tropicales y los pastos de zonas templadas que crecen en regiones de
precipitaciones abundantes en las estaciones calientes. Algunos tipos de plantas C4 son
la caña de azúcar, maíz, sorgo y mijo81.
Por lo anterior, muchos investigadores argumentan que uno de los posibles efectos
positivos de las concentraciones de GEIs en la atmósfera, especialmente del dióxido de
carbono, es el conocido pero no comprobado “efecto fertilizante del CO2”; ya que el
aumento en los niveles de este gas, permitirá una mayor fotosíntesis que
hipotéticamente favorecerá el índice de crecimiento de las plantas, así como su
potencial de absorción82. Se han desarrollado varios experimentos con árboles jóvenes,
bajo condiciones controladas en donde se ha duplicado la actual concentración de CO2
atmosférico, encontrándose hasta un incremento del 60% en la tasa de crecimiento de
la biomasa aérea y subterránea y la acumulación de carbono (Saxe et al., 1988; Norby
et al., 1999). Los árboles que crecen bajo el doble de la concentración de CO2
atmosférico traslocan apreciablemente mas carbono por debajo del suelo que los
árboles crecidos en ambientes de CO2 normales83. Generalmente, el incremento en la
concentración de CO2 acelera el desarrollo, por lo que los árboles crecen mas
rápidamente que aquellos que se desarrollan en condiciones ambientales normales. La
tasa fotosintética de captura de CO2 es casi siempre mayor en aire con elevadas
concentraciones de dióxido de carbono que en aire en condiciones normales. No
obstante lo anterior, el posible efecto fertilizante del CO2 no ha sido totalmente
comprobado, por lo cual se siguen planteando cuestionamientos al respecto.
Investigaciones llevadas a cabo en laboratorios indican un aumento del 30% del
proceso fotosintético de las plantas C3, mientras que en las C4 se prevé un aumento del
10%84.
5.2.4.1 El flujo de carbono en los ecosistemas terrestres
El almacenamiento de carbono en los ecosistemas terrestres está dado por cuatro
conceptos fundamentales:
a. Producción primaria bruta (PPB). Denota la cantidad total de carbono fijado por las
plantas en el proceso de fotosíntesis en un ecosistema. La PPB se mide en los 81 CIESLA, Op. cit, p 38. 82 CIESLA, Op. cit, p 38. 83 IPCC, Op. cit. 84 CIESLA, Op. cit, p 38.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
30
tejidos fotosintéticos, principalmente las hojas. La producción primaria bruta global
se estima en cerca de 120 GtC/año85.
b. Producción primaria neta (PPN). Denota la producción neta de materia orgánica de
las plantas en un ecosistema, esto es, la producción primaria bruta reducida por las
pérdidas resultantes de la respiración de las plantas (respiración autotrófica). La
producción primaria neta global es casi la mitad de la producción primaria bruta, o
séa, aproximadamente 60 GtC/año86.
c. Producción neta del ecosistema (PNE). Denota la acumulación neta de materia
orgánica o carbono en un ecosistema; la PNE es la diferencia entre la tasa de
producción de materia orgánica viva (PPN) y la tasa en descomposición de la
materia orgánica muerta (respiración heterotrófica). La producción global neta del
ecosistema se estima en 10 GtC/año87.
d. Producción neta del bioma (PNB). Denota la producción neta de materia orgánica
en una región que contiene una serie de ecosistemas (un bioma) e incluye, además
de la respiración heterotrófica, otros procesos que conllevan a la pérdida de la
materia orgánica viva y muerta (cosechas, aclareos, incendios, etc.). Para la última
década la PNB global fue estimada en 0.7 ± 1.0 GtC/año; lo cual permite inferir que
es cerca del 1 % de la producción primaria neta y aproximadamente el 10% de la
producción neta del ecosistema88.
5.2.5 Investigaciones Similares
La fijación de carbono, contrario a lo que parece, no es un tema relativamente nuevo,
puesto que como se mencionó anteriormente, algunos proyectos ya se habían
ejecutado una década atrás. Sin embargo, la amplia problemática ambiental derivada
del cambio climático, generó una serie de investigaciones sobre la dinámica de fijación
y liberación de carbono asociados al sector de Uso del Suelo y las Actividades
Forestales (LUCF)89, puesto que como ya se ha dicho es éste sector el que mayores
potencialidades presenta como alternativa de mitigación del calentamiento global.
85 IPCC, Op.cit. 86 IPCC, Op.cit. 87 IPCC, Op.cit. 88 IPCC, Op.cit. 89 En ingles se denomina Land Use Change and Forestry (LUCF)
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
31
Dentro del campo del Uso del Suelo y las Actividades Forestales, las prácticas
agrosilvícolas juegan un papel muy importante, puesto que son técnicas altamente
efectivas para incrementar la productividad y reducir la presión sobre los bosques90.
Las investigaciones sobre captura de carbono en el campo de la agroforestería es
incipiente y hasta ahora se están ejecutando algunos proyectos pioneros, los cuales se
están llevando a cabo en Costa Rica y México principalmente. A continuación se
detallan algunas de ellas.
5.2.5.1 Balance de Emisiones de Efecto Invernadero en Sistemas Silvopastoriles
(SSP) en tres Zonas de Vida de Costa Rica91.
Esta investigación fue llevada a cabo en tres zonas ecológicas de Costa Rica: Bosque
Húmedo Montano Bajo (bh-MB), Bosque Muy Húmedo Premontano (bmh-PM) y
Bosque Húmedo Tropical (bh-T) de acuerdo a las Zonas de Vida de Holdridge. Se
efectuaron mediciones de gases de efecto de invernadero como el CO2, N2O y CH4
mediante el empleo de un cromatógrafo de gases. Con los datos obtenidos se calculó
el factor de emisión (cantidad de gases emitidos por unidad de área) y la emisión neta
(factor de emisión menos la emisión neta del ecosistema natural).
El componente arbóreo estaba compuesto de aliso (Alnus acuminata) en la zona de
vida bh-MB y nogal cafetero (Cordia alliodora) en el bmh-PM y bh-T. Para éste
estudio se consideraron densidades de siembra de 75 árboles / hectárea con una edad
promedio de 15 años y un volúmen total de 0,287 m3/árbol en el bh-MB y 0,392
m3/árbol en el bmh-PM y en el bh-T.
Se muestrearon y analizaron los pastos Kikuyo (Pennisetum clandestinum,
fertilizado con 485 kg de N/Ha/año), estrella africana (Cynodon nlemfuensis),
fertilizado con 250 Kg de N/Ha/año) y ratana (Ischaemum indicum, sin fertilización).
Se simularon las emisiones de metano (CH4) provenientes del ganado. Para comparar
las variables en el sistema silvopastoril, se usó un ecosistema de bosque natural en
cada Zona de Vida, donde se hicieron las mismas determinaciones que para el sistema
silvopastoril.
Los principales resultados obtenidos en esta investigación fueron:
90 TOTTEN, Op. cit., p 31. 91 MONTENEGRO, J y ABARCA, S. Balance of Emissions with Greenhouse Effect in Silvopastoral Systems in Three Life Zones of Costa Rica. En: Second Congress on Agroforestry and Livestock Productions in Lain América. Turrialba (CR), 2001, p. 107 - 111.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
32
• En el bh-MB, el factor de emisión para N2O y el CO2 fue mayor para el sistema
silvopastoril (SSP) (6,38 kg de N/Ha/año y 9,06 Kg de C/Ha/año) que para el
ecosistema natural (0,72 Kg de N/Ha/año). En el caso del sistema silvopastoril del
bmh-PM, las emisiones de N2O fueron de 3,14 Kg de N/Ha/año; mientras que para
el bosque natural fueron de 4,72 Kg de N/Ha/año. Los mayores niveles en el
bosque natural eran debido a la tasa de nitrógeno reciclado y a un alto contenido
de nitratos detectados en el suelo. Las pasturas presentaron menores niveles de
nitratos que el bosque natural. Las emisiones de CO2 que se obtuvieron en bosque
natural (2,51 Kg/Ha/año) fueron menores que en el SSP del bosque Muy Húmedo
Premontano (6,03 Kg. de C/Ha /año).
• En el SSP del Bosque Húmedo Tropical (bh-T), las emisiones fueron de 2,28 Kg de
N/Ha/año y 6,17 Kg de C/Ha/año, mientras que en el ecosistema natural, éstos
valores fueron de 1,12 Kg de N y 2,18 Kg de C por hectárea / año. En ambos casos
las emisiones fueron mayores en el SSP debido a la mayor cantidad de nitrógeno
en el suelo, como producto del reciclaje que llevan a cabo los animales en el
pastoreo.
• Las emisiones de metano (CH4) en el SSP del bmh-PM fueron de 654 Kg, seguido
por el bh-MB con 360 Kg y el bh-T con 183 Kg. Las diferencias en el nivel de
emisiones se deben al manejo del SSP; el predio localizado en el bmh-PM manejó
mayor carga animal (6,5 animales / ha) que el b-MB (3,9 animales / ha) y el bh-T
(2,2 animales / ha).
• Los niveles de carbono determinados en el suelo del SSP (b-MB: 41,2 TnC/Ha,
bmh-PM: 20,9 TnC/Ha y bh-T: 42,8 TnC/Ha) fueron mayores que los del
ecosistema de bosque natural (bh-MB: 35,2 TnC/Ha, bmh-PM: 15,7 TnC/Ha, y bh-
T: 24,8 TnC/Ha). Esto fue posible, debido a la abundante biomasa radicular de los
pastos, siendo la proporción de arena presente en estos suelos un factor
estimulante en el desarrollo radicular (Veldkamp, 1994; citado por Montenegro y
Abarca, 2000).
• La cantidad estimada de C fijado por hectárea anualmente en el componente
arbóreo del SSP fue mayor en los ecosistemas de Bosque Muy Húmedo
Premontano (bmh-PM) y Bosque Húmedo Tropical (bh-T) (313 Kg) que en el
Bosque Húmedo Montano Bajo (bh-MB) (229 Kg). Esto debido a la alta tasa de
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
33
crecimiento que presenta el nogal cafetero (Cordia alliodora) en estos
ecosistemas en comparación con el aliso (Alnus acuminata).
5.2.5.2 Almacenamiento y fijación de carbono en bosques de bajura de la zona
Atlántica de Costa Rica92.
En ésta investigación se cuantificó el carbono almacenado en los bosques húmedos
tropicales ubicados en la zona Atlántica de Costa Rica. Se elaboraron ecuaciones
alométricas para obtener la biomasa total y la cantidad de carbono fijado por éste tipo
de bosque a través de la medición directa de la biomasa de individuos de siete
especies forestales.
El área de estudio comprendía dos áreas experimentales: Tirimbina Rain Forest Center,
en Sarapiquí, Heredia, localizada a 160 y 220 m.s.n.m (Quirós y Finegan, 1994, citados
por Segura et al., 1999), y los Laureles de Corinto, en Limón, con una precipitación
anual de 4000 mm y una temperatura media mensual de 23,7 oC (Quirós, 1998, citado
por Segura et al, 1999).
Se seleccionaron 10 fincas con bosque natural ubicadas en un radio de 10 Km. Para
medir directamente la biomasa, se eligieron dos fincas en las que ya se había hecho
aprovechamiento comercial. Mediante el análisis de las parcelas permanentes de las
dos áreas experimentales se identificaron las especies dominantes según el criterio de
área basal para tratamientos silviculturales. Se muestrearon 19 individuos de siete
especies: tres de Carapa guianensis, tres de Inga coruscans, dos de Laetia
procera, cuatro de Pentaclethra macroloba, uno de Stryphnodendron
microstachyum, tres de Tapirira guianensis y tres de Vochysia ferruginea. La
biomasa de cada árbol se dividió en cuatro componentes: volúmen y biomasa del fuste
comercial, ramas grandes (diámetro > 11 cm.), ramas pequeñas (diámetro < 11 cm),
tocón y trozas no comerciales.
De igual forma, se tomaron muestras de 23 individuos para cuantificar la fracción de
carbono con el método de calorimetría (Eduarte y Segura, 1999) y de 20 para
determinar la gravedad especifica o densidad básica. También se calculó el Factor de
Expansión de Biomasa (FEB), que es la relación entre la biomasa total y la biomasa del
fuste.
92 SEGURA M., et al. Almacenamiento y fijación de carbono en bosques de bajura de la zona Atlántica de Costa Rica. En: Revista Forestal Centroamericana. Turrialba (CR), 1999, p. 23 - 28.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
34
Los resultados obtenidos en esta investigación arrojaron un valor promedio de biomasa
total por árbol de 4,3 Tn para la clase diamétrica comprendida entre 60 y 70 cm; para
la clase diamétrica de 71 a 80 cm, el promedio fue de 5,4 Tn; para las siguientes
clases, de 81 a 90 cm, 91 a 100 cm y mayores a 101 cm., la biomasa total promedio
por individuo fue 7.3, 9.06 y 11.98 Tn, respectivamente.
El factor de expansión de biomasa (FEB) promedio fue de 1.6, con una variación entre
1.3 y 2.2 y un coeficiente de variación del 15%. La especie que presentó el FEB mas
alto fue T. guianensis con 2; mientras que L. procera obtuvo el FEB mas bajo con
1.4.
La biomasa total estimada y el carbono almacenado en los bosques de las áreas
experimentales varió entre zonas (P< 0,05). En Corinto se reportó, en promedio, la
mayor biomasa y carbono almacenado a partir de los 10 centímetros de DAP,
superando en un 20% al área de Tirimbina.
Se presentaron diferencias entre la biomasa total y el carbono almacenado entre los
sitios de estudio; la cual fue mayor en Corinto que en Tirimbina. El contenido de
carbono almacenado entre bosques de la misma zona varió según el manejo recibido.
La Tasa de Fijación Anual de Carbono varió entre bosques (0.4 a 1.4 TnC/Ha/año),
dependiendo de la densidad básica y de la fracción de carbono de las especies.
5.2.5.3 Cuantificación de carbono almacenado en el suelo de un sistema
silvopastoril en la zona Atlántica de Costa Rica93.
En éste estudio se analizó el almacenamiento de carbono en el suelo en sistemas con
pastizales puros de pasto guinea (Panicum maximum Jacq.), y en un sistema
silvopastoril de pasto guinea y rodales de laurel (Cordia alliodora) con diferentes
edades para el componente forestal. Estos sistemas están situados en la provincia de
San Carlos en Costa Rica.
Inicialmente el sitio de experimentación presenta características como: 250 m.s.n.m. y
3609 mm de precipitación anual, suelos ligeramente ácidos de fertilidad media a baja;
las pasturas tienen un promedio de 50 años de establecimiento y quince años para la
regeneración natural de Cordia alliodora.
93 LOPEZ A., et al. Cuantificación de carbono almacenado en el suelo de un sistema silvopastoril en la zona Atlántica de Costa Rica. En: Agroforestería en las Américas. Costa Rica, 1999.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
35
La base del estudio se fundamenta en cuatro sistemas: a) pasto solo; b) pasto con
árboles pequeños (menores a tres años); c) pasto con árboles medianos (mayores a
tres años); y d) pastos con árboles grandes (mayores a siete años). La toma de
muestra de suelos se realizó a cuatro profundidades: de 0 a 10 cm., 10 a 20 cm., 20 a
30 cm., y 30 a 50 cm. Se utilizo el método de Walkey - Black para la determinación de
carbono orgánico y el factor de 1.72 para la conversión de materia orgánica. (Díaz,
Romero y Hunter, 1982).
Partiendo de las consideraciones que tienen en cuenta la densidad de los sistemas
(para Cordia alliodora 3 años 180, 3 a 7 años 153, mayor a 7 años 125), el cual se
reduce a medida que aumenta la edad, se pudo establecer que en sistema silvopastoril
el suelo almacenó alrededor de 6 veces mas carbono que la madera de los fustes de
Cordia alliodora, paralelamente, en el sistema con pasto solo se encontró un contenido
de carbono mas alto comparado con los silvopastoriles, esto es atribuido en el estudio
a las diferencias en la fertilidad del suelo en los diferentes sitios. El almacenamiento de
carbono estuvo altamente reducido en el suelo debido a la reducción de la densidad de
los pastos a la sombra de los árboles de Cordia alliodora en los sistemas
silvopastoriles.
En el análisis de las cantidades de contenido de Carbono en el sistema de pasto Guinea
solo, se encontró un almacenamiento de 240 MtC/ha, así mismo, lo reportado para el
sistema entre pasto Guinea y Laurel este almacenamiento (entre suelo y madera del
fuste), a una edad de 3 a 7 años y mayor a 7 años, un almacenamiento de 225 y 220
Mt C/ha respectivamente mientras el sistema con edad menor a 3 años lo hizo con un
contenido de 185 MtC/ha.
Se estableció también, que el contenido de carbono se reduce con la profundidad del
suelo y con las distancias a los árboles en donde, los mayores contenidos de carbono
teniendo en cuenta la profundidad se encontraron para el sistema de pasto Guinea
puro con 75 MtC/ha, y para el sistema de pasto Guinea y Cordia alliodora menor a 3
años 70 MtC/ha; estos fueron determinados para profundidades de 0 a 10 cm.
Sucesivamente, para el sistema de pasto Guinea y Cordia alliodora de 3 a 7 años
reportaron cantidades máximas de Carbono de 64 MtC/ha y en el sistema mayor a 7
años, un contenido de Carbono de 59 MtC/ha también a profundidad de 0 a 10 cm.
Finalmente se expresa en el estudio que la relación entre la concentración de carbono
y las distancias a los árboles mas cercanos, esta íntimamente relacionada con la
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
36
materia orgánica proveniente de las hojarasca y raíces de los mismos. La investigación
hace referencia y aclara que la intervención de otros factores pueden influir en dicha
distribución de Carbono, estos factores pueden ser la distribución de los excrementos
del ganado y la densidad de los pastos. Esto fue reflejado en el análisis estadístico por
unos R2 muy bajos.
5.2.5.4 Almacenamiento de Carbono por Gliricida sepium en Sistemas
Agroforestales de Yaracuy, Venezuela94
Esa investigación fue realizada con el objetivo de cuantificar la contribución de
Gliricidia sepium al almacenamiento de carbono en dos sistemas agroforestales en el
estado de Yaracuy, Venezuela.
Por un lado, un sistema silvopastoril con dos años y medio de establecimiento y una
superficie de 10 Ha, en una asociación de pasto estrella Cynodon nlemfuensis,
matarratón Gliricidia sepium (2204 plantas/ Ha) y leucaena Leucaena leucocefala
(330 plantas por Ha), establecidas en hileras dobles, distanciadas a 5 m. Los animales
se manejarón bajo pastoreo rotativo en unidades de 0.25 Has, con un tiempo de
ocupación de dos días, 75 días de descanso y una carga animal promedio de 2.1
UA/Ha. En éste sistema se efectuó el control de malezas de forma manual y la
leucaena se mantuvo a una altura de 1m. La producción de forraje verde de
Gliricidia sepium determinada para 1999 fue de 0.6 Tn de materia seca por
hectárea/año en época seca y de 1.4 Tn de materia seca por hectárea/año en época
de lluvias (Ruiz-Silvera et al 1999).
Por otro lado, el sistema agroforestal con dos años de establecimiento, ocupa una
superficie de 1.1 Has. en un área de pendiente promedio del 12%, formada por una
asociación de yuca Manihot esculenta con Gliricidia sepium (1980 plantas por
hectárea).
Las plantas de Gliricidia sepium se establecieron en hileras separadas por calles de 5
m. Y una distancia de 0.5 m., entre plantas, en un sistema de bandas en contorno. En
las calles se cultivó M. Esculenta (1mx1m) para la alimentación mediante
procesamiento de un rebaño bovino de doble propósito. Las plantas de Gliricidia
sepium se mantuvieron bajo corte del follaje cada 4 meses, a una altura promedio de
1.5 mts. para su aprovechamiento como fuente de proteína.
94 SÁNCHEZ K., et al. Almacenamiento de Carbono por Gliricidia sepium en Sistemas Agroforestales de Yaracuy, Venezuela. Trabajo expuesto en la conferencia electrónica: Sistemas Silvopastoriles para la Generación de Servicios Ambientales en Latinoamérica. Remitirse a: LEAD-FPI-ECONF-L@mailserv.fao.org
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
37
Se seleccionaron 100 plantas al azar en cada sistema. De cada planta se tomo una
sección de tallo de 20 cm de longitud, de diámetro uniforme, desde el punto de corte
hacia abajo. Las muestras fueron sometidas secado en una estufa de aire forzado
(100oC) hasta obtener un peso seco constante. Los valores de volúmen y peso seco
obtenidos, fueron sometidos a un análisis de regresión lineal por época e integrado,
previa comprobación de los supuestos de normalidad e independencia de los datos.
Para determinación de la biomasa en la madera de Gliricidia sepium, se midió la
longitud de todos los tallos de cada planta perteneciente a la muestra, desde la base
hasta el punto de poda. La longitud de la madera por planta, se obtuvo mediante la
sumatoria de las longitudes de los tallos medios. Se determinó el diámetro promedio
de la madera por planta; y el volúmen obtenido fue el resultado del producto de la
longitud de la madera por el área de la misma.
Se determinó el carbono almacenado como el producto de valor de peso seco de la
madera por el valor en proporción del carbono en la biomasa (0.5). Se realizó una
estimación de la fijación de carbono orgánico en el suelo en los 10 primeros
centímetros, estableciéndose en función del peso de suelo a dicha profundidad.
Los resultados arrojados por esta investigación establecieron una densidad de 0.43
g/cm3 para la madera de Gliricidia sepium. La cantidad de materia seca estimada en
los tallos para cada sistema fue de 0.28 Kg/planta y 0.617 Tn/Ha para el sistema
silvopastoril; mientras que para el sistema agroforestal fue de 0.665 Kg/planta y 1.317
Tn/Ha. El almacenamiento de carbono por Gliricidia sepium en el SAF se cuantificó
en 653 Kg/Ha y la tasa de fijación en 327 KgC/Ha/año; mientras que en el SSP el
almacenamiento fue de 309 KgC/Ha y la fijación de 124 KgC/Ha/año.
El carbono orgánico del suelo almacenado en el SSP se estimó en 13.2 TnC/Ha como
promedio para los 10 cm., y en el SAF fue de 12.5 TnC/Ha.
De otro lado, México también ha realizado proyectos de captura de carbono que
involucran sistemas agroforestales tal como el Proyecto Scolel Té, el cual tiene como
objetivo desarrollar un modelo para la captura de CO2 en sistemas forestales y
agrícolas sustentables95. Se plantea que este proyecto podría fijar alrededor de 70
TnC/Ha, mediante la intercalación de árboles madereros y frutales con cultivos anuales
tales como el maíz o perennes como el café.
95 Disponible en: http:// www.conabio.gov.mx/proyectos/datos.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
38
5.2.6 La Importancia de los Sistemas Agroforestales como Sumideros de
Carbono.
Los sistemas de uso de la tierra que requieren de cultivo intensivo pueden resultar en
emisiones de gases de efecto invernadero (GEIs), globalmente significativas (Dixon et
al, 1994)96. Las prácticas agroforestales como la labranza reducida, la incorporación de
residuos de cultivo, la aplicación de abono verde y cieno (sedimentos) en el campo y
rotaciones utilizando cultivos de coberturas o cultivos leguminosos, proporcionan o
retienen el carbono en los suelos por décadas e incluso por siglos97.
El almacenamiento de carbono es un servicio ambiental que valoriza la incorporación
de especies arbóreas en sistemas agroforestales, y representa un atractivo para el
financiamiento de proyectos de inversión en el ámbito regional y nacional98. Dixon
(1995)99, manifiesta que “el uso de prácticas de manejo forestal y agroforestal
sostenibles en 500 a 800 millones de hectáreas, en doce a quince naciones claves,
podrían capturar potencialmente de 0.5 a 1.5 * 109 toneladas de carbono terrestre que
son emitidas actualmente a la atmósfera como gases de invernadero”.
Durante la década de los noventa, se efectuaron estudios a nivel mundial sobre
opciones agroforestales de manejo que conservaran y capturaran el carbono terrestre.
Los resultados obtenidos se categorizaron según su efecto sobre los procesos de
emisión o captura de GEIs. Houghton et al (1993)100, establecieron la importancia de
los sistemas agroforestales (SAFs), según el impacto de dichas prácticas sobre el flujo
de gases de invernadero; prácticas agroforestales que resulten en un incremento de la
biomasa, captura y conservación de carbono y áreas de tierra potencialmente aptas
para sistemas agroforestales.
El estudio reveló que algunos componentes de los sistemas agroforestales como
árboles, suelos y rumiantes determinan parcialmente el flujo neto de gases de efecto
invernadero. Las prácticas que promueven la emisión de gases de invernadero incluyen
cultivos migratorios, mantenimiento de pasturas, arrozales, fertilización con nitrógeno y
producción de rumiantes. El dióxido de carbono es liberado de la vegetación y los
suelos después de la labranza, recolección de leña y cuando se quema vegetación o
96 DIXON Robert. Sistemas Agroforestales y Gases de Invernadero. En : Agroforestería en las Américas. Número 7. Turrialba (CR), 1995. P 22-26 97Ibid., p 22. 98 IPCC, 1996. citado por SÁNCHEZ K., et al. en Almacenamiento de Carbono por Gliricidia sepium en Sistemas Agroforestales de Yaracuy, Venezuela. 99Ibid., p 22. 100 Houghton et al, 1993. Citado por Dixon Robert. Sistemas Agroforestales y Gases de Invernadero. En : Agroforestería en las Américas. Número 7. Turrialba (CR), 1995. P 22-26.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
39
residuos. La producción de rumiantes y los arrozales en sistemas agroforestales
producen cantidades de metano que son significativas a nivel global101.
Los sistemas agrosilviculturales, silvopastoriles y agrosilvopastoriles pueden, en
diversos grados, mantener y hasta aumentar las reservas de carbono en la vegetación
y los suelos. De hecho, la agroforestería tiende a incluir prácticas sostenibles de bajos
insumos que minimizan la alteración de los suelos y plantas, y enfatiza en la
vegetación perenne y el reciclaje de nutrientes, lo cual contribuye a almacenar bancos
de carbono y nitrógeno que son estables por décadas o siglos102.
Los valores de almacenamiento de carbono (incluyendo el almacenamiento de carbono
en el suelo), oscilaron entre 12 y 228 toneladas de carbono por hectárea. El potencial
de acumulación de carbono a través de la biomasa es mayor en el trópico húmedo103.
Un creciente consenso entre los diferentes análisis indica que 585 a 1215 millones de
hectárea de tierra son técnicamente aptas para el establecimiento de nuevos sistemas
agroforestales en África, Asia, América del Sur y América del Norte104 .
Un ejemplo clave sobre el papel de los sistemas agroforestales como sumideros de
carbono, lo presenta la AES Corporation, quien desarrolló un programa-puente de
litigación de emisiones de gas de invernadero para el desarrollo económico sostenible
en agroforestería. Este era el primer proyecto en considerar que la agroforestería
puede ser utilizada para neutralizar las emisiones de carbono, por ello planea ayudar a
40.000 agricultores en Guatemala y plantar más de 52 millones de árboles durante 10
años. El proyecto funciona en fincas, estimulando la cooperación entre agricultores y la
formación de organizaciones comunales autosustentables para establecer, manejar y
proteger los sistemas agroforestales mas allá de los diez años del período de
inversión105.
Dixon (1995)106, concluye que “el incrementar el uso de sistemas agroforestales para
conservar y capturar carbono terrestre depende, en última instancia, de demostrar sus
beneficios económicos y ambientales”.
También menciona que “los programas exitosos tienen una característica común:
consideración de las necesidades locales por bienes y servicios acordes con objetivos
101 DIXON, Op. cit,, p 23. 102 DIXON, Op. cit,, p 23. 103 DIXON, Op. cit,, p 23. 104 DIXON, Op. cit., p 24. 105 DIXON, Op. cit., p 25. 106 DIXON, Op. cit., p 26.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
40
nacionales o globales, para reducir la acumulación de gases invernadero en la
atmósfera”.
En los cuadros 5 y 6, se otorga una perspectiva sobre la importancia de los sistemas
agroforestales como potenciales sumideros de carbono.
Cuadro 5. Ejemplo de prácticas de agroforestería que tienen potencial para ayudar a estabilizar las
emisiones de gases de invernadero y capturar o conservar el carbono en la biosfera terrestre.
SISTEMA AGRICOLA REDUCE
EMISIONES
CONSERVA/ CAPTURA
CARBONO ò NITROGENO
Silvopastoril
Remover la materia orgánica de la producción orgánica (conserva el
carbono del suelo)
X X
Retener la materia orgánica in situ (conserva carbono) X
Reducir la deforestación y quema de biomasa X X
Modificar la dieta de los rumiantes para disminuir las emisiones de CH4 X
Agrosilvicultural
Prácticas de labranza de conservación y de mulch
(retiene carbono del suelo)
X
Minimizar la erosión causada por el viento y la lluvia
(abrigo y cultivo en callejones).
X
Establecer especies arbóreas perennes de uso múltiple (captura de CO2) X
Manejar el nivel del agua, cultivares, fertilización y cultivos de arrozales X X
Recuperar la tierra degradada X
Agrosilvopastoril
Minimizar la intervención del sitio (labranza, cosecha) X X
Aumentar el P o K del suelo, modificar el pH (estimula la captura) X
Utilizar cultivos sostenibles en lugar de uno migratorio X X
Recuperar los desechos animales como combustible o materia orgánica X
Establecer leguminosas, reducir la fertilización química del nitrógeno. X X
Fuente: Brown et al.,1993; Dixon et al., 1994; Unruh et al., 1993. Publicada en Agroforestería en las Américas No 7.
1995.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
41
Cuadro 6. Almacenamiento potencial de carbono por sistemas agroforestales y ecoregiones de naciones
seleccionadas
Fuente: Dixon et al, 1993; Krankina y Dixon, 1994; Schroeder, 1993; Winjum et al, 1992. Publicada en Agroforestería en las Américas. No 7, 1995.
5.3 ANÁLISIS ECONOMICO DE LA FIJACIÓN DE CARBONO
La valoración de los recursos naturales es un tema que en las últimas décadas ha
cobrado importancia, como consecuencia del surgimiento de una conciencia
ambientalista de tipo mundial, en la cual se busca alcanzar un punto de equilibrio en el
uso y manejo de los mismos. La valoración de los servicios ambientales es considerada
como un nuevo frente de batalla por lograr el reconocimiento económico de los
beneficios generados por la naturaleza.
El problema del cambio climático plantea un nuevo reto, por las implicaciones
económicas y sociales que puede acarrear. No obstante, como lo manifiestan Sancho y
Pratt (1999) “el precio hasta hoy cobrado y las proyecciones que se han dibujado,
demuestran que los grandes costos que implican las acciones para enfrentar el cambio
climático, son de por sí, menores a las que enfrentará el planeta en un futuro, sino se
ejercen esas acciones”107.
A partir de lo anterior, se plantea la creación de un mercado ambiental global, que no
solamente significará la oportunidad de proteger los recursos naturales mundiales así
como la posibilidad de permitir el desarrollo sostenible; si no que además permitirá
107 SANCHO, F. Y PRATT, L. Estimación del Costo Marginal de los Servicios de Fijación de Carbono en Costa Rica. Costa rica: Centro Latinoamericano para la Competitividad para el Desarrollo Sostenible (CLACDS), 1999. 30p.
A R E A E C O R E G I O N S I S T E M A T n d e C / H aA f r i c a t r o p ic a l h ú m e d a a l t a a g r o s i l v i c u l t u r a l 2 9 - 5 3S u r a m e r ic a t r o p ic a l h ú m e d a
t i e r r a s b a ja s á r id a s a g r o s i l v i c u l t u r a l3 9 - 1 0 2 3 9 - 1 9 5
S u d e s t e A s ia t i c o t r o p ic a l h u m e d a t i e r r a s b a ja s a r id a s a g r o s i l v i c u l t u r a l
1 2 - 2 2 8 6 8 - 8 1
A u s t r a l ia t r o p ic a l h ú m e d a b a ja s i l v o p a s t o r i l 2 8 - 5 1N o r t e a m e r i c a t r o p ic a l h ú m e d a a l t a
t r o p ic a l h u m e d a b a ja t i e r r a s b a ja s á r id a s
s i l v o p a s t o r i l s i l v o p a s t o r i l s i l v o p a s t o r i l
1 3 3 - 1 5 4 1 0 4 - 1 9 8 9 0 - 1 7 5
A s ia d e l N o r t e t e m p o r a l h ú m e d o b a jo s i l v o p a s t o r i l 1 5 - 1 8
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
42
generar un crecimiento económico y social a partir de la consolidación de un sistema
de comercialización de carbono108.
Las pautas para establecer dicho sistema de comercialización están contempladas por
el Protocolo de Kyoto. Sin embargo, sus detractores se sienten vulnerados puesto que
el hecho de reducir sus emisiones implicaría afectar renglones económicos internos.
No obstante, muchas naciones industrializadas han demostrado que el desarrollo no
necesariamente implica altos niveles de contaminación. Este es el caso de algunas
naciones como Suiza, Japón o los países escandinavos, quienes por cada US$1000 de
PIB no superan las 0,2 toneladas métricas; a diferencia de los Estados Unidos y
Canadá, quienes han enfrentado niveles de contaminación mayores por producción109.
El pago por la fijación de carbono, responde al precepto que “el contamina, paga”.
Sancho y Pratt (1999), plantea que:
“el esquema de comercialización de permisos de contaminación es un reconocimiento que los
graves daños de la contaminación provienen de la ausencia de derechos de propiedad, ya que
la producción con externalidades negativas a la sociedad en forma de contaminación no
incorpora como costos éstos daños a terceros, debido a que la sociedad no tiene derecho de
propiedad claro sobre el medio ambiente”110.
De igual forma, manifiestan que “la ausencia de un mercado no permite conocer de
manera directa la disposición de pago de las personas por el servicio ambiental, por lo
que se debe recurrir a metodologías de valoración alternativas”111.
Actualmente no existen precios de mercado para este servicio ambiental, lo cual ha
conllevado a la creación de ciertos precios sombra.
Estas metodologías pueden ser directas o indirectas, si se miran los recursos
ambientales como bienes de consumo. Si estos son vistos como factores de
producción; su análisis se hará bien sea por valoración de externalidades de flujo o
valoración de externalidades de “stock”. (ver figura 15).
108 Ibid., p. 1. 109 Ibid., p. 7. 110 Ibid., p. 8. 111 Ibid., p. 8.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
43
Figura 1. Técnicas para Valoración de Servicios Ambientales. (Fuente: Vega y Sancho 1998).
El programa de áreas protegidas (PAP) perteneciente al portafolio de proyectos de
implementación conjunta de Costa Rica, calcula el costo marginal del carbono por
hectárea teniendo en cuenta la productividad de compensación y el costo de
oportunidad por hectárea.
Cmg Ci = VARi / VAPi Cmg Ci = Rit / Pit
Donde; Cmg Ci: costo marginal del carbono en la hectárea i. VARi: valor actual de la rentabilidad anual en la hectárea i. VAPi: valor actual de la productividad anual de la hectárea i. Rit: rentabilidad de la hectárea i en el año t. Pit: productividad de la hectárea i en el año t. Según Sancho y Pratt (1999), la aplicación de éstas fórmulas permite calcular el valor
monetario de la tonelada métrica de carbono en el período en que es fijado112.
112 Ibid., p. 15.
RECURSOS AMBIENTALES COMO BIEN DE CONSUMO
METODOS INDIRECTOS
Enfoque de Costo de Viaje
Enfoque de Precios Hedónicos
Enfoque de Gastos en Prevención y Mitigación
METODO Enfoque de Valoración
RECURSOS AMBIENTALES COMO FACTOR DE PRODUCCION
VALORACIÓN DE EXTERNALIDADES
DE
VALORACIÓN DE EXTERNALIDADES DE
“STOCK”
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
44
Hasta la fecha no son muy claros los procedimientos tendientes a asignarle un precio
de mercado particular al carbono fijado por los SAFs, puesto que dependerá en gran
parte del costo de oportunidad del terreno utilizado. Se debe tener en cuenta que a
diferencia de los proyectos silviculturales, en donde, es más factible estimar el costo de
oportunidad del terreno, puesto que se sabe que la conversión de un sistema de uso
de la tierra a otro puede generar o no beneficios; en un sistema agroforestal la
situación es un poco más compleja debido a que el desplazamiento de una actividad
productiva por otra muchas veces no se cumple.
En el caso particular de la agroindustria cacaotera nacional en donde según el
programa de oferta agropecuaria (PROAGRO), se tenían estipulados sembrar 14.000
hectáreas en arreglos agroforestales que incluyeran el cacao, el costo de oportunidad
podría asumirse como la diferencia entre la productividad de un monocultivo de cacao
y la del sistema agroforestal por hectárea.
Es muy posible que en principio el precio de mercado por tonelada fijada de carbono
por hectárea sea el mismo para proyectos silviculturales y agroforestales, sin embargo,
es claro que la dinámica productiva de los dos influirá de forma definitiva en dicho
precio.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
45
6 GENERALIDADES
6.1 UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO
El área de estudio se ubica dentro de la GRANJA LUKER, en la vereda Santágueda,
municipio de Palestina, Departamento de Caldas. Específicamente, la GRANJA LUKER
presenta la siguiente posición astronómica:
• Latitud Norte: 5º 4´13.2´´
• Longitud Oeste: 75º 41´7.7´´
La GRANJA LUKER se encuentra a 1058 metros sobre el nivel del mar, en lo que se
denomina área marginal cafetera.
6.2 CARACTERIZACIÓN CLIMATICA Y FISIOGRÁFICA
La GRANJA LUKER cuenta con su propia estación meteorológica, a partir de la cual se
obtienen datos que determinan de forma precisa de las condiciones climáticas propias
del área de estudio.
a. Temperatura. La temperatura promedio del área de estudio es de 23 oC. Según la
información de las dos últimas décadas, no existen grandes variaciones de
temperatura a lo largo del año.
b. Precipitación. La precipitación promedio anual según los registros pluviométricos,
arrojan un valor de 2250 mm/año. Los meses mas lluviosos son Abril (239,95 mm)
y Noviembre (239,69 mm); y los menos lluviosos son Diciembre (130,56 mm),
Enero (143,12 mm) y Febrero (125,49 mm).
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
46
c. Humedad Relativa: La humedad relativa promedio es de aproximadamente el 75%.
El mes de Mayo presenta la mayor humedad relativa promedio con un 77,02% y
Febrero presenta la menor humedad relativa con 72,09%.
d. Brillo solar. El promedio mensual de brillo solar es de 167 horas de sol, lo cual
arroja un promedio diario de 5,58 horas.
El área de estudio se encuentra sobre suelos de la Asociación San Marcos - La Perla
(IGAC, 1988)113, la cual, se encuentra ubicada en los niveles más altos de las terrazas
de los ríos Cauca y Risaralda. El relieve varia de ligeramente ondulado a ondulado, con
pendientes cortas y suaves de grado 3 - 7 - 12 %. Los suelos están dedicados a la
ganadería en general y a los cultivos de cacao, café y frutales. La erosión se manifiesta
por escurrimientos difusos y por pata de vaca.
En general, son suelos profundos, ricos en materia orgánica, bien drenados y bien
aireados, de color negro a pardo muy oscuro en superficie y pardo amarillento en
profundidad y textura franco arenosa. Desde el punto de vista químico son ligeramente
ácidos de una capacidad catiónica de cambio alta a muy alta, contenidos de calcio,
magnesio y potasio bajos a muy bajos y disponibilidad muy baja de fósforo asimilable
por las plantas.
6.3 SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO - CACAO – PLATANO
El sistema agroforestal nogal cafetero, cacao y plátano es implementado en gran parte
de Centroamérica, Colombia y Ecuador. Este tipo de sistema responde diferencialmente
ante variaciones en los factores determinantes de la producción económica del
mismo114.
Este sistema esta constituido por Cordia alliodora, especie de América tropical que
se distribuye desde las Antillas y sur de México hasta el limite meridional
Suramericano, entre los 25o Latitud Norte, hasta los 25º Sur115. Este árbol pertenece a
la familia Boraginaceae y posee un porte que va de mediano a grande, alcanzando 113 INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Suelos del Departamento de Cáldas. Tomo No 2. Bogotá: IGAC - MINHACIENDA, 1988. 159 p. 114 SOMARRIBA, Eduardo. Sistemas Agroforestales con Cacao - Plátano - Laurel. En : Agroforestería en las Américas. Año 1, No 4. Turrialba: CATIE, 1994. p. 22 - 24 115 CORPORACIÓN NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y FOMENTO FORESTAL. Latifoliadas de Zona Alta. Bogotá D.C. CONIF-DNP,1996, 68p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
47
alturas superiores a los 30 metros y diámetros de 50 a 60 cm116. Presenta raíces
amplias y profundas muy bien desarrolladas. El componente eje de este sistema es
Theobroma cacao L, el cual pertenece a la familia Esterculiaceae. Esta especie se
clasifica en tres grupos: criollo, forastero y trinitario. En condiciones de libre
crecimiento, el árbol puede desarrollarse con mayor amplitud y alcanzar una gran
longevidad. Sin embargo, en condiciones de cultivo, el follaje se limita con la densidad
de siembra y las podas117. El tercer componente es el plátano que pertenece a la
familia Musacea y al genero musa. El ciclo vegetativo del plátano varia según la
altitud e incluso la variedad, pero en promedio es de aproximadamente de 14 a 15
meses desde el momento de la siembra hasta la cosecha.
Somarriba (1994), manifiesta que los requerimientos ecológicos de los tres
componentes son complementarios. Así, el cacao requiere cierto nivel de sombra y
tanto el plátano como los árboles de nogal cafetero le proporcionan este “servicio”. Por
otro lado, aunque el plátano crece mejor a plena exposición solar, tolera bajos niveles
de sombra118.
La dinámica de éste sistema gira entorno al cacao, el cual es el componente principal.
Debido a los requerimientos ecológicos de ésta especie, la cual necesita sombra en sus
primeras etapas de crecimiento, se establece una especie transitoria como el plátano
que no solo cumple con esta función sino que también genera una serie de ingresos
que hacen posible el sostenimiento económico del sistema durante sus primeros años.
Esta especie desaparece al cabo del cuarto año, reduciendo el arreglo a la combinación
de nogal cafetero – cacao. En esta etapa, las necesidades lumínicas del cacao son
mayores, por lo cual se hace necesario que el dosel protector sea mucho más amplio,
es por esto, que el sombrío es sembrado a distancias que oscilan de 10 x 5 mts. a 16 x
3 mts. A partir del cuarto año y hasta el decimoquinto, la rentabilidad económica del
sistema se apoya en la producción del cacao, la cual en promedio es de 2 toneladas
anuales. Finalmente, al cabo del decimoquinto año se cumple el turno del sombrío
rentable (nogal cafetero), pudiéndose aprovechar y generando ingresos que hacen
mucho más bondadoso desde el punto de vista financiero a este SAF.
Este sistema ha sido desarrollado y evaluado en la GRANJA LUKER en donde
prevalecen en general las características de la zona cafetera marginal baja, no
116 Ibid., p7. 117 SANCHES POTES A. Cultivos de Plantación. México D.F: Editorial Trillas, 1982. 122 p. 118 Ibíd.,p. 22.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
48
obstante, a continuación se exponen las condiciones agroecológicas necesarias para el
óptimo desarrollo de este sistema.
6.3.1 Condiciones Agroecológicas
• Altitud: El sistema agroforestal nogal cafetero – cacao – plátano, se puede
desarrollar en una franja altitudinal que va desde los 300 a 1100 m.s.n.m.
• Temperatura: Desde el punto de vista productivo, este sistema presenta excelentes
rendimientos (principalmente el cacao) en sitios cuya temperatura oscile entre los
23 y 25º C.
• Precipitación: requiere una precipitación que puede fluctuar entre 1500 a 3000
mm/año, distribuidos de forma regular.
• Suelo: El SAF necesita para su buen desarrollo suelos ricos en materia orgánica,
bien drenados y profundos.
6.3.2 Labores Culturales
En el sistema agroforestal se efectúan dos podas anuales al cacao. De igual forma se
realiza el desguasque de las hojas marchitas de plátano y la eliminación anual de los
cormos preestablecidos para disminuir la densidad de la plantación de plátano y con
ello, favorecer el desarrollo de los cacaotales quienes en etapas de crecimiento
avanzadas poseen requerimiento lumínicos mayores.
Con el propósito de disminuir el impacto ambiental sobre el equilibrio ecológico
presente en el área de estudio, la GRAJA LUKER ha empezado a incursionar con
nuevas técnicas culturales, entre las cuales se incluye la reconversión de la agricultura
tradicional hacia una agricultura orgánica y ambientalmente sostenible. Por lo tanto,
dentro de las labores agrosilviculturales ejecutadas en el sistema agroforestal, no se
contempla el uso de fertilizantes, plaguicidas o herbicidas, que puedan afectar los
ciclos ecológicos allí presentes.
Los procesos de fertilización son el resultado de la descomposición de la materia
orgánica que produce el sistema agroforestal. Es de anotar que la tasa de
descomposición de la materia orgánica, depende principalmente de factores como la
temperatura, la humedad, el tipo de suelo y la composición de la microfauna.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
49
A pesar de las características agroecológicas encontradas en la GRANJA LUKER, se
observa que la tasa de descomposición de la materia orgánica es lenta debido tanto al
aporte de biomasa como a las practicas de manejo allí realizadas que hacen que los
procesos de mineralización tanto del carbono como para el nitrógeno sean lentos. La
relación carbono / nitrógeno encontrada en aquellos suelos es alta (C/N = 10), lo cual
corrobora lo anteriormente mencionado y de ello se puede deducir que la
disponibilidad de nitrógeno se mantiene constante.
La absorción de este biogeoelemento por parte de los componentes del sistema
agroforestal se asume que es proporcional a la materia orgánica producida en forma
de necromasa. Es decir, aparentemente existe un equilibrio entre la biomasa y la
necromasa producida, lo cual permite deducir que los flujos de energía se mantienen
constantes.
6.3.3 Material de Propagación
Según la ficha técnica del sistema clonal elaborado por la CASA LUKER119, el material
vegetal utilizado en el sistema agroforestal presenta las siguientes características:
• Plátano: Variedad Dominico hartón, sembrado en bolsa mediante sistema de yema
inducida con deshoje sanitario cada veinte días y fertilización química con base en
análisis de suelos y edad de las plantas. Es la variedad más comercial y la de mejor
adaptabilidad a esta zona.
• Cacao : Clones TSH565, ICS1-39-40-60-95, IMC67, LUKER 40, EET8, CCN51 y otros
en proceso de evaluación.
• Nogal cafetero : Se utiliza Cordia alliodora por ser la especie arbórea de mayor
arraigo en la zona cafetera, sin embargo, se pueden utilizar otros maderables
rentables como frutales, palmas o caucho.
6.3.4 Densidades de siembra120
Para el caso del sistema agroforestal manejado por la GRANJA LUKER, las densidades
de siembra utilizadas son:
• Plátano : 1600 a 2000 plantas. Distancia 2,5 x 2,5 m - 2,5 x 2 m.
119 AGUDELO A. y GRISALES A. Sistema Agroforestal de Producción Plátano - Cacao - Maderables para Zona Cafetera Marginal Baja. Ficha técnica - Sistema Clonal. Segunda edición. Manizales: Casa Luker - CORPOICA, 2000. 19 p. 120 Ibid., p 6.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
50
• Cacao : 1300 a 1600 arbustos. Distancia 3 x 2,25 x 2,25 m (surco doble en
triangulo);
3 x 2,5 x 2,5 m (surco doble en triangulo) y 3 x 2,5 m (curvas a nivel si el terreno
en pendiente).
• Nogal cafetero: 200 árboles. Distancia 16 x 3 m (en barreras).
6.3.5 Rendimientos
Según datos suministrados por la CASA LUKER121, el estimativo de producción para
cada una de las especies incluidas, de acuerdo a su comportamiento y con base en
resultados logrados en la GRANJA LUKER y en plantaciones comerciales del Ecuador,
se muestran en la siguiente tabla:
Cuadro 7. Estimativos de Producción Sistema Agroforestal
AÑOS
ARREGLO
1 2 3 4 5
Plátano (racimos)
Cacao (Kg)
Nogal (pulgadas)
0
0
0
1800
50
0
1080
400
0
400
700
0
0
1200
0
AÑOS
ARREGLO
6 7 8 9 10
Cacao (Kg)
Nogal (pulgadas)
1800
0
2000
0
2000
0
2000
0
2000
0
AÑOS
ARREGLO
11 12 13 14 15
Cacao (Kg)
Nogal (pulgadas)
2000
0
2000
0
2000
0
2000
0
2000
60000
Fuente: CASA LUKER. Ficha técnica - Sistema Clonal. 2000.
121 Ibid., p 7.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
51
7 ASPECTOS METODOLOGICOS
7.1 DESCRIPCION DE LA METODOLOGÍA
La fijación de carbono se determinó a partir de la medición directa de la biomasa, a
través del peso de cada uno de los compartimientos vegetales (biomasa aérea,
biomasa subterránea, suelo y necromasa). Mediante el uso de la proporción peso seco/
peso húmedo de muestras colectadas en campo se obtuvo el peso anhídro de cada
uno de los compartimientos vegetales y de la misma forma se estableció la densidad
básica del nogal cafetero y del cacao, como un dato a tener en cuenta en futuras
investigaciones.
Se determinó el contenido de carbono mediante el procedimiento de Schollenberger
para cada una de las muestras tomadas con el objetivo de observar posibles
diferencias entre las mismas. Se desarrollaron modelos matemáticos de regresión
sobre fijación potencial de carbono, teniendo en cuenta la biomasa seca generada por
los componentes leñosos del sistema agroforestal (cacao y plátano), así como el
contenido de carbono promedio. Los modelos de regresión permitieron estimar valores
de biomasa total, biomasa seca y carbono fijado para un período de 15 años por el
sistema en su conjunto.
7.1.1 Cuantificación de Biomasa a Partir de Muestreos Destructivos
Para estimar el almacenamiento potencial de carbono de un agroecosistema durante
un período de tiempo dado, se hace necesario obtener datos sobre acumulación de
biomasa, lo cual, se consigue a través de las mediciones en el tiempo aplicadas a
vegetación de diferentes edades, para así predecir la manera como una especie /
sistema acumulan biomasa a través del tiempo122.
122 Consultar en: http:// www.eccm.uk.com/planvivo/spanish/FCP4e.html.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
52
La cuantificación de biomasa de los árboles (nogal cafetero), arbustos (cacao) y
plantas (plátano), se realizó tomando como base el peso total verde o húmedo de los
ejemplares escogidos.
El procedimiento que se adoptó se reseña a continuación:
a. Se mide el DAP y la altura de los árboles de nogal seleccionados. Para el caso del
cacao, el diámetro debe ser tomado a la altura de la bifurcación o ramificación
principal, puesto que en muchos individuos de esta especie, la altura del tronco
varía considerablemente encontrándose arbustos que se bifurcan a 1.5 mt., a otros
que prácticamente lo hacen a nivel del suelo.
b. Los árboles, arbustos y plantas de plátano son apeados tan cerca del suelo como
sea posible. Posteriormente son trozados y seccionados para ser clasificados por
componentes. Estos son: tronco o tallo, ramas mayores (∅ >10 cms.), ramas
menores (∅ < 10 cms.), hojas y frutos.
c. Posteriormente se procede a pesar los componentes de los individuos derribados
para cuantificar la biomasa total de cada uno de ellos.
7.1.2 Cálculo de Densidades y Proporción Peso Seco/ Peso Húmedo
Para calcular el peso seco de una especie vegetal, es necesario establecer la densidad
básica (peso específico) de su madera, así como la relación entre el peso seco y el
peso húmedo de componentes no leñosos tales como las ramas pequeñas, hojas,
frutas y raíz.
La densidad básica es la relación entre la masa en estado anhidro (seco) y el volúmen
en verde (húmedo); mientras que la relación peso seco/ peso húmedo, puede definirse
como el porcentaje de materia seca con respecto a la materia húmeda.
a. En el caso de las ramas pequeñas (∅ < 10 cms.), hojas o raíces; se toman
muestras de cada una de ellas (por lo menos cinco), las cuales deben ser pesadas
para establecer su peso en húmedo. Posteriormente deben secarse a una
temperatura de 105 oC, hasta que alcancen un peso anhidro constante. Se calcula
la relación peso seco/ peso húmedo para cada una de las muestras seleccionadas y
los valores resultantes son promediados para establecer una sola proporción peso
seco/ peso húmedo para cada componente. El valor obtenido es multiplicado por el
peso húmedo de cada componente, lo cual arrojará el peso seco del mismo.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
53
Peso anhidro = α ⇒ α * Peso húmedo = Peso anhidro
Peso húmedo
b. Para las ramas mayores (∅ >10 cms.) y el tronco, se debe calcular la densidad
básica mediante la toma de secciones o pedazos de cada uno de estos
componentes. El peso seco de estas secciones se determina como el producto del
volúmen y la densidad básica123. La densidad básica es hallada mediante el cálculo
del volúmen de las secciones tomadas y el peso anhidro de ese mismo volúmen.
Para determinar el volúmen se utiliza el método del desplazamiento del agua, el
cual se fundamenta en el principio de que un objeto inmerso en agua, desplaza su
propio volúmen. Las secciones o pedazos, se sumergen en un contenedor de agua,
y el incremento en el nivel se usa para medir el volúmen correspondiente124.
Después de haber realizado este procedimiento, se secan las secciones o pedazos a
105oC, hasta que logren un peso constante. Este peso dividido por el volúmen
anteriormente hallado, da como resultado la densidad básica.
Densidad básica = Peso Seco/ Volúmen verde
7.1.3 Cuantificación de Biomasa Seca
La biomasa seca total del árbol, es la suma de los pesos anhidros de todos los
componentes, los cuales son expresados en kilogramos.
7.1.4 Recolección de Muestras para Análisis en Laboratorio
En campo, se recolectan muestras de cada uno de los componentes del árbol: hojas,
ramas, tronco, raíz y del suelo, con el fin de establecer el contenido de carbono de los
mismos. Se debe aprovechar la etapa de muestreo destructivo para llevar a cabo esta
actividad. La muestra de suelo corresponde a una muestra tomada a 30 cms. de
profundidad en el área perimetral al árbol seleccionado.
123 Ibid., p. 21. 124 Ibid., p. 21.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
54
7.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
El análisis estadístico de la presente investigación establece en primera instancia un
resumen descriptivo sobre valores promedios de contenido de carbono por estructuras,
varianzas, desviaciones estándar, valores máximos y mínimos, rangos, y se incluyen
datos sobre sesgos y kurtosis estandarizadas, los cuales se usan para determinar si las
muestras provienen de una distribución normal.
7.2.1 Parámetros Estadísticos
a. Universo: Sistema agroforestal Nogal cafetero - Cacao - Plátano de la Granja
experimental de la CASA LUKER.
b. Población: Parcelas de crecimiento de 5, 10 y 13 años.
c. Tamaño de la Muestra: En este tipo de estudios, es necesario establecer un
tamaño de muestra representativo que permita efectuar correlaciones precisas con
extensiones más grandes.125. Debido a las condiciones de homogeneidad de las
plantaciones y a la alta densidad de arbustos de cacao, se establecieron parcelas
de 200 m2, para efectuar los estudios de biomasa y recolección de muestras. Para
las parcelas de recolección de necromasa, se estableció una extensión de 500 m2.
De los recientes estudios de biomasa que han sido llevados a cabo en los proyectos
pioneros sobre fijación de carbono, se puede inferir que es posible obtener
correlaciones precisas en parcelas de muestreo con extensiones inferiores a 1/10
de hectárea126.
7.2.2 Diseño Experimental
El tipo de análisis estadístico propuesto para esta investigación es un diseño ANIDADO,
en el cual se pretende efectuar comparaciones entre edades (parcelas), especies,
compartimientos y estructuras. El termino ANIDADO significa que cada tratamiento
(estructuras, compartimientos, especies y edades), se “anida” o se incluye dentro de
una categoría (tratamiento) superior. En este caso, se puede decir que las estructuras
125Andrade e Ibrahim (2001), manifiestan que el tamaño de las parcelas de muestreo está en función de la densidad arbórea del sistema. ANDRADE H. e IBRAHIM M. Fijación de Carbono en Sistemas Silvopastoriles: Una Propuesta Metodológica. Trabajo expuesto en la conferencia electrónica: Sistemas Silvopastoriles para la Generación de Servicios Ambientales en Latinoamérica. Remitirse a: LEAD-FPI-ECONF-L@mailserv.fao.org. 126 Tal es el caso del proyecto Scolel Té, en donde se utilizan parcelas de muestreo permanente con extensiones de 100 m2 para árboles con diámetros entre 10 y 30 centímetros. Consultar en: www.eccm.uk.com/planvivo/spanish/FCP4e.html.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
55
(hojas, tronco, raíz, etc) se anidan en los compartimientos (biomasa aérea,
subterránea, necromasa y suelo); las cuales a su ves se anidan en las especies (nogal
cafetero, cacao y plátano); las cuales finalmente se anidan en las edades (parcelas de
5, 10 y 13 años). Gráficamente el diseño anidado se esquematiza según la grafica No
1. El número de repeticiones corresponde al número de individuos tomados por
especie en cada una de las parcelas, es decir, para el nogal cafetero se tienen cinco
(5) repeticiones por estructura; para el cacao, veinte (20) repeticiones y para el
plátano diez (10) repeticiones.
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Nogal cafetero
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Cacao
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Plátano
PARCELA 5 AÑOS
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Nogal cafetero
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Cacao
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Plátano
PARCELA 10 AÑOS
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Nogal cafetero
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Cacao
Repeticiones
Estructuras
Compartimientos
Plátano
PARCELA 13 AÑOS
SISTEMA AGROFORESTALNogal cafetero - Cacao - Plátano
Figura 2. Estructura Diseño Anidado
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
56
7.3 DISEÑO DE ECUACIONES DE REGRESIÓN
A partir de los estudios de biomasa se generan ecuaciones de regresión que permitan
calcular la cantidad de biomasa que puede generar una especie o sistema en
particular, relacionándola con los datos de DAP, altura y volúmen127.
Por lo tanto, a partir de la información primaria derivada de la cuantificación de la
biomasa en campo, se pueden diseñar ecuaciones de regresión que relacionen el DAP
con las variables, biomasa seca y carbono fijado por árbol.
Conforme a lo anterior, se utiliza un programa estadístico; el cual permita desarrollar
modelos para calcular la biomasa verde total, la biomasa seca total y el carbono fijado
por árbol, teniendo como variable independiente el DAP. Los modelos de mejor ajuste
lineal se seleccionan teniendo en cuenta criterios básicos tales como: coherencia
biológica del modelo, coeficientes de determinación y significancia.
127 . MacDiken (1997), sostiene que “es preferible usar modelos de biomasa directamente que usar valores de la densidad de la madera, debido a que ésta última varía significativamente entre árboles de una misma especie”. MACDIKEN, K. A Guide to Monitoring Carbon Storage in Forestry and Agroforestry Projects. Arlington (EUA): Winrock Institute, 1997. 87 p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
57
8 DESARROLLO DE ACTIVIDADES
La investigación se desarrolló en un sistema agroforestal con tres etapas de
crecimiento diferentes. Dicho modelo estaba compuesto por la especie arbórea Cordia
alliodora (nogal cafetero), Theobroma cacao L (cacao) y Musa paradisíaca.
(plátano). Las parcelas presentaban las siguientes edades: primera parcela, cinco
años; segunda parcela, diez años y tercera parcela, trece años. El estudio se dividió en
dos fases: la primera, tenía como objetivo, cuantificar la biomasa aérea por unidad de
superficie y tomar muestras por compartimientos (etapa de muestreo); y la segunda
tuvo como fin efectuar un seguimiento a la necromasa generada por el sistema. Para
tal efecto se establecieron tres parcelas de muestreo para la primera etapa y tres
parcelas de seguimiento para la segunda etapa.
8.1 FASE DE MUESTREO
Para esta etapa se establecieron tres parcelas las cuales corresponden a cada una de
las edades anteriormente mencionadas. El objetivo de las mismas es la de poder
establecer la biomasa aérea o remanente generada por el sistema y la obtención de
muestras para análisis de laboratorio para determinación de contenido de carbono.
8.1.1 Cuantificación de Biomasa y Recolección de Muestras.
Se escogieron tres parcelas de muestreo (una por cada etapa de crecimiento), las
cuales presentaban una superficie de 200 m2 (1/50 de hectárea), dentro de la cual, la
densidad de siembra era de cinco árboles para el nogal cafetero; once plantas de
plátano y veintidós plantas de cacao. Para efectos de la muestra se tomaron cinco
individuos de nogal cafetero, diez de plátano y veinte de cacao para la parcela de cinco
años. En las parcelas de diez y trece años solamente se tomaron cinco individuos de
nogal cafetero y veinte de cacao. El hecho de que en estas dos últimas parcelas no se
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
58
tomaron individuos de plátano, radica en que en ellas no se encontraron plantas de
ésta especie como consecuencia de su corto ciclo vegetativo.
El total de individuos seleccionados por parcela fue de quince (15) para el nogal, diez
(10) para el plátano y sesenta (60) para el cacao. El número de muestras tomadas
fueron nueve (9) para el nogal y ocho (8) para el cacao y el plátano.
En lo referente a la cuantificación de biomasa, se evaluaron los dos
componentes (cultivos y árboles) de forma independiente.
a. Componente forestal. Se efectuó una primera práctica de campo en donde se
evaluaron las condiciones de la plantación y posteriormente se tomaron los datos
dasonométricos. La biomasa fue estimada mediante el destasamiento de los
árboles que componían el sistema agroforestal; éste es conocido también como el
método de muestreo destructivo (sampling). Los individuos seleccionados fueron
trozados para establecer el peso total de cada uno de ellos. Posteriormente se
tomaron muestras de cada una de las partes del árbol (hojas, ramas, tronco y
raíces) y del suelo periférico al tronco del árbol con un peso promedio de 200
gramos por muestra. El procedimiento que se siguió fue el siguiente:
- Se pesaron los árboles-muestra seleccionados, posteriormente se tomaron
muestras representativas de cada uno de los componentes (hojas, ramas,
tronco y raíces).
- Las muestras obtenidas se analizaron en laboratorio donde se determinaron los
contenidos de carbono.
b. Componente Agrícola. Para el cultivo agrícola se determinó la biomasa por el
método descrito anteriormente en el componente forestal.
Cuadro 8. Cantidad de Muestras de la Etapa de Muestreo
ESPECIE PARCELA No 1 PARCELA No 2 PARCELA No 3 TOTAL
Cordia alliodora 45 muestras 45 muestras 45 muestras 135 muestras
Musa sp. 80 muestras ********** ********* 80 muestras
Theobroma cacao 160 muestras 160 muestras 160 muestras 480 muestras
Fuente: Grupo de Trabajo
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
59
8.1.2 Determinación del Contenido de Carbono en Laboratorio (Método de
Schollenberger)
Este método fue adaptado por el laboratorio de suelos de la Corporación Colombiana
de Investigación Agropecuaria CORPOICA - Tibaitatá para determinación de carbono
total en material vegetal.
8.1.2.1 Principio
Debido a que todo el carbono presente en el tejido vegetal se encuentra en forma
orgánica, este puede ser determinado por el método de Schollenberger que consiste
en la oxidación del elemento por medio del dicromato de potasio (K2Cr2O7) en
presencia de ácido sulfúrico concentrado.
Para facilitar la digestión debe calentarse la muestra hasta obtener una temperatura de
155º C aproximadamente durante 10 minutos.
El exceso de Cr2O7 = es determinado por titulación con solución estándar de FeSO4. La
cantidad de carbono oxidado es calculada cuantificando el Cr2O7 = reducido.
Las siguientes reacciones ilustran el proceso:
Reacción de oxidación del carbono
2K2Cr2O7 + 6C + 16H2SO4 ⇒ 4Cr2(SO4)3 +6CO2 + 4K2SO4 + 16H2O
Reacción de la titulación con FeSO4:
2K2Cr2O7 + 12 FeSO4 +14 H2SO4 ⇒ 2Cr2(SO4)3 + 6Fe2(SO4)3 + 2K2SO4 + 14H2O
8.1.2.2 Reactivos
• Dicromato de potasio (K2Cr2O7)
• Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4)
• Indicador complejo ferroso ortofenantrolina 0.025 M
• solución de sulfato ferroso 0.5 N
8.1.2.3 Procedimiento
Pesar 0.2 gr de K2Cr2O7 y colocarlo en un tubo de ensayo pyrex de 150 ml, agregar
0.015 g de muestra finamente molida y luego 4 ml de H2so4 concentrado y agitar.
Tomar el tubo con unas pinzas y llevarlo a digestión a una temperatura de 155º C
durante 10 minutos y agitar el contenido del tubo. Retirar de la llama y dejar en
reposo el tubo por un período de 10 minutos. Una vez enfriado, pasar el contenido del
tubo a un erlenmeyer de 250 ml con 50 ml de agua destilada hasta completar con un
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
60
frasco lavador 100 ml de contenido. Agregar al contenido 4 gotas de indicador de
ortofenantrolina y titular con la solución de FeSO4 0.5 N, hasta que el color del
contenido presente un cambio de verde brillante a rojo. Llevar un blanco (tubo de
ensayo sin materia orgánica) que contenga la misma cantidad de K2Cr2O7 utilizado en
las muestras.
8.1.2.4 Cálculos
El contenido de carbono en la muestra, es determinado mediante la siguiente ecuación:
% C = ( meq de K2Cr2O7 - meq de FeSO4) x 0.03 x 100
Peso de la muestra
8.1.3 Análisis de Datos.
Con los datos obtenidos se estableció una ponderación del contenido de carbono por
individuo (árbol o planta). De igual manera, estos datos fueron analizados
estadísticamente para establecer posibles diferencias significativas de almacenamiento
de carbono por compartimientos.
Con los datos de biomasa total, biomasa seca total y carbono fijado se diseñaron
ecuaciones de regresión para cada uno de los componentes del sistema agroforestal en
particular.
8.2 ETAPA DE SEGUIMIENTO
Se establecieron parcelas para efectuar un seguimiento a la necromasa generada por
el sistema agroforestal durante un período de un año. El área de éstas parcelas es de
500 m2 (1/20 hectárea). El número de árboles de nogal por parcela es de once
individuos; el número de plantas de plátano es de 28 individuos (a excepción de las
parcelas con edades de diez y trece años en las cuales no hay plantas de plátano, por
lo explicado anteriormente); y el número de plantas de cacao es de 55 individuos.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
61
8.2.1 Estimación de Necromasa.
Se estableció el volúmen de biomasa acumulada dentro de una superficie
representativa de 500 m2 (1/20 de hectárea). Con lo anterior se buscó determinar la
cantidad de carbono que se libera por efecto de la degradación del material vegetal,
sugerido por el análisis del peso del material recogido. La recolección de la biomasa
caduca (necromasa) se efectuó con un intervalo de 3 semanas.
a. Procedimiento de recolección. Se establecieron tres parcelas de seguimiento (5, 10 y
13 años), con el fin de efectuar recolecciones periódicas de necromasa. Las parcelas
inicialmente fueron limpiadas para comenzar el proceso de recolección. Después de
limpiadas las parcelas, se recogió periódicamente la biomasa muerta que caía al suelo
bien sea por senescencia natural o por prácticas de manejo agrícolas o silviculturales.
La necromasa que caía sobre el suelo de las parcelas de recolección, se dejó acumular
durante un período de tres semanas, momento en el cual se procedió a recogerla
mediante el uso de rastrillos; posteriormente fue pesada para establecer la cantidad de
biomasa que el sistema agroforestal en mención pierde por efecto de la dinámica de
pérdida de follaje o por las podas y limpias a que es sometido. El mismo proceso se
repitió a intervalos de tres (3) semanas durante un período de 12 meses (1 año).
Es importante destacar que éste sistema agroforestal en particular es manejado
meticulosamente por la CASA LUKER; por lo cual, se presentaron grandes cantidades
de biomasa en algunos períodos de recolección como consecuencia de las limpiezas
efectuadas al plátano y al cacao, así como a las podas realizadas a los nogales.
8.2.2 Análisis de Datos
Con los datos de necromasa obtenidos, se estableció el volúmen de biomasa que
perdía el sistema para un período de un año y con ellos el carbono que es liberado a la
atmósfera. Este último dato es importante para establecer el almacenamiento neto de
carbono en el sistema agroforestal.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
62
9 RESULTADOS
9.1 FIJACION DE CARBONO
En los análisis efectuados en laboratorio se encontró claramente que la cantidad de
carbono almacenada en la biomasa seca es de aproximadamente el 50% para todas
las especies del sistema agroforestal; valores que corresponden a los reportados en la
literatura. Esto indica, que la mitad del peso de la biomasa anhidra corresponde a este
elemento bioquímico.
Para el caso del suelo, se encontró un alto contenido de carbono (aproximadamente
11% en volúmen) como consecuencia de que dichos suelos presentan altos niveles de
materia orgánica. De igual forma, se presume que tanto la acumulación de necromasa
como la dinámica radicular del sistema agroforestal nogal cafetero - cacao - plátano,
favorecen la incorporación de una mayor cantidad de carbono al suelo, lo cual coincide
con los resultados obtenidos por otros investigadores (López e Ibrahim, 1998)128.
A continuación se detallan las variables estadísticas descriptivas elaboradas por parcela
a través del programa STATGRAPHICS Plus 4.0.
9.1.1 Resumen Estadístico Parcela No 1.
La parcela No 1 (5 años), estaba compuesta por las tres especies mencionadas (nogal
cafetero, cacao y plátano). El contenido promedio de carbono en la biomasa aérea fue
de: 49,42% para el nogal, 49,62% para el cacao y 45.28% para el plátano. La biomasa
subterránea arrojó los siguientes resultados: 49,14% para el nogal, 45,86% para el
cacao y 44.93% para el plátano. En la necromasa se obtuvieron los siguientes datos:
50,59% para el nogal, 43,96% para el cacao y 46.15% para el plátano. Finalmente, el
suelo almacenó la siguiente cantidad de carbono promedio por compartimiento: 8,09%
para el nogal, 10,18% para el cacao y 10.58% para el plátano.
128 LOPEZ, Op. cit, p. 2.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
63
Cuadro 9. Resumen de Variables Estadísticas del Nogal Cafetero - Parcela 1
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZ
A
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 5 57.88 18.56 4.30 52.08 63.1 11.02 -0.30 -0.42
RAMAS MENORES 5 47.71 26.53 5.15 39.9 53.24 13.34 -0.72 0.27
RAMAS MAYORES 5 47.32 10.81 3.28 41.76 49.88 8.12 -1.56 1.31
RAIZ 1 5 47.38 14.45 3.80 42.8 51.73 8.93 -0.02 -1.02
RAIZ 2 5 50.91 59.04 7.68 41.52 62.17 20.65 0.47 0.28
NECROMASA 1 5 49.72 34.37 5.86 42.34 57.34 15.0 0.11 -0.44
NECROMASA 2 5 51.47 19.79 4.44 46.05 55.33 9.28 -0.50 -1.35
TRONCO 5 44.8 12.14 3.48 39.44 48.83 9.39 -0.87 0.70
SUELO 5 8.09 29.27 5.41 0.0 14.38 14.38 -0.59 0.32
Cuadro 10. Resumen de Variables Estadísticas del Cacao - Parcela 1
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZA
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 20 52.93 21.86 4.67 42.34 61.82 19.48 -0.97 1.06
RAMAS MENORES 20 45.73 36.07 6.00 30.97 59.74 28.77 0.00 1.61
RAIZ 1 20 45.83 64.39 8.02 26.33 57.01 30.68 -1.71 0.72
RAIZ 2 20 45.89 67.46 8.21 27.49 55.56 28.07 -1.37 -0.39
NECROMASA 1 20 43.58 41.57 6.44 29.97 62.75 32.78 1.81 3.46
NECROMASA 2 20 44.35 58.56 7.65 23.54 65.13 41.59 0.14 4.10
TRONCO 20 50.20 57.32 7.57 38.74 64.72 25.98 0.81 -0.54
SUELO 20 10.18 5686 7.54 0.0 23.43 23.43 0.24 -1.16
Cuadro 11. Resumen de Variables Estadísticas del Plátano - Parcela 1
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZA
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 10 47.67 51.51 7.17 36.3 57.6 21.3 -0.54 -0.78
RAMAS MENORES 10 46.14 10.05 3.17 42.45 51.68 9.23 0.94 -0.34
RAIZ 1 10 45.93 28.63 5.35 38.62 51.96 13.34 -0.41 -1.17
RAIZ 2 10 43.93 28.24 5.31 36.19 53.59 17.4 0.07 -0.03
NECROMASA 1 10 46.55 15.34 3.91 40.02 52.03 12.01 -0.23 -0.65
NECROMASA 2 10 45.75 32.0 5.65 38.04 56.49 18.45 1.18 0.17
TRONCO 10 42.03 56.73 7.53 27.37 54.98 27.61 -0.39 0.59
SUELO 10 10.58 77.29 8.79 0 28.65 28.65 1.13 0.36
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
64
9.1.2 Resumen Estadístico Parcela No 2.
En la parcela No 2 (10 años), los datos de contenido de carbono promedio en la
biomasa aérea fueron: 50,41% para el nogal y 47,14% para el cacao. En la biomasa
subterránea se obtuvo: 49,23% para el nogal y 46,24% para el cacao. La necromasa
arrojó los siguientes resultados: 46,62% para el nogal y 47,31% para el cacao. Por
último, el suelo almacenó un contenido de carbono promedio de 10,11% para el caso
del nogal y 11% para el caso del cacao.
Cuadro 12. Resumen de Variables Estadísticas del Nogal Cafetero - Parcela 2
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZA
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 5 51.36 27.27 5.22 45.58 59.04 13.46 0.67 -0.05
RAMAS MENORES 5 48.88 6.58 2.56 46.05 51.62 5.57 -0.29 -1.31
RAMAS MAYORES 5 51.66 13.91 3.72 46.98 56.02 9.04 -0.19 -0.86
RAIZ 1 5 49.66 65.23 8.07 42.34 62.98 20.64 1.30 1.05
RAIZ 2 5 48.81 40.95 6.39 41.99 56.49 14.5 -0.12 -1.08
NECROMASA 1 5 47.88 14.24 3.77 41.41 50.92 9.51 -1.64 1.56
NECROMASA 2 5 45.37 58.27 7.63 34.8 53.36 18.56 -0.30 -0.47
TRONCO 5 49.74 20.89 4.57 45.12 54.88 9.76 0.13 -1.31
SUELO 5 10.11 57.25 7.56 1.18 20.3 19.12 0.34 -0.51
Cuadro 13. Resumen de Variables Estadísticas del Cacao - Parcela 2
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZA
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 20 47.71 74.85 8.65 28.88 61.94 33.06 -1.09 0.00
RAMAS MENORES 20 46.54 43.45 6.59 32.48 56.4 23.92 -0.92 0.24
RAIZ 1 20 46.11 62.36 7.89 34.1 61.13 27.03 0.60 -0.71
RAIZ 2 20 46.37 47.97 6.92 34.91 57.42 22.51 -0.10 -1.19
NECROMASA 1 20 46.79 11.56 3.40 38.86 51.5 12.64 -1.53 0.41
NECROMASA 2 20 47.84 17.18 4.14 40.48 55.56 15.08 -0.56 -0.29
TRONCO 20 47.17 50.83 7.12 33.87 59.74 25.87 0.04 -0.33
SUELO 20 11.00 39.04 6.24 0.0 20.99 20.99 -0.16 -1.03
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
65
9.1.3 Resumen Estadístico Parcela No 3.
La parcela No 3 (13 años), presentó los siguientes contenidos de carbono en
promedio; biomasa aérea: 49,02% para el nogal y 48,04% para el cacao; biomasa
subterránea: 46,63% para el nogal y 49,62% para el cacao; necromasa: 45.47% para
el nogal y 44,83% para el cacao; y el suelo: 19,74% para el nogal y 7,17% para el
cacao.
Cuadro 14. Resumen de Variables Estadísticas del Nogal Cafetero - Parcela 3
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZA
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 5 51.47 2.20 1.48 50.22 53.47 3.25 0.67 -1.06
RAMAS MENORES 5 43.33 40.10 6.33 32.36 48.14 15.78 -1.73 1.73
RAMAS MAYORES 5 50.78 14.27 3.77 47.44 55.56 8.12 0.58 -1.28
RAIZ 1 5 47.69 8.54 2.92 43.73 50.22 6.49 -0.64 -0.96
RAIZ 2 5 45.58 39.62 6.29 40.48 54.63 14.15 0.82 -0.65
NECROMASA 1 5 45.25 31.36 5.60 40.71 53.24 12.53 0.80 -0.70
NECROMASA 2 5 45.69 6.31 2.51 42.57 49.06 6.49 0.08 -0.30
TRONCO 5 50.50 9.26 3.04 47.9 55.1 7.2 0.86 -0.04
SUELO 5 19.74 13.76 3.70 15.89 24.24 8.35 -0.10 -1.05
Cuadro 15. Resumen de Variables Estadísticas del Cacao - Parcela 3
ESTRUCTURAS
REPETICIONES
PROMEDIO
VARIANZA
DESVIACION
ESTANDAR
VALOR
MINIMO
VALOR
MAXIMO
RANGO
SESGO
ESTANDAR
KURTOSIS
ESTANDAR
HOJAS 20 48.69 32.54 5.70 34.91 57.42 22.51 -0.71 0.30
RAMAS MENORES 20 47.02 39.55 6.28 35.96 59.16 23.2 0.29 -0.44
RAIZ 1 20 49.10 26.55 5.15 39.09 57.65 18.56 -0.26 -0.62
RAIZ 2 20 50.14 47.32 6.87 36.77 67.74 30.97 0.64 1.13
NECROMASA 1 20 43.97 35.09 5.92 32.24 51.96 19.72 -0.64 -0.56
NECROMASA 2 20 45.69 56.82 7.53 25.25 60.43 35.18 -1.06 1.74
TRONCO 20 48.42 34.33 5.85 35.14 58.46 23.32 -0.51 0.02
SUELO 20 7.17 20.33 4.50 0.0 16.93 16.93 0.36 -0.16
De la anteriores tablas, se puede inferir que existen grandes diferencias entre la
biomasa vegetal y el suelo en cuanto a la proporción de carbono almacenado en cada
uno de ellos, independientemente de la edad o especie en que se halla tomado la
muestra. No obstante, se puede demostrar, que existe un gran interacción entre las
especies que componen el sistema agroforestal y el suelo, puesto que los altos
contenidos de carbono almacenado en este ultimo son el producto del constante y
abundante flujo de este elemento aportado por la biomasa vegetal.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
66
9.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Los resultados obtenidos en los muestreos de contenido de carbono fueron procesados
de acuerdo a un diseño de muestra anidado, asumiendo factores aleatorios. A partir de
esta estructura de diseño de muestra, se estimaron los respectivos componentes de
varianza que permitieron probar cada estrato de evaluación con su respectivo error.
Como parte de la validación del modelo se realizaron pruebas de homogeneidad de
varianza para los estratos evaluados (método de Levene). Como resultado de este
análisis se detecto que el muestreo hecho para los árboles, arbustos y plantas;
necesitaban de un ajuste en sus varianzas, para cual se procedió a utilizar la
transformación box-cox, el cual es un procedimiento estadístico que permite
transformar valores para un serie de transformaciones dadas sin que se incurra en un
cambio brusco en la escala de valores, y se define como:
Y1= { (Y + c)λ - 1} / λ
en donde el lambda (λ) utilizado fue igual a 0,5 que corresponde con la transformación
de raíz cuadrada. Se utilizó esta transformación puesto que es la única familia de
transformaciones que corrigen los posibles valores de 0, con el propósito de no incurrir
en errores o indeterminaciones, lo cual es reflejado en una mejor estabilidad en las
varianzas.
Como parte de las pruebas de comparación de medias se utilizaron dos
procedimientos, slice y pdiff del programa SAS; con el primero, se buscaba de manera
global, mirar, como cada estrato inferior (p.e. estructuras) se comportaba en cada
estrato superior (por ejemplo, compartimiento). Luego de detectar diferencias a este
nivel se procedió a identificar en que comparación de los niveles inferiores esta la
diferencia (esta segunda prueba corresponde a las pruebas de t).
Para efectos de la presente investigación se evaluó de forma independiente el
compartimiento “suelo”, puesto que los valores obtenidos no pueden ser analizados
conjuntamente con los datos de la biomasa vegetal, ya que se incurriría en errores
estadísticos elementales como promedios y desviaciones estándar; por lo tanto, el
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
67
análisis de varianzas se efectuó evaluando por aparte la biomasa vegetal y el suelo, los
cuales arrojaron los siguientes resultados:
Cuadro 16. Análisis de Varianza para Árboles, Arbustos y Plantas
FUENTE
GL
SUMA DE CUADRADOS
TIPO III
CUADRADO MEDIO
VALOR F
Pr >>>> F
Edad
2
0.1934
0.0967
0.14
0.8737
Especie (Edad)
4
7.0932
1.7733
2.48
0.0438
Compartimiento (Edad* Esp.)
14
20.9417
1.4958
2.09
0.0117
Estructura. (Edad * Esp.* Comp.)
14
25.5502
1.8250
2.55
0.0017
Cuadro 17. Análisis de Varianza para Suelo
FUENTE
GL
SUMA DE CUADRADOS
TIPO III
CUADRADO MEDIO
VALOR F
Pr >>>> F
Edad
2
148.2955
74.1477
1.75
0.1806
Especie (Edad)
4
657.3024
164.3256
3.88
0.0063
Los anteriores análisis de varianza, indican que no existen diferencias significativas en
cuanto a contenido de carbono por efecto de las edades, especies y compartimientos.
En el caso de las estructuras (hojas, ramas, tronco, raíz y mantillo), si se encontraron
diferencias significativas.
Esto permite señalar que la proporción de carbono fijado es constante
independientemente de la edad de la plantación. Para el caso de las especies se
deduce que el carbono almacenado se fija en la misma proporción en cualquiera de las
especies estudiadas, lo que ratifica que todas las especies vegetales están compuestas
en un 50% de carbono teniendo como base su peso anhidro. Los compartimientos
(biomasa aérea, biomasa subterránea y necromasa) tampoco mostraron variaciones en
cuanto al contenido promedio de carbono fijado.
Las principales diferencias se observaron en las estructuras vegetales correspondientes
a las hojas de las especies nogal cafetero y cacao en la parcela de cinco años, las
cuales contenían una proporción promedio de carbono por encima del 50% del peso
seco (57,88% y 52,93% respectivamente), probablemente debido a un moderado
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
68
exceso de ciertas cantidades de muestra de hojas empleadas en laboratorio para
establecer el contenido de carbono.
El análisis de varianza para el compartimiento suelo, se efectuó a nivel de edades y de
especies, el cual demostró que no existen diferencias significativas entre edades, pero
si las hay entre especies. Esto último es debido posiblemente a la mayor acumulación
de necromasa en el área perimetral del nogal con respecto a la del cacao. De forma
periódica el cacao, es sometido a un proceso de solarización del suelo (exposición al
sol) en donde se efectúa una limpieza de la hojarasca para facilitar la acción directa de
los rayos solares sobre el terreno. Esto posiblemente favorece la dinámica de oxidación
del material orgánico del suelo y con ello una mayor pérdida de carbono hacia la
atmósfera.
9.3 GENERACION DE MODELOS A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESIÓN
Se diseñaron ecuaciones alométricas para las especies nogal cafetero y cacao,
tomando como variable independiente el DAP. Las variables dependientes empleadas
fueron: biomasa total (BT), biomasa seca (BS) y carbono almacenado (C). Mediante el
uso del programa estadístico SAS, se evaluaron todos los modelos lineales y en cada
caso se eligieron las ecuaciones con mejor ajuste teniendo en cuenta la coherencia
biológica del modelo, el coeficiente de determinación (R), el coeficiente de
determinación ajustado (R2-ajustado), la desviación estándar (S) y la prueba de F.
Para todos los análisis se comprobaron que existen varianzas homogéneas (> 0.05).
Para corroborar lo anterior, se comprobaron los análisis con la prueba de Shapiro -
Wilk, la cual siguió siendo homogénea (> 0.01). También se cumplió el test de
normalidad para todos las ecuaciones diseñadas.
A partir de los valores simulados de cada uno de los modelos y teniendo solamente en
cuenta la biomasa total del plátano129, se obtuvo la cantidad de biomasa potencial que
puede generar el sistema agroforestal.
129 Para el caso de la especie Musa sp. (plátano), no se efectuaron ecuaciones de regresión debido a que su corto ciclo vegetativo hace innecesario el uso de dichos modelos para estimar la biomasa generada por el mismo. Se debe recordar que en promedio una planta de plátano posee un período de vida de quince meses (1,25 años), lo cual facilita el calculo de la biomasa generada anualmente a través de mediciones directas hechas en campo y con ello la estimación de la biomasa seca y el carbono almacenado.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
69
9.3.1 Ecuaciones alométricas para el nogal cafetero (Cordia alliodora)
Para el diseño de las ecuaciones de regresión del nogal cafetero se tuvieron en cuenta
las mediciones directas de biomasa efectuadas en campo a través del muestreo
destructivo. Las mediciones realizadas en las parcelas de 5, 10 y 13 años, arrojaron los
siguientes datos de DAP, altura y de biomasa aérea total.
Cuadro 18. Datos dasonométricos para el nogal cafetero
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
ALTURA
(mts)
BIOMASA
FUSTE
(Kg)
BIOMASA
RAMAS
(Kg)
BIOMASA
HOJAS Y RAMAS
MENORES
(Kg)
BIOMASA
TOTAL
(Kg)
1 5 años 21.32 17.5 474.5 53.5 72.5 600.5
2 5 años 31.2 16.5 478 133.5 195 806.5
3 5 años 25.78 16 318.5 44 79 441.5
4 5 años 29.92 15.5 446.5 75 81.5 603
5 5 años 26.1 16 379.5 168.5 165 713
6 10 años 27.05 18.9 341 81 61 483
7 10 años 35.01 19.4 814 88 99 1001
8 10 años 34.69 20.5 534 135 68 737
9 10 años 28.64 20 409 67 85 561
10 10 años 28.64 19.5 329 85 33 447
11 13 años 43.3 22 893 216 448 1557
12 13 años 36.65 22.1 842.5 72.5 13.5 928.5
13 13 años 34.06 22.2 619 453 106 1178
14 13 años 29.92 17.2 428.5 128.5 95 652
15 13 años 36.92 19.2 765.5 51 107 923.5
Fuente: Autores, 2000.
Se estableció el Factor de Expansión de Biomasa (FEB) para esta especie teniendo en
cuenta la biomasa total y la del fuste. El FEB es definido como la relación de la
biomasa total sobre la biomasa del fuste130. Los valores FEB de cada árbol fueron
promediados arrojando un valor de 1.44 para la especie Cordia alliodora, lo cual
indica que el 70% de la biomasa aérea del árbol se concentra en el fuste, mientras que
el 30% restante lo constituyen las ramas y hojas. Este dato coincide con valores
reportados para plantaciones como por ejemplo el del proyecto Scolel Té en donde
hallaron una proporción biomasa total/ biomasa del fuste de 1.4131.
La biomasa subterránea fue hallada a través de la proporción raíz / fuste (R/F), tal y
como lo plantea Brown (1997)132. De igual forma, Brown (1997) sostiene que “la
130 SEGURA, Op. cit. p. 25. 131 Consultar en : http://www.eccm.uk.com/planvivo/spanish/FCP4e.html 132 BROWN, Op. cit., p. 17.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
70
biomasa radicular varia considerablemente entre bosques tropicales debido
principalmente a las características climáticas y edáficas (Brown y Lugo, 1982; Sanford
y Cuevas, 1996)”133. Esto incluso se hace extensivo a los bosques plantados. Andrade e
Ibrahim (2001), sostienen que “la biomasa de raíces puede estimarse básicamente por
dos procedimientos: 1) medición directa y 2) uso de relaciones de biomasa de raíces
obtenidos en la literatura”134.
La biomasa subterránea puede fluctuar entre un 4% a un 230% con respecto a la
biomasa aérea. Para la presente investigación se asumió una proporción raíz / fuste de
0.15, puesto que es el valor promedio que la literatura reporta para plantaciones de
árboles, tales como la de los robles en Gran Bretaña135.
A partir del cuadro 18. se obtuvieron los valores correspondientes a la biomasa
subterránea y se corrigió la biomasa total.
Cuadro 19. Biomasa Total Corregida para el Nogal Cafetero
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
ALTURA
(mts)
BIOMASA FUSTE
(Kg)
BIOMASA RADICULAR
(Kg)
BIOMASA
TOTAL
(Kg)
BIOMASA
TOTAL
CORREGIDA
(Kg)
1 5 años 21.32 17.5 474.5 71.17 600.5 671.67
2 5 años 31.2 16.5 478 71.7 806.5 877.9
3 5 años 25.78 16 318.5 47.77 441.5 489.27
4 5 años 29.92 15.5 446.5 66.97 603 669.97
5 5 años 26.1 16 379.5 56.92 713 769.92
6 10 años 27.05 18.9 341 51.15 483 534.15
7 10 años 35.01 19.4 814 122.1 1001 1123.1
8 10 años 34.69 20.5 534 80.1 737 817.1
9 10 años 28.64 20 409 61.35 561 622.35
10 10 años 28.64 19.5 329 49.35 447 496.35
11 13 años 43.3 22 893 133.95 1557 1690.95
12 13 años 36.65 22.1 842.5 126.37 928.5 1054.87
13 13 años 34.06 22.2 619 92.85 1178 1270.85
14 13 años 29.92 17.2 428.5 64.27 652 716.27
15 13 años 36.92 19.2 765.5 114.82 923.5 1038.32
FUENTE: Autores, 2000.
9.3.1.1 Ecuación de crecimiento para Cordia alliodora
Con los diámetros obtenidos de nogales de diferentes edades, se procedió a construir
una ecuación de crecimiento que permitiera estimar el incremento diamétrico con
respecto al tiempo. Los datos evaluados se muestran en el cuadro 20.
133 BROWN, Op. cit., p. 17. 134 ANDRADE, H e IBRAHIM M. Op. Cit. 135 Consultar en : http://www.eccm.uk.com/planvivo/spanish/FCP4e.html
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
71
Cuadro 20. Valores de DAP por Edad para Cordia alliodora
EDAD
(años)
DAP
(cms)
2 8,57
3 13,45
6 18,21
9 26,45
11 26,27
12 32,37
14 37,56
15 36,90
A partir de los anteriores valores se obtuvo la siguiente ecuación de crecimiento para el
nogal cafetero:
Ecuación 1.
D = 54,1641*(1 - e- 0,0749 *t ), donde,
D = Diámetro (cms)
t = tiempo en años
Esta ecuación permite estimar el diámetro que logrará un árbol de nogal cafetero en
un determinado período de tiempo según las condiciones de manejo efectuadas en la
GRANJA LUKER. Los incrementos diamétricos proyectados, para un período de quince
años son los siguientes:
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
72
Cuadro 21. Diámetros Estimados de Cordia alliodora a Partir de la Ecuación de Crecimiento
TIEMPO
(años)
DAP
(cms)
0 0
1 3.91
2 7.54
3 10.90
4 14.02
5 16.92
6 19.61
7 22.10
8 24.41
9 26.56
10 28.55
11 30.40
12 32.12
13 33.71
14 35.18
15 36.55
Fuente: Autores, 2001.
9.3.1.2 Biomasa Total
Para diseñar la ecuación alométrica correspondiente a la biomasa total, se tomaron los
valores corregidos (ver cuadro No 19), los cuales fueron correlacionados con el DAP
para establecer la dinámica de generación de biomasa a partir de un determinado
diámetro. El modelo que mejor ajustó los datos fue de tipo cuadrático, pero presentó
una alta desviación estándar (150), probablemente debido a las grandes fluctuaciones
en términos de biomasa que presentaron cada uno de los individuos muestreados.
BIOMASA TOTAL REAL DE Cordia alliodora
0200400600800
10001200140016001800
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
DAP (cms)
BIO
MA
SA G
ENER
AD
A (K
g)
Figura 3. Biomasa real de Cordia alliodora obtenida a partir de datos en campo
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
73
La ecuación resultante fue la siguiente:
Ecuación 2.
BT = 0,8501 * D2, donde,
BT = Biomasa Total (Kg)
D = Diámetro a la altura del pecho (cms).
El coeficiente de Determinación (R) fue de 0,96; el coeficiente de Determinación
ajustado (R2) fue de 0,96.
BIOMASA TOTAL DE Cordia alliodora ESTIMADA A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESION
0,00200,00400,00600,00800,00
1000,001200,001400,001600,001800,00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DAP (cms)
BIO
MAS
A TO
TAL
(Kg)
Figura 4. Biomasa simulada para Cordia alliodora a partir de Ecuaciones de Regresión
9.3.1.3 Biomasa Seca
Para estimar la biomasa seca a partir de las ecuaciones de regresión, se tuvieron en
cuenta conceptos tales como la densidad básica (peso especifico), así como la relación
peso seco sobre peso húmedo (Ps/Ph).
La densidad básica promedio de la madera de Cordia alliodora es de 0,5 Tn/m3, no
obstante, Brown (1997), reporta hasta cuatro densidades básicas para esta especie136.
Las probetas analizadas en laboratorio dieron como resultado una densidad básica de
0,42 Tn/m3.
136 Se remite a los interesados, consultar el apéndice 1 del manual “Estimating Biomass and Biomass Change of Tropical Forests. A Primer” de Sandra Brown, donde se recopila las densidades básicas de cientos de especies tropicales de África, América y Asia.
Biomasa Real Biomasa simulada
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
74
Sin embargo, vale la pena señalar que a las estructuras no leñosas tales como las
ramas pequeñas y las hojas, no se les puede aplicar el concepto de densidad básica
para establecer el peso seco, puesto que en la mayoría de los casos no siempre son
coincidentes; por lo tanto, es necesario establecer la relación entre peso seco sobre
peso húmedo a partir de la toma de muestras de estas estructuras. En esta
investigación, se obtuvo una relación peso seco/ peso húmedo de 0,68 para las hojas y
ramas menores. Coincidencialmente también se obtuvo una relación peso seco/peso
húmedo de 0,42 para las probetas analizadas, es decir, que la densidad básica de
madera de Cordia alliodora obtenida, fue igual a la relación peso seco/peso húmedo
de la misma.
Teniendo en cuenta lo anterior, se procedió a multiplicar cada una de las estructuras
(fuste, raíz, ramas grandes, ramas menores y hojas) por la relación peso seco sobre
peso húmedo obtenida para cada una de ellas.
En el cuadro 22 se muestran los valores de Biomasa seca total correspondientes a un
determinado diámetro. La figura 4 muestra la dispersión de los puntos según los
anteriores valores.
Cuadro 22. Biomasa Seca para el Nogal Cafetero
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
ALTURA
(mts)
BIOMASA
SECA FUSTE
(Kg)
BIOMASA
SECA
SUBTERRANEA
(Kg)
BIOMASA
RAMAS
MAYORES
(Kg)
BIOMASA SECA
HOJAS Y RAMAS
MENORES
(Kg)
BIOMASA
SECA
TOTAL
(Kg)
1 5 años 21.32 17.5 199.29 29.89 22.47 38.42 290.08
2 5 años 31.2 16.5 200.76 30.11 56.07 103.35 390.29
3 5 años 25.78 16 133.77 20.06 18.48 41.87 214.19
4 5 años 29.92 15.5 187.53 28.12 31.5 43.19 290.35
5 5 años 26.1 16 159.39 23.9 70.77 87.45 341.52
6 10 años 27.05 18.9 143.22 21.48 34.02 32.33 231.05
7 10 años 35.01 19.4 341.88 51.28 36.96 52.47 482.59
8 10 años 34.69 20.5 224.28 33.64 56.7 36.04 350.66
9 10 años 28.64 20 171.78 25.76 28.14 45.05 270.74
10 10 años 28.64 19.5 138.18 20.72 35.7 17.49 212.10
11 13 años 43.3 22 375.06 56.26 90.72 237.44 759.48
12 13 años 36.65 22.1 353.85 53.07 30.45 7.15 444.53
13 13 años 34.06 22.2 259.98 38.99 190.26 56.18 545.42
14 13 años 29.92 17.2 179.97 26.99 53.97 50.35 311.29
15 13 años 36.92 19.2 321.51 48.22 21.42 56.71 447.87
FUENTE: Autores, 2000.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
75
BIOMASA SECA DE Cordia alliodora
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
DAP (cms)
BIO
MA
SA S
ECA
(Kg)
Figura 5. Biomasa seca para Cordia alliodora obtenida a partir de datos en campo
Al realizar el análisis de regresión, la siguiente ecuación cuadrática fue la que mejor
ajusto los datos presentando un coeficiente de determinación ( R) de 0.96; y un
coeficiente de determinación ajustado ( R2 ) de 0.96. La desviación estándar fue de
67,02.
Ecuación 3.
BS = 0,37 * D2, donde,
BS = Biomasa Seca (Kg).
D = Diámetro a la Altura del Pecho (cms).
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
76
BIOMASA SECA DE Cordia alliodora ESTIMADA A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESION
0,00100,00200,00300,00400,00500,00600,00700,00800,00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DAP (cms)
BIO
MA
SA S
ECA
(Kg)
Figura 6. Biomasa seca simulada de Cordia alliodora a partir de Ecuaciones de Regresión
9.3.1.4 Carbono Fijado
Teniendo en cuenta que el 50% de la materia vegetal seca corresponde al elemento
carbono, se tomaron los valores totales de biomasa seca y fueron multiplicados por 0.5
para efectuar la conversión a carbono fijado. El siguiente cuadro (23) ilustra este
procedimiento.
Cuadro 23. Carbono Fijado por el Nogal Cafetero
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
ALTURA
(mts)
BIOMASA
SECA
TOTAL
(Kg)
CARBONO FIJADO
(Kg)
1 5 años 21.32 17.5 290.08 145.04
2 5 años 31.2 16.5 390.29 195.14
3 5 años 25.78 16 214.19 107.09
4 5 años 29.92 15.5 290.35 145.17
5 5 años 26.1 16 341.52 170.76
6 10 años 27.05 18.9 231.05 115.52
7 10 años 35.01 19.4 482.59 241.29
8 10 años 34.69 20.5 350.66 175.33
9 10 años 28.64 20 270.74 135.37
10 10 años 28.64 19.5 212.10 106.05
11 13 años 43.3 22 759.48 379.74
12 13 años 36.65 22.1 444.53 222.26
13 13 años 34.06 22.2 545.42 272.71
14 13 años 29.92 17.2 311.29 155.64
15 13 años 36.92 19.2 447.87 223.93
FUENTE: Autores, 2000.
Biomasa Real Biomasa simulada
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
77
CARBONO FIJADO POR Cordia alliodora
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50DAP (cms)
CA
RB
ON
O F
IJA
DO
(Kg)
Figura 7. Carbono fijado por Cordia alliodora a partir de la Biomasa Seca obtenida en campo
La siguiente ecuación cuadrática fue la que mejor ajusto los datos con un coeficiente
de determinación ( R ) de 0,96 y un coeficiente de determinación ajustado ( R2 ) de
0,96. La desviación estándar fue de 33,51.
Ecuación 4.
C = 0,185 * D2, donde,
C = Carbono Almacenado (Kg).
D = Diámetro a la Altura del Pecho (cms).
CARBONO FIJADO POR Cordia alliodora A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESION
0,0050,00
100,00150,00200,00250,00300,00350,00400,00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
DAP (cms)
CA
RB
ON
O F
IJA
DO
(Kg)
Figura 8. Carbono fijado por Cordia alliodora a partir de Ecuaciones de Regresión
Biomasa Real Biomasa simulada
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
78
Al efectuarse las correlaciones entre el DAP (variable independiente) y las variables
Biomasa Total (BT), Biomasa Seca (BS) y Carbono Almacenado (CA), el modelo que
mejor ajustó los datos fue de tipo cuadrático (Y = aX + bX + cX2). Los altos
Coeficientes de Determinación obtenidos, permiten señalar que las ecuaciones
diseñadas pueden usarse para calcular cada una de las variables ya mencionadas.
Cuadro 24. Ajuste de Modelos para Estimar Biomasa Total, Seca y Carbono Fijado en Función del
Diámetro de la Especie Cordia alliodora
CONCEPTO
ECUACION
R2
Pr >>>> F
DESVIACIÓN
ESTANDAR
BIOMASA TOTAL
BT = 0,8501 * D2
0,96
<.0001
150
BIOMASA SECA
BS = 0,37 * D2
0,96
<.0001
67,02
CARBONO FIJADO
C = 0,185 * D2
0,96
<.0001
33,51
Fuente: Autores, 2001.
9.3.2 Ecuaciones Alométricas para el Cacao ( Theobroma cacao L.)
Al igual que en el nogal cafetero, los valores de biomasa fueron obtenidos a través de
la medición directa de los individuos seleccionados. Conforme al diseño experimental,
se tomaron 20 individuos por parcela los cuales arrojaron los siguientes datos.
Cuadro 25. Datos Dasonométricos para el Cacao
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
BIOMASA
FUSTE
(Kg)
BIOMASA
HOJAS Y
RAMAS
(Kg)
BIOMASA
TOTAL
(Kg)
1 5 años 8,1 5,15 17,35 22,5
2 5 años 7,2 4,07 17,93 22
3 5 años 5,8 2,64 15,36 18
4 5 años 7,9 4,90 16,10 21
5 5 años 7,6 4,54 22,46 27
6 5 años 9 6,36 16,64 21
7 5 años 8 5,03 21,97 27
5 años 5,4 2,29 20,71 23
9 5 años 7,1 3,96 12,54 16,5
10 5 años 6 2,83 0,17 3
11 5 años 5 1,96 1,04 3
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
79
12 5 años 7,1 3,96 9,04 13
13 5 años 9,5 7,09 5,91 13
14 5 años 7,4 4,30 9,20 13,5
15 5 años 7,5 4,42 1,08 5,5
16 5 años 7,8 4,78 0,22 5
17 5 años 7,8 4,78 1,72 6,5
18 5 años 4 1,26 1,14 2,4
19 5 años 7,3 4,19 43,81 48
20 5 años 7,9 4,90 37,10 42
21 10 años 8,7 7,73 7,27 15
22 10 años 8,5 7,38 9,62 17
23 10 años 8,1 6,70 8,30 15
24 10 años 9 8,27 7,73 16
25 10 años 8,8 7,91 7,09 15
26 10 años 9,2 8,64 7,36 16
27 10 años 8,5 7,38 7,62 15
28 10 años 8,7 7,73 3,77 11,5
29 10 años 4 1,63 1,37 3
30 10 años 11,2 12,81 1,19 14
31 10 años 10,2 10,62 21,38 32
32 10 años 10,6 11,47 15,53 27
33 10 años 7,9 6,37 3,63, 10
34 10 años 8 6,53 13,47 20
35 10 años 14 9,24 1,26 10,5
36 10 años 10 5,50 1,50 7
37 10 años 10 10,21 10,79 21
38 10 años 8 6,53 1,47 8
39 10 años 8,8 7,91 21,59 29,5
40 10 años 10,1 10,42 9,58 20
41 13 años 14,2 22,17 29,33 51,5
42 13 años 10 11 30 41
43 13 años 10,9 13,06 25,94 39
44 13 años 15 24,74 30,26 55
45 13 años 16 28,15 30,35 58,5
46 13 años 10,4 11,86 49,11 61
47 13 años 15 24,74 37,26 62
48 13 años 11,1 13,55 25,45 39
49 13 años 8,5 7,94 30,06 38
50 13 años 22 57,02 20,98 78
51 13 años 17,2 20,91 2,59 23,5
52 13 años 6 4,24 9,76 14
53 13 años 22,2 58,06 65,94 124
54 13 años 24 67,86 174,14 242
55 13 años 20 47,12 25,88 73
56 13 años 5 2,95 13,05 16
57 13 años 22,7 60,71 74,79 135,5
58 13 años 20,9 57,46 25,54 77
59 13 años 8,5 8,51 14,49 23
60 13 años 9 9,54 17,46 27
Fuente: Autores, 2001.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
80
9.3.2.1 Ecuación de crecimiento para Theobroma cacao L
A partir de los datos de DAP, se desarrolló una ecuación de crecimiento para el cacao.
Los datos evaluados fueron los siguientes:
Cuadro 26. Valores de DAP por edad para Theobroma cacao L
EDAD
(años)
DAP
(cms)
2 3,36
3 4,82
5 7,34
6 7,90
9 8,83
11 10,10
13 12,34
40 20,50
Fuente: Autores, 2001.
Ecuación 5.
D = 21,7437*(1 - e-0,0661* t ), donde,
D = Diámetro (cms).
t = tiempo en años.
La proyección diamétrica para un arbusto de cacao en un período de quince años es la
siguiente: Cuadro 27. Diámetros estimados de Theobroma cacao L a partir de la ecuación de crecimiento
TIEMPO
(años)
DAP
(cms)
0 0
1 1,39
2 2,69
3 3,91
4 5,05
5 6,12
6 7,12
7 8,06
8 8,93
9 9,75
10 10,52
11 11,24
12 11,91
13 12,54
14 13,13
15 13,68
Fuente: Autores, 2001.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
81
9.3.2.2 Biomasa Total
Para desarrollar la ecuaciones alométricas correspondiente al cacao, se tomaron las
variables DAP y Biomasa Total para el análisis de regresión. Al igual que para el nogal,
se corrigió la biomasa total añadiendo la proporción correspondiente a la biomasa
subterránea (raíces), la cual se asumió en un 15% con respecto a la biomasa del fuste.
También se calculo el Factor de Expansión de Biomasa (FEB), el cual arrojó un valor
promedio de 3 para esta especie. Lo anterior indica que el 33,33% de la biomasa total
del cacao se concentra en su fuste y el 66,66% restante corresponde a las ramas y
hojas.
Cuadro 28. Biomasa Corregida para el Cacao
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
BIOMASA
FUSTE
(Kg)
BIOMASA
HOJAS Y
RAMAS
(Kg)
BIOMASA
TOTAL
(Kg)
BIOMASA
SUBTERRANEA
(kg)
BIOMASA
CORREGIDA
(Kg)
1 5 años 8,1 5,15 17,35 22,5 0.77 23.27
2 5 años 7,2 4,07 17,93 22 0.61 22.61
3 5 años 5,8 2,64 15,36 18 0.40 18.40
4 5 años 7,9 4,90 16,10 21 0.74 21.74
5 5 años 7,6 4,54 22,46 27 0.68 27.68
6 5 años 9 6,36 16,64 21 0.95 21.95
7 5 años 8 5,03 21,97 27 0.75 27.75
8 5 años 5,4 2,29 20,71 23 0.34 23.34
9 5 años 7,1 3,96 12,54 16,5 0.59 17.09
10 5 años 6 2,83 0,17 3 0.42 3.42
11 5 años 5 1,96 1,04 3 0.29 3.29
12 5 años 7,1 3,96 9,04 13 0.59 13.59
13 5 años 9,5 7,09 5,91 13 1.06 14.06
14 5 años 7,4 4,30 9,20 13,5 0.65 14.15
15 5 años 7,5 4,42 1,08 5,5 0.66 6.16
16 5 años 7,8 4,78 0,22 5 0.72 5.72
17 5 años 7,8 4,78 1,72 6,5 0.72 7.22
18 5 años 4 1,26 1,14 2,4 0.19 2.59
19 5 años 7,3 4,19 43,81 48 0.63 48.63
20 5 años 7,9 4,90 37,10 42 0.74 42.74
21 10 años 8,7 7,73 7,27 15 1.16 16.16
22 10 años 8,5 7,38 9,62 17 1.11 18.11
23 10 años 8,1 6,70 8,30 15 1 16
24 10 años 9 8,27 7,73 16 1.24 17.24
25 10 años 8,8 7,91 7,09 15 1.19 16.19
26 10 años 9,2 8,64 7,36 16 1.30 17.30
27 10 años 8,5 7,38 7,62 15 1.11 16.11
28 10 años 8,7 7,73 3,77 11,5 1.16 12.66
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
82
29 10 años 4 1,63 1,37 3 0.25 3.25
30 10 años 11,2 12,81 1,19 14 1.92 15.92
31 10 años 10,2 10,62 21,38 32 1.59 33.59
32 10 años 10,6 11,47 15,53 27 1.72 28.72
33 10 años 7,9 6,37 3,63, 10 0.96 10.96
34 10 años 8 6,53 13,47 20 0.98 20.98
35 10 años 14 9,24 1,26 10,5 1.39 11.89
36 10 años 10 5,50 1,50 7 0.82 7.82
37 10 años 10 10,21 10,79 21 1.53 22.53
38 10 años 8 6,53 1,47 8 0.98 8.98
39 10 años 8,8 7,91 21,59 29,5 1.19 30.69
40 10 años 10,1 10,42 9,58 20 1.56 21.56
41 13 años 14,2 22,17 29,33 51,5 3.33 54.83
42 13 años 10 11 30 41 1.65 42.65
43 13 años 10,9 13,06 25,94 39 1.96 40.96
44 13 años 15 24,74 30,26 55 3.71 58.71
45 13 años 16 28,15 30,35 58,5 4.22 62.72
46 13 años 10,4 11,86 49,11 61 1.78 62.78
47 13 años 15 24,74 37,26 62 3.71 65.71
48 13 años 11,1 13,55 25,45 39 2.03 41.03
49 13 años 8,5 7,94 30,06 38 1.19 39.19
50 13 años 22 57,02 20,98 78 8.55 86.55
51 13 años 17,2 20,91 2,59 23,5 3.14 26.64
52 13 años 6 4,24 9,76 14 0.64 14.64
53 13 años 22,2 58,06 65,94 124 8.71 132.71
54 13 años 24 67,86 174,14 242 10.18 252.18
55 13 años 20 47,12 25,88 73 7.07 80.07
56 13 años 5 2,95 13,05 16 0.44 16.44
57 13 años 22,7 60,71 74,79 135,5 9.11 144.61
58 13 años 20,9 57,46 25,54 77 7.72 84.72
59 13 años 8,5 8,51 14,49 23 1.28 24.28
60 13 años 9 9,54 17,46 27 1.43 28.43
Fuente: Autores, 2001.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
83
BIOMASA TOTAL REAL PARA Theobroma cacao L
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
0 5 10 15 20 25 30
DAP (cms)
BIO
MA
SA G
ENER
AD
A (K
g)
Figura 9. Biomasa Total real para cacao obtenida a partir de datos obtenidos en campo
El modelo que mejor ajustó los datos fue de tipo cuadrático, con un coeficiente de
Determinación de ( R ) 0,85 y un coeficiente de Determinación ajustado (R2) de 0,85.
La desviación estándar fue de 20,17. La ecuación obtenida fue la siguiente:
Ecuación 6.
BT = 0,2666 * D2, donde,
BT = Biomasa Total (Kg).
D = Diámetro a la altura del pecho (cms).
BIOMASA TOTAL DE Theobroma cacao L ESTIMADA A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESION
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
0 5 10 15 20 25 30
DAP (cms)
BIO
MA
SA T
OTA
L (K
g)
Figura 10. Biomasa Total de Cacao simulada a partir de Ecuaciones de Regresión
Biomasa Real Biomasa simulada
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
84
9.3.2.3 Biomasa Seca
Para establecer la biomasa seca de la especie Theobroma cacao L, se procedió a
determinar la densidad básica de su madera y la relación peso seco/peso húmedo de
las estructuras no leñosas (hojas y ramas pequeñas). La probetas analizadas, dieron
como resultado una densidad básica de 0,34 Tn/m3 para la madera de cacao, mientras
que la relación peso seco/peso húmedo fue en promedio de 0,6 para las hojas y 0,39
para ramas menores. Los valores de biomasa seca para el fuste se obtuvieron
multiplicando la densidad básica por el volúmen del mismo. Para las estructuras de la
copa (hojas y ramas menores), se empleó la relación peso seco/ peso húmedo, la cual,
fue calculada en 0,49 en promedio137.
Cuadro 29. Biomasa Seca para el Cacao
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
VOLÚMEN
FUSTE
(m3)
BIOMASA
SECA
FUSTE
(Kg)
BIOMASA SECA
HOJAS Y
RAMAS
(Kg)
BIOMASA
SECA
SUBTERRANEA
(Kg)
BIOMASA
SECA
TOTAL
(Kg)
1 5 años 8,1 0.0051 1.75 8.50 0.26 10.51
2 5 años 7,2 0.0040 1.38 8.78 0.21 10.38
3 5 años 5,8 0.0026 0.90 7.53 0.13 8.56
4 5 años 7,9 0.0049 1.67 7.89 0.25 9.80
5 5 años 7,6 0.0045 1.54 11.01 0.23 12.78
6 5 años 9 0.0063 2.16 7.17 0.32 9.66
7 5 años 8 0.0050 1.71 10.77 0.26 12.73
8 5 años 5,4 0.0022 0.78 10.15 0.12 11.04
9 5 años 7,1 0.0039 1.35 6.14 0.20 7.69
10 5 años 6 0.0028 0.96 0.08 0.14 1.19
11 5 años 5 0.0019 0.67 0.51 0.10 1.28
12 5 años 7,1 0.0039 1.35 4.43 0.20 5.98
13 5 años 9,5 0.0070 2.41 2.90 0.36 5.67
14 5 años 7,4 0.0043 1.46 4.51 0.22 6.19
15 5 años 7,5 0.0044 1.50 0.53 0.23 2.26
16 5 años 7,8 0.0047 1.62 0.11 0.24 1.98
17 5 años 7,8 0.0047 1.62 0.84 0.24 2.71
18 5 años 4 0.0012 0.43 0.56 0.06 1.05
19 5 años 7,3 0.0041 1.42 21.47 0.21 23.11
20 5 años 7,9 0.0049 1.67 18.18 0.25 20.09
21 10 años 8,7 0.0077 2.63 3.56 0.39 6.58
22 10 años 8,5 0.0073 2.51 4.72 0.38 7.60
23 10 años 8,1 0.0066 2.28 4.07 0.34 6.69
137 Este valor corresponde al promedio entre la relación peso seco/peso húmedo de las hojas (0,6) y la relación peso seco/ peso húmedo de las ramas (0,39).
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
85
24 10 años 9 0.0082 2.81 3.79 0.42 7.02
25 10 años 8,8 0.0079 2.69 3.48 0.40 6.57
26 10 años 9,2 0.0086 2.94 3.61 0.44 6.98
27 10 años 8,5 0.0073 2.51 3.74 0.38 6.62
28 10 años 8,7 0.0077 2.63 1.85 0.39 4.87
29 10 años 4 0.0016 0.56 0.67 0.08 1.31
30 10 años 11,2 0.0128 4.35 0.58 0.65 5.59
31 10 años 10,2 0.0106 3.61 10.47 0.54 14.63
32 10 años 10,6 0.0114 3.90 7.61 0.59 12.09
33 10 años 7,9 0.0063 2.17 1.78 0.32 4.27
34 10 años 8 0.0065 2.22 6.60 0.33 9.15
35 10 años 14 0.0092 3.14 0.62 0.47 4.23
36 10 años 10 0.0054 1.87 0.74 0.28 2.89
37 10 años 10 0.0102 3.47 5.29 0.52 9.28
38 10 años 8 0.0065 2.22 0.72 0.33 3.27
39 10 años 8,8 0.0079 2.69 10.58 0.40 13.67
40 10 años 10,1 0.0104 3.54 4.70 0.53 8.77
41 13 años 14,2 0.0221 7.54 14.37 0.13 23.04
42 13 años 10 0.0109 3.74 14.70 0.56 19
43 13 años 10,9 0.0130 4.44 12.71 0.67 17.82
44 13 años 15 0.0247 8.41 14.83 0.26 24.50
45 13 años 16 0.0281 9.57 14.87 0.44 25.88
46 13 años 10,4 0.0118 4.04 24.06 0.61 28.71
47 13 años 15 0.0247 8.41 18.26 1.26 27.93
48 13 años 11,1 0.0135 4.61 12.47 0.69 17.77
49 13 años 8,5 0.0079 2.70 14.73 0.41 17.83
50 13 años 22 0.0570 19.39 10.28 2.91 32.58
51 13 años 17,2 0.0209 7.11 1.27 1.07 9.44
52 13 años 6 0.0042 1.44 4.78 0.22 6.44
53 13 años 22,2 0.0580 19.74 32.31 2.96 55.01
54 13 años 24 0.0678 23.07 85.33 3.46 111.86
55 13 años 20 0.0471 16.02 12.68 2.40 31.10
56 13 años 5 0.0029 1 6.40 0.15 7.55
57 13 años 22,7 0.0607 20.64 36.65 3.10 60.39
58 13 años 20,9 0.0514 17.50 12.51 2.62 32.64
59 13 años 8,5 0.0085 2.89 7.10 0.43 10.43
60 13 años 9 0.0095 3.24 8.55 0.49 12.29
Fuente: Autores, 2001.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
86
BIOMASA SECA PRODUCIDA POR Theobroma cacao L
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0 5 10 15 20 25 30DAP (cms)
BIO
MAS
A G
ENER
ADA
(Kg)
Figura 11. Biomasa seca de Cacao obtenida a partir de datos en campo
La ecuación que mejor ajustó los datos fue de tipo cuadrático, con un coeficiente de
Determinación ( R ) de 0,81 y un coeficiente de Determinación ajustado (R2) de 0,81.
La desviación estándar fue de 9,71.
Ecuación 7.
BS = 0,115 * D2, donde,
BS = Biomasa Seca (Kg).
D = Diámetro a la altura del pecho (cms).
BIOMASA SECA DE Theobroma cacao L ESTIMADA A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESION
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0 5 10 15 20 25 30
DAP (cms)
BIO
MA
SA S
ECA
(Kg)
Figura 12. Biomasa seca de Cacao Simulada a partir de Ecuaciones de Regresión
Biomasa Real Biomasa simulada
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
87
9.3.2.4 Carbono Fijado
Para establecer el contenido de carbono fijado por los arbustos de cacao, se multiplicó
los valores de biomasa seca por 0,5 y con los resultados se procedió a diseñar la
ecuación correspondiente.
Cuadro 30. Carbono Fijado por el Cacao
ARBOL
PARCELA
DAP
(cms)
BIOMASA
SECA
TOTAL
(Kg)
CARBONO
FIJADO
(Kg)
1 5 años 8,1 10.51 5.26
2 5 años 7,2 10.38 5.19
3 5 años 5,8 8.56 4.28
4 5 años 7,9 9.80 4.90
5 5 años 7,6 12.78 6.39
6 5 años 9 9.66 4.83
7 5 años 8 12.73 6.37
8 5 años 5,4 11.04 5.52
9 5 años 7,1 7.69 3.85
10 5 años 6 1.19 0.60
11 5 años 5 1.28 0.64
12 5 años 7,1 5.98 2.99
13 5 años 9,5 5.67 2.83
14 5 años 7,4 6.19 3.09
15 5 años 7,5 2.26 1.13
16 5 años 7,8 1.98 0.99
17 5 años 7,8 2.71 1.36
18 5 años 4 1.05 0.53
19 5 años 7,3 23.11 11.55
20 5 años 7,9 20.09 10.05
21 10 años 8,7 6.58 3.29
22 10 años 8,5 7.60 3.80
23 10 años 8,1 6.69 3.34
24 10 años 9 7.02 3.51
25 10 años 8,8 6.57 3.28
26 10 años 9,2 6.98 3.49
27 10 años 8,5 6.62 3.31
28 10 años 8,7 4.87 2.43
29 10 años 4 1.31 0.65
30 10 años 11,2 5.59 2.80
31 10 años 10,2 14.63 7.31
32 10 años 10,6 12.09 6.05
33 10 años 7,9 4.27 2.13
34 10 años 8 9.15 4.58
35 10 años 14 4.23 2.12
36 10 años 10 2.89 1.44
37 10 años 10 9.28 4.64
38 10 años 8 3.27 1.64
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
88
39 10 años 8,8 13.67 6.84
40 10 años 10,1 8.77 4.38
41 13 años 14,2 23.04 11.52
42 13 años 10 19 9.50
43 13 años 10,9 17.82 8.91
44 13 años 15 24.50 12.25
45 13 años 16 25.88 12.94
46 13 años 10,4 28.71 14.36
47 13 años 15 27.93 13.97
48 13 años 11,1 17.77 8.88
49 13 años 8,5 17.83 8.92
50 13 años 22 32.58 16.29
51 13 años 17,2 9.44 4.72
52 13 años 6 6.44 3.22
53 13 años 22,2 55.01 27.51
54 13 años 24 111.86 55.93
55 13 años 20 31.10 15.55
56 13 años 5 7.55 3.77
57 13 años 22,7 60.39 30.19
58 13 años 20,9 32.64 16.32
59 13 años 8,5 10.43 5.21
60 13 años 9 12.29 6.14
Fuente: Autores, 2001.
CARBONO FIJADO POR Theobroma cacao L
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 5 10 15 20 25 30
DAP (cms)
CA
RB
ON
O F
IJA
DO
(Kg)
Figura 13. Carbono fijado por Cacao a partir de la biomasa seca obtenida en campo
La siguiente ecuación cuadrática fue la que mejor ajustó los datos, presentando un
coeficiente de Determinación ( R ) de 0,81; un coeficiente de Determinación ajustado
de 0,81 y una desviación estándar de 4,85.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
89
Ecuación 8.
C = 0,0557 * D2, donde,
C = Carbono fijado (Kg).
D = Diámetro a la altura del pecho (cms).
CARBONO FIJADO POR Theobroma cacao L A PARTIR DE ECUACIONES DE REGRESION
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 5 10 15 20 25 30DAP (cms)
CA
RB
ON
O F
IJA
DO
(Kg)
Figura 14. Carbono fijado por Cacao simulado a través de Ecuaciones de Regresión
Al efectuarse las correlaciones entre el DAP (variable independiente) y las variables
Biomasa Total (BT), Biomasa Seca (BS) y Carbono Almacenado (C), el modelo que
mejor ajustó los datos fue de tipo cuadrático (Y = aX + bX + cX2). Los altos
Coeficientes de Determinación obtenidos, permiten señalar que las ecuaciones
presentan un alto poder explicativo y que pueden usarse para calcular las diferentes
variables.
Cuadro 31. Ajuste de Modelos para Estimar Biomasa Total, Seca y Carbono Fijado en Función del
Diámetro para la Especie Theobroma cacao L
CONCEPTO
ECUACION
R2
Pr >>>> F
DESVIACION
ESTANDAR
BIOMASA TOTAL
BT = 0,2666 * D2
0.85
<.0001
20,17
BIOMASA SECA
BS = 0,115 * D2
0.81
<.0001
9,71
CARBONO FIJADO
C = 0,0557 * D2
0.81
<.0001
4,85
Fuente: Autores, 2001
Biomasa Real Biomasa simulada
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
90
9.3.3 Determinación de Biomasa Total, Biomasa Seca y Carbono Fijado en el
Plátano
Debido a su corto ciclo vegetativo, no se construyeron ecuaciones alométricas para el
plátano. La biomasa total de esta especie se estableció a partir de los muestreos
destructivos hechos en campo, los cuales, arrojaron un peso promedio de 30 Kg por
planta sin tener en cuenta el racimo. El racimo pesa aproximadamente 15 Kg, lo cual
arroja un peso total de 45 Kg por planta en la época de cosecha (15 meses después de
haberse sembrado la planta).
Para estimar la biomasa seca de plátano se tuvo en cuenta el contenido de humedad
del mismo el cual corresponde al 86,4% del peso total, es decir, que el 13,6% restante
corresponde a la biomasa seca (Cayón, 2002)138. Finalmente el carbono fijado equivale
al 50% del valor de la biomasa seca.
9.3.4 Estimación de la Biomasa Total, Biomasa Seca y Carbono Fijado en el
Sistema Agroforestal Nogal cafetero - Cacao – Plátano
Para determinar tanto la cantidad de biomasa como el carbono almacenado en el
sistema agroforestal en su conjunto, se proyectó el crecimiento de las especies Cordia
alliodora y Theobroma cacao L para un período de quince años, mediante la
aplicación de las ecuaciones 1 y 5. Los cuadros 21 y 27, muestran el crecimiento
diamétrico simulado para las especies mencionadas. Con los diámetros resultantes se
aplicaron las correspondientes ecuaciones para determinar la biomasa total, biomasa
seca y carbono fijado obtenidos a partir de dicha variable.
9.3.4.1 Biomasa Total del Sistema Agroforestal
Para establecer la biomasa total generada por el sistema agroforestal nogal cafetero -
cacao - plátano, se aplicaron las ecuaciones 2 y 6, las cuales corresponden a la
biomasa total generada por el nogal cafetero y el cacao, respectivamente. Los valores
obtenidos se multiplicaron por las respectivas densidades de siembra para obtener el
valor total de biomasa generada por componente (200 árboles de nogal por hectárea y
1450 arbustos de cacao por hectárea).
138 Esta información fue suministrada generosamente por el Dr. Gerardo Cayón y el programa de Investigación del plátano pertenecientes a CORPOICA-CRECED subregional Quindío; quienes adelantan una investigación sobre el contenido de húmedad y producción de biomasa seca del género Musa sp en condiciones de sombrío. Datos sin publicar.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
91
Cuadro 32. Biomasa Total de Nogal Cafetero y Cacao por Hectárea para un Período de 15 años
AÑO
DIAMETRO
DE NOGAL
CAFETERO
(cms)
DIAMETRO
DE
CACAO
(cms)
BIOMASA
GENERADA
POR NOGAL
(Kg)
BIOMASA
GENERADA
POR CACAO
(Kg)
BIOMASA
DE NOGAL
POR HECT.
(Tn)
BIOMASA
DE CACAO
POR HECT.
(Tn)
1 3,91 1,39 12,93 0,52 2,56 0,75
2 7,53 2,69 48,20 1,93 9,64 2,80
3 10,90 3,91 101,0 4,08 20,20 5,91
4 14,02 5,05 167,10 6,80 33,42 9,86
5 16,92 6,12 243,37 9,99 48,67 14,48
6 19,61 7,12 326,91 13,52 65,38 19,60
7 22,10 8,06 415,20 17,32 83,04 25,11
8 24,24 8,93 506,95 21,26 101,39 30,83
9 26,56 9,75 599,69 25,34 119,94 36,75
10 28,55 10,52 692,92 29,50 138,58 42,78
11 30,40 11,24 785,63 33,68 157,13 48,84
12 32,12 11,91 877,04 37,82 175,41 54,83
13 33,71 12,54 966,02 41,92 193,20 60,79
14 35,19 13,13 1052,71 45,96 210,54 66,64
15 36,55 13,68 1135,65 49,89 227,13 72,34
Fuente: Autores, 2001.
Según las condiciones de manejo de la GRANJA LUKER, la plantación de plátano tiene
un período de vida de tres años (ver cuadro 7.). La plantación inicia con una densidad
de siembra de 1800 plantas, las cuales son cosechadas en el primer año. Para el
segundo año, se han eliminado 720 plantas con el objetivo de abrir paulatinamente el
dosel y de esta forma, permitir el ingreso de luz que favorezca el crecimiento del
cacao. En este año, se cosechan 1080 plantas.
En el tercer año se eliminan 680 plantas, quedando 400 que son cosechadas y
eliminadas. Del cuarto año en adelante, el sistema agroforestal queda reducido a la
combinación nogal cafetero y cacao.
Cuadro 33. Biomasa Generada por el Plátano por Hectárea Durante un Período de 15 Años
AÑO
BIOMASA TOTAL DE
PLATANO POR PLANTA
(Kg)
DENSIDAD DE SIEMBRA POR
HECTAREA
(No. Plantas)
BIOMASA TOTAL POR
HECTAREA
(Tn)
1 45 1800 81
2 45 1080 48,6
3 45 400 18
4 45 0 0
5 - 15 45 0 0
Fuente: Autores, 2001.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
92
La cantidad de biomasa total generada por el sistema agroforestal proyectada para un
período de quince años, corresponde a la suma de los valores de biomasa de cada uno
de los componentes para cada año.
Cuadro 34. Biomasa Total del Sistema Agroforestal por Hectárea para un Período de 15 Años.
AÑO
BIOMASA TOTAL DE
NOGAL
POR HECTAREA
(Tn)
BIOMASA TOTAL DE
CACAO
POR HECTAREA
(Tn)
BIOMASA TOTAL DE
PLATANO
POR HECTAREA
(Tn)
BIOMASA TOTAL DEL
SISTEMA
POR HECTAREA
(Tn)
1 2,59 0,75 81 84,33
2 9,64 2,80 48,6 61,04
3 20,20 5,91 18 44,11
4 33,42 9,86 0 43,28
5 48,67 14,48 0 63,15
6 65,38 19,60 0 84,98
7 83,04 25,11 0 108,15
8 101,39 30,83 0 132,22
9 119,94 36,75 0 156,69
10 138,58 42,78 0 181,37
11 157,13 48,64 0 205,96
12 175,41 54,83 0 230,24
13 193,20 60,79 0 253,99
14 210,54 66,64 0 277,19
15 227,13 72,34 0 299,47
Fuente: Autores, 2001.
Al cabo de 15 años el nogal cafetero acumularía 227,13 toneladas de biomasa, lo cual
permite inferir una productividad de 15,14 Tn/Ha/año. Durante este mismo período, el
cacao generaría 72,34 toneladas de biomasa, estableciendo una productividad de 4,82
Tn/Ha/año. Por su parte el plátano, plantea un caso especial, puesto que la biomasa
que aporta disminuye entre el primer y el tercer año, desapareciendo por completo en
el cuarto año. Al cumplirse el primer año de establecerse el sistema agroforestal, las
1800 plantas de plátano cosechadas contribuyen con 81 toneladas de biomasa. De las
1800 plantas del primer año solamente permanecerán 1080, a las cuales se les
permitirá regenerarse produciendo 48,6 Tn/Ha al cabo del segundo año. Al tercer año
solamente quedaran 400 plantas que generarían 18 toneladas de biomasa por
hectárea. La anterior observación se hace con el propósito de demostrar que no existe
un efecto acumulativo en la biomasa del plátano, es decir, la biomasa producida en el
segundo año no esta incluida dentro de la del primero. De la misma forma, la biomasa
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
93
generada en el tercer año es totalmente independiente de la del primer y segundo
año. Por lo tanto, la biomasa real aportada por el plátano corresponde a la suma de los
tres años, es decir, 147,6 toneladas.
La productividad real de ésta especie sería de 49,2 Tn/Ha/año evaluando tan solo los
tres primeros años en que en efecto se encuentra este componente dentro del
sistema. No obstante, para ésta investigación se asume una productividad de 9,84
Tn/Ha/año si se tienen en cuenta los 15 años de productividad preestablecidos por la
CASA LUKER.
Lo anteriormente señalado, permite inferir que se incurriría en un gran error si se
asumiera las 299,47 toneladas obtenidos al cumplirse los quince años como la biomasa
total real del sistema agroforestal, puesto que dentro de ella no se contempla el aporte
hecho por el plátano. Por lo tanto, la biomasa real generada por el SAF corresponde a
la suma de dichos valores, es decir, el SAF generaría una producción total en términos
de biomasa del orden de 447,07 Tn/Ha, lo que indica que la productividad real del
sistema agroforestal sería de 29,8 toneladas de biomasa por hectárea anuales.
9.3.4.2 Biomasa Seca y Carbono Almacenado por el Sistema Agroforestal
Para determinar la cantidad de biomasa seca y el carbono fijado por el sistema
agroforestal se aplicaron las ecuaciones 3 y 7 (biomasa seca de nogal y cacao,
respectivamente); y 4 y 8 (carbono fijado por nogal y cacao, respectivamente). Cada
una de estas ecuaciones, establecen los valores de biomasa anhidra y carbono
almacenado para un diámetro determinado, según la edad del árbol o arbusto. Para
estimar la biomasa seca y el carbono fijado por hectárea, se multiplicó por las
respectivas densidades de siembra de las especies en mención.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
94
Cuadro 35. Biomasa Seca Estimada Para Nogal Cafetero y Cacao
AÑO
DIAMETRO
DE NOGAL
CAFETERO
(cms)
DIAMETRO
DE
CACAO
(cms)
BIOMASA SECA
GENERADA
POR NOGAL
(Kg)
BIOMASA SECA
GENERADA
POR CACAO
(Kg)
BIOMASA
SECA
DE NOGAL
POR HECT.
(Tn)
BIOMASA
SECA
DE CACAO
POR HECT.
(Tn)
1 3,91 1,39 5,63 0,22 1,13 0,32
2 7,53 2,69 20,98 0,83 4,20 1,21
3 10,90 3,91 43,96 1,76 8,79 2,55
4 14,02 5,05 72,73 2,93 14,55 4,25
5 16,92 6,12 105,93 4,31 21,19 6,25
6 19,61 7,12 142,28 5,83 28,46 8,45
7 22,10 8,06 180,71 7,47 36,14 10,83
8 24,24 8,93 220,64 9,17 44,13 13,30
9 26,56 9,75 261,01 10,93 52,20 15,85
10 28,55 10,52 301,59 12,73 60,32 18,45
11 30,40 11,24 341,94 14,53 68,39 21,07
12 32,12 11,91 381,73 16,31 76,35 23,65
13 33,71 12,54 420,45 18,08 84,09 26,22
14 35,19 13,13 458,18 19,83 91,64 28,75
15 36,55 13,68 494,28 21,52 98,86 31,21
Fuente: Autores, 2001.
Cuadro 36. Carbono Fijado Estimado para Nogal Cafetero y Cacao
AÑO
DIAMETRO
DE NOGAL CAFETERO
(cms)
DIAMETRO
DE
CACAO
(cms)
CARBONO FIJADO
POR NOGAL
(Kg)
CARBONO FIJADO
POR CACAO
(Kg)
CARBONO
FIJADO POR NOGAL
POR HECT.
(Tn)
CARBONO
FIJADO
POR CACAO
POR HECT.
(Tn)
1 3,91 1,39 2,81 0,11 0,56 0,16
2 7,53 2,69 10,49 0,40 2,10 0,58
3 10,90 3,91 21,98 0,85 4,40 1,23
4 14,02 5,05 36,36 1,42 7,27 2,06
5 16,92 6,12 52,96 2,09 10,59 3,03
6 19,61 7,12 71,14 2,82 14,23 4,09
7 22,10 8,06 90,36 3,62 18,07 5,25
8 24,24 8,93 110,32 4,44 22,06 6,44
9 26,56 9,75 130,51 5,29 26,10 7,68
10 28,55 10,52 150,79 6,16 30,16 8,94
11 30,40 11,24 170,97 7,04 34,19 10,20
12 32,12 11,91 190,86 7,90 38,17 11,46
13 33,71 12,54 210,23 8,76 42,05 12,70
14 35,19 13,13 229,09 9,60 45,82 13,92
15 36,55 13,68 247,14 10,42 49,43 15,11
Fuente: Autores, 2001.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
95
La biomasa seca y el carbono almacenado por el plátano fue hallado de la misma
manera como se estimó la biomasa total. Se tuvo en cuenta que la biomasa seca
promedio de una planta de plátano en condiciones de sombrío con la especie nogal
cafetero, corresponde al 13,6% de su peso total (Cayón, 2002). Este valor fue
multiplicado por las densidades de siembra para obtener el aporte total de biomasa
seca de este componente. El carbono fijado se obtuvo multiplicando los valores de
biomasa seca por el 50%. Sin embargo, para efectos de la presente investigación no
se tuvo en cuenta la cantidad de carbono fijado por esta especie, puesto que su corto
período de vida no permite el almacenamiento prolongado de este elemento, lo cual
imposibilita al plátano para ser considerado un sumidero de carbono efectivo. No
obstante, a manera de información se suministra los datos sobre la cantidad de
carbono fijado por esta especie durante su permanencia en el sistema agroforestal (ver
cuadro 37).
Cuadro 37. Biomasa Seca y Carbono Fijado por Plátano por Hectárea Durante un Período de 15 Años
AÑO
BIOMASA
SECA DE
PLATANO POR PLANTA
(Kg)
CARBONO
FIJADO
POR PLANTA
DE PLATANO
(Kg)
DENSIDAD DE SIEMBRA
POR HECTAREA
(No. Plantas)
BIOMASA SECA
DE PLATANO
POR HECTAREA
(Tn)
CARBONO
FIJADO POR PLATANO
POR HECTAREA
(Tn)
1 6,12 3,06 1800 11 5,5
2 6,12 3,06 1080 6,61 3,3
3 6,12 3,06 400 2,45 1,22
4 6,12 3,06 0 0 0
5 - 15 6,12 3,06 0 0 0
Para establecer la biomasa seca del sistema agroforestal en su conjunto, se sumaron
los valores totales de los tres componentes; mientras que para determinar la cantidad
total de carbono fijado por el SAF, solamente se tuvo en cuenta los componentes
cacao y nogal cafetero, tal y como se muestra en el cuadro No 38.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
96
Cuadro 38. Biomasa Seca y Carbono Fijado por el Sistema Agroforestal por Hectárea Durante un
Período de 15 Años.
AÑO
BIOMASA
SECA DE
NOGAL POR
HECT.
(Tn)
BIOMASA
SECA DE
CACAO
POR HECT.
(Tn)
BIOMASA
SECA DE
PLATANO
POR HECT.
(Tn)
BIOMASA
SECA
TOTAL DEL
SAF
(Tn)
CARBONO
FIJADO POR
NOGAL POR
HECT.
(Tn)
CARBONO
FIJADO POR
CACAO POR
HECT.
(Tn)
CARBONO
FIJADO POR
EL
SAF
(Tn)
1 1,13 0,32 11 12,45 0,56 0,16 0,72
2 4,20 1,21 6,61 12,02 2,10 0,58 2,68
3 8,79 2,55 2,45 13.79 4,40 1,23 5,63
4 14,55 4,25 0 18,80 7,27 2,06 9,33
5 21,19 6,25 0 27,43 10,59 3,03 13,62
6 28,46 8,45 0 36,91 14,23 4,09 18,32
7 36,14 10,83 0 46,98 18,07 5,25 23,32
8 44,13 13,30 0 57,43 22,06 6,44 28,51
9 52,20 15,85 0 68,05 26,10 7,68 33,78
10 60,32 18,45 0 78,77 30,16 8,94 39,10
11 68,39 21,07 0 89,45 34,19 10,20 44,40
12 76,35 23,65 0 100,00 38,17 11,46 49,63
13 84,09 26,22 0 110,31 42,05 12,70 54,75
14 91,64 28,75 0 120,38 45,82 13,92 59,74
15 98,86 31,21 0 130,06 49,43 15,11 64,54
Fuente: Autores, 2001.
El sistema agroforestal Nogal cafetero (Cordia alliodora), Cacao (Theobroma cacao
L) y Plátano (Musa sp.), inicia con un gran cantidad de biomasa total y biomasa seca,
así como de carbono almacenado por efecto del cultivo del plátano principalmente,
quien en los primeros dos años de establecimiento del sistema, aporta el 96,05% y
79,62% de la biomasa total y el 88,35% y 55% de la biomasa seca.
Debido a las labores culturales de cosecha y deshije, se reduce la densidad de plantas
de plátano por hectárea con el objetivo de favorecer el desarrollo de los arbustos de
cacao. Esto trae como consecuencia, la reducción en la cantidad de biomasa total del
sistema agroforestal en conjunto, que a partir del segundo año y hasta el cuarto
disminuyen en un 27,61%, 47,69% y 48,67% con respecto al primer año. Desde el
quinto año en adelante, la cantidad de biomasa total empieza a aumentar por la
incidencia de la biomasa aportada por el nogal cafetero y el cacao.
La biomasa seca y el carbono fijado disminuyen solo hasta el segundo año, puesto que
del tercero en adelante empieza a aumentar vertiginosamente. En el segundo, la
biomasa seca se reduce en un 3,45% con respecto al primero.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
97
La explicación de porque en el cuarto año la biomasa total sigue disminuyendo,
mientras la biomasa seca empieza a aumentar, radica en el hecho de que los tres
componentes del sistema presentan diferentes contenidos de humedad. Al reducirse el
número de plantas de plátano por hectárea, disminuye una considerable cantidad de
biomasa total que fundamentalmente esta constituida en un 80% por agua, a
diferencia del nogal cafetero y el cacao cuyos contenidos de humedad son
aproximadamente del 58% y el 63% respectivamente.
ESTIMACION DE BIOMASA TOTAL, BIOMASA SECA Y CARBONO FIJADO POR EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO - CACAO - PLATANO PARA UN
PERIODO DE 15 AÑOS
050
100150200250300350
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
AÑOS
TON
ELA
DA
S
BIOMASA TOTAL
BIOMASA SECA
CARBONO FIJADO
Figura 15. Estimación de biomasa total, biomasa seca y carbono fijado en el SAF
9.3.5 Generación de Necromasa del Sistema Agroforestal
Al término de un año, las parcelas de seguimiento de necromasa presentaron los
siguientes valores:
Cuadro 39. Necromasa generada por el sistema agroforestal
PARCELA PESO EN 500 m2 PESO EN UNA HECTAREA
5 AÑOS 2,60 Toneladas 52 Toneladas
10 AÑOS 2,02 Toneladas 40,4 Toneladas
13 AÑOS 1,79 Toneladas 35,8 Toneladas
PROMEDIO 2,13 Toneladas 42,6 Toneladas
Fuente: Autores, 2001.
Estos datos permiten inferir hasta cierto punto que la cantidad de necromasa generada
disminuye, conforme la edad del sistema agroforestal aumenta. Sin embargo, la
presente investigación adolece de los datos suficientes para corroborar dicha hipótesis.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
98
Debido a la poca confiabilidad para realizar regresiones lineales con tan solo tres
valores; se ha preferido efectuar una ponderación de los mismos, lo cual facilita
estimar la cantidad de biomasa total y seca, así como el flujo de carbono que pierde el
SAF.
Tomando en consideración lo anteriormente dicho, se estableció que el sistema
agroforestal Nogal cafetero - Cacao - Plátano, pierde una cantidad promedio de
biomasa del orden de 42,6 toneladas anuales por hectárea.
La conversión de la necromasa total a necromasa seca, se obtuvo multiplicando el
mencionado valor por la relación peso seco/ peso húmedo promedio hallada en las
muestras de necromasa , el cual fue de 0,51 (lo que indica que el 49% del peso total
de la necromasa esta constituido por agua). Esto arroja un valor promedio para la
necromasa seca de 21,72 toneladas anuales por hectárea. Por consiguiente, el
valor promedio del flujo de carbono que el sistema agroforestal pierde es de 10,86
toneladas anuales por hectárea (correspondientes al 50% de la necromasa seca).
9.3.6 Tasa de Fijación de Carbono en el Sistema Agroforestal
La tasa de fijación de carbono para el sistema agroforestal fue calculada tomando en
consideración, los parámetros de manejo agrosilvicultural establecidos por la GRANJA
LUKER en donde los sombríos rentables son aprovechados en un turno de 15 años.
Se debe tener en cuenta, que para esta investigación, el año de establecimiento del
sistema agroforestal es denominado año 0; por lo tanto, al cumplirse el primer año, el
sistema agroforestal genera una determinada cantidad de carbono fijado, la cual ha
sido calculada en 0,72 TnC/ha/año. Como consecuencia de las prácticas de manejo
agrícolas (deshije y eliminación de las cepas de plátano), la cantidad de biomasa seca
se reduce en el segundo año y empieza a aumentar a partir del tercero. Sin embargo,
la cantidad de carbono se mantiene creciente puesto que como se explicó
anteriormente, no se cuantificó el carbono almacenado por el plátano.
Tomando como punto de partida el año 0 (0 TnC/Ha) y considerando un turno de
quince años (64,54 TnC/Ha), se estima la tasa de fijación de carbono en 4,30
TnC/Ha/año.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
99
10 CONCLUSIONES • El sistema agroforestal nogal cafetero – cacao – plátano tiene un potencial de
fijación estimada de 64,54 toneladas de carbono por hectárea, al cumplirse el
ciclo de producción (15 años), por lo tanto, la tasa de fijación de carbono del
sistema agroforestal nogal cafetero – cacao – plátano es de 4,30
TnC/Ha/año.
• La cantidad estimada de carbono que Cordia alliodora podría fijar sería de 49,43
Tn/Ha al cumplirse los quince (15) años de producción establecidos por la GRANJA
LUKER, por lo tanto la tasa de fijación de carbono para esta especie es de 3,3
TnC/Ha/año. Por su parte, Theobroma cacao L fijaría una cantidad estimada de
carbono de 15,11 Tn/Ha, dando como resultado una tasa de fijación de 1
TnC/Ha/año.
• El sistema agroforestal nogal cafetero – cacao – plátano, integralmente generaría
447,07 toneladas de biomasa por hectárea al cabo de los quince años, de lo cual,
la productividad del SAF es de 29,8 Tn/Ha/año. La cantidad de biomasa verde total
calculada para cada uno de los componentes del sistema al final del turno (15
años) es de 227,13 Tn/Ha para el nogal cafetero y 72,34 Tn/Ha para el cacao. La
biomasa del plátano no presenta un efecto acumulativo, por lo que durante los
tres años de vida de la plantación, la biomasa total verde calculada para éste
componente es de 147,6 Tn/Ha. Teniendo en cuenta estos valores, la
productividad sería de 15,14 Tn/Ha/año para Cordia alliodora y 4,82 Tn/Ha/año
para Theobroma cacao L. La especie Musa paradisíaca., presenta una
productividad 9,84 Tn/Ha/año de biomasa considerando los 15 años de manejo
establecidos por la GRANJA LUKER, no obstante la productividad real del mismo
sería de 49,2 Tn/Ha/año teniendo en cuenta que la plantación de plátano
solamente tiene un período de vida de 3 años.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
100
• Durante éste período de tiempo (15 años), el aporte de biomasa seca estimada
para cada uno de los componentes sería de 98,86 Tn/Ha para nogal cafetero;
31,21 Tn/Ha para cacao y 20,06 Tn/Ha para plátano; arrojando un aporte total de
150,13 toneladas de biomasa seca por hectárea para todo el SAF. La productividad
calculada sería de 6,56 Tn/Ha/año para nogal cafetero; 2,08 Tn/Ha/año para
cacao y 1,33 Tn/Ha/año para plátano. El sistema agroforestal nogal cafetero –
cacao – plátano presenta una productividad en términos de biomasa seca de 10
Tn/Ha/año.
• La cantidad de necromasa recolectada en las parcelas de seguimiento arrojaron los
siguientes resultados extrapolados a una (1) hectárea: parcela de 5 años, 52
toneladas; parcela de 10 años, 40.4 toneladas y parcela de 13 años, 35.8
toneladas. De lo anterior se infiere que la cantidad de necromasa disminuye,
conforme la edad del sistema aumenta, sin embargo, ésta apreciación no debe
tomarse de forma concluyente debido a que no se cuenta con suficientes datos.
Para efectos de ésta investigación se estimó un promedio de aporte de necromasa
a partir de los datos anteriormente reseñados, el cual aproximadamente es de
42,6 Tn/Ha/año. Esto representaría una pérdida potencial estimada de 10,86
toneladas anuales de carbono por hectárea, lo que equivaldría a una emisión
potencial de 39,85 Tn de CO2/Ha/año.
• Para calcular la cantidad de biomasa seca del plátano, se tuvo en cuenta el
contenido de húmedad de esta especie, el cual varia considerablemente
dependiendo de las condiciones de siembra y de sitio. En éste proyecto se
consideró un contenido de húmedad del 86,4%, y por ende, una cantidad de
biomasa seca por planta de 13,6%. Estos valores fueron tomados de la
investigación adelantada por el Programa de Investigaciones del Plátano de
CORPOICA – CRECED subregional Quindío, quienes estimaron estos datos en el
sistema agroforestal nogal cafetero - plátano. Considerando lo anterior, la cantidad
de carbono que puede fijar el plátano es de 3,06 Kg por planta. Sin embargo estos
valores solo pueden ser validos para ésta investigación o para aquellas que se
realicen asegurando tanto los mismos parámetros de siembra como las
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
101
condiciones de sitio. La especie Musa paradisíaca. podría fijar 10,03 TnC/Ha,
dentro del sistema agroforestal en mención, durante los tres años de
permanencia, sin embargo, esta cantidad de carbono no se tuvo en cuenta puesto
que debido al efímero ciclo vegetativo de plátano, éste biogeoelemento sería
liberado en el momento de la cosecha, por lo cual, no sería considerado un
sumidero de carbono efectivo y duradero.
• La densidad básica obtenida para Cordia alliodora fue de 0.42 Tn/m3, lo cual fue
coincidente con la relación peso seco/ peso húmedo que también arrojo una cifra
de 0.42 para esta especie. Theobroma cacao L obtuvo una densidad básica de
0.34 Tn/m3. De otro lado, las estructuras no leñosas como las hojas y ramas
pequeñas presentaron una relación peso seco/ peso húmedo de 0.68 para el nogal
cafetero y 0.6 para el cacao.
• El Factor de Expansión de Biomasa (FEB) obtenido para Cordia alliodora fue
1.44, lo cual indica que el 70% de la biomasa aérea de ésta especie se ubica en el
fuste mientras que el 30% restante corresponde a las ramas y hojas. En
Theobroma cacao L, se halló un FEB de 3 de lo cual se infiere que el 33,33% de
la biomasa aérea se localiza en el fuste y el restante 66.66% pertenece a ramas y
hojas.
• En el sistema agroforestal nogal cafetero – cacao – plátano, la fracción de carbono
presente en la materia orgánica de origen vegetal, corresponde aproximadamente
al 50% de su peso seco, independientemente del tipo de planta, lo cual es
concordante con lo reportado en la literatura. Por otro lado, el suelo evaluado
presentó altos contenidos de carbono (11% en promedio por volúmen), debido
probablemente a los altos contenidos de materia orgánica que son el producto de
las nuevas prácticas de manejo implementadas por la GRANJA LUKER. Por esta
razón, la biomasa muerta del sistema agroforestal, no es eliminada, lo cual
favorece un mayor ciclaje de bioelementos entre la vegetación y el suelo.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
102
• No se encontraron diferencias significativas en cuanto a contenido de carbono a
nivel de edades, especies y compartimientos. Solamente se hallaron diferencias
poco relevantes a nivel de las estructuras, las cuales, únicamente fueron
identificadas en las hojas de nogal cafetero y cacao de la parcela de cinco. En el
caso del suelo, se encontraron diferencias significativas a nivel de especies (nogal
cafetero, cacao y plátano), posiblemente debido a la mayor acumulación de
necromasa en el área perimetral del nogal cafetero con respecto al cacao, puesto
que éste último es sometido periódicamente a procesos de “solarización” del suelo
que consiste básicamente en la limpieza de la hojarasca presente en el terreno.
• Los diferentes modelos alométricos desarrollados fueron biológicamente
coherentes. Las ecuaciones de crecimiento que mejor se adecuaron tanto para
nogal cafetero como para cacao, fueron de tipo exponencial, tal y como lo indican
diferentes investigaciones sobre el tema. Para estimar la biomasa y el carbono
fijado, los modelos que mejor ajustaron los datos fueron de tipo cuadrático,
presentando altos coeficientes de determinación ajustados (0.96 para biomasa
total, biomasa seca y carbono fijado) y valores altamente significativos (valores
por debajo de 0.0001).
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
103
11 RECOMENDACIONES
• Aunque ésta investigación arrojó un alto nivel de confiabilidad con el tamaño de
muestra empleado, para futuros estudios de biomasa se recomienda utilizar una
muestra mínima de treinta (30) individuos por cada componente analizado. Brown
(1997), manifiesta que en los inventarios de biomasa es necesario que existan por
lo menos tres (3) árboles por cada clase diamétrica, cuando no se disponen de
muchos recursos.
• Es necesario a futuro, efectuar estudios de biomasa subterránea que permitan dar
una clara idea de la cantidad potencial que pueden generar los sistemas
radiculares de las tres especies evaluadas, puesto que las proporciones raiz/fuste
empleadas en esta investigación pueden no ser las mas adecuadas debido a que
corresponden a investigaciones realizadas en especies pertenecientes a otras
latitudes, las cuales condicionan su crecimiento (aéreo y subterráneo) tanto a las
características propias de estas zonas como a su dinámica particular y su relación
con el entorno.
• Se recomienda unificar criterios en torno a la densidad básica de Cordia
alliodora, puesto que las investigaciones efectuadas en diferentes partes
(principalmente en el trópico Americano), manejan un valor en particular, lo cual
impide llevar a cabo una efectiva homologación de conceptos en cuanto al
potencial de fijación de carbono de esta especie.
• Es fundamental realizar un estudio del potencial de fijación del compartimiento
suelo, puesto que en la presente investigación se adoleció de ello. Se debe tener
en cuenta que el suelo interacciona dinámicamente con las plantas y por lo tanto,
el flujo de bioelementos, entre ellos el carbono es considerable.
• Se debe propender por generar modelos alométricos sobre la dinámica de
generación de necromasa. El presente proyecto no contó con los datos suficientes
para llevar a cabo dicho estudio, por lo tanto, en investigaciones venideras se
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
104
debe evaluar el aporte de necromasa a partir de las crono-secuencias de
muestreos en vegetación de diferentes edades. Lo anterior permitirá establecer la
pérdida potencial de carbono que sufre el sistema agroforestal en un determinado
período de tiempo.
• Los modelos alométricos diseñados en este proyecto, solamente son válidos para
estimar la biomasa y el carbono potencial por el sistema agroforestal evaluado
(nogal cafetero – cacao – plátano), bajo los parámetros de manejo empleados por
la GRANJA LUKER y las condiciones presentes en el área de estudio. La
replicabilidad de los mismos esta condicionada a mantener en lo posible las
características propias encontradas en el lugar analizado. No obstante, constituyen
un buen punto de referencia para estimar valores de biomasa generada y carbono
fijado en sitios donde se implemente este sistema, los cuales deben ser
corroborados o ajustados con estudios de biomasa en campo para garantizar su
veracidad. Se debe hacer hincapié en que estos modelos no pueden ser utilizados
en otros sistemas agroforestales que presenten componentes similares (Ej. café -
nogal cafetero ó cacao – cedro), para ello será indispensable efectuar estudios de
biomasa propios.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
105
12 BIBLIOGRAFIA
AGUDELO A. Y GRISALES A. Sistema Agroforestal de Producción Plátano – Cacao –
Maderables para Zona Cafetera Marginal Baja. Ficha Técnica – Sistema Clonal.
Segunda Edición. Manizales: CASA LUKER – Corpoica, 2000. 19 p.
ANDREO, C y VALLEJOS R. Fotosíntesis. Washington D.C: Departamento de Asuntos
Científicos y Tecnológicos de la OEA, 1984. 85 p.
BEAUMONT, Eduardo. El Protocolo de Kyoto y el Mecanismo para el Desarrollo en
Limpio: Nuevas Posibilidades para el Sector Forestal en América Latina y El Caribe.
Buenos Aires: Departamento de Montes de la FAO, 1999. 90 p.
BINKLEY, Dan. Nutrición Forestal: Prácticas de manejo. México D.F: Editorial Limusa,
1993. 340 p.
BROWN, Sandra. Estimating Biomass and Biomass Change of Tropical Forest. A Primer.
Roma: FAO, 1997. 55 p.
CIESLA, William. Cambio Climático, Bosques y Ordenación Forestal: una visión de
conjunto. Roma: FAO, 1996. 150 p.
CORPORACIÓN COLOMBIANA DE INVESTIGACIÓN AGROPECUARIA. El Cultivo del
Plátano. Armenia: Corpoica Regional 9 – Comité de Cafeteros del Quindío, 1999. 35 p.
CORPORACIÓN NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y FOMENTO FORESTAL. Latífoliadas de
Zona Alta. Bogotá D.C: CONIF – DNP,1996, 68 p.
DE LAS SALAS Gonzalo. Suelos y Ecosistemas Forestales con Énfasis en América
Tropical. San José de Costa Rica: Instituto Interamericano de Cooperación para la
Agricultura, (IICA), 1987. 447 p.
DIXON, Robert. Sistemas Agroforestales y Gases de Invernadero. En: Agroforestería en
las Américas. No 7. Turrialba (CR), 1995. p 22-26.
HALL, D. y RAO, K. Fotosíntesis. Barcelona: Editorial Omega, 1983. 89 p.
HESS, Dieter. Fisiología Vegetal: Fundamentos Moleculares y Bioquímicos - Fisiológicos
del Metabolismo y el Desarrollo. Barcelona: Editorial Omega, 1980. 338 p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
106
INSTITUTO GEOGRAFICO AGUSTIN CODAZZI. Suelos del Departamento de Caldas.
Tomo No 2. Bogotá: IGAC – MINHACIENDA, 1988. 159 p.
IPCC. Land Use, Land – Use Change and Forestry. Panel Intergubernamental sobre
Cambio Climático. 2000. Disponible en: http://www.grida.no/climate/ipcc/land_use/
KOCH G, y MOONEY H. Carbon Dioxide and Terrestrial Ecosystems. San Diego (EU):
Academic Press, 1996. 443 p.
LOPEZ A., et al. Cuantificación de carbono Almacenado en el Suelo de un Sistema
Silvopastoril en la Zona Atlántica de Costa Rica. En : Agroforestería en las Américas.
Costa Rica, 1999.
LUDEVID, Manuel. El Cambio Global en el Medio Ambiente. México D.F: Grupo Editorial
Alfa Omega, 1998. 332 p.
MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Plan Estratégico para la Restauración y el
Establecimiento de Bosques en Colombia ( Plan Verde). Bogotá D.C: MINAMBIENTE,
1988. 81 p.
MONTENEGRO, J. Y ABARCA, S. Balance of Emissions with Greenhouse Effects in
Silvopastoral Systems in Three Life Zones of Costa Rica. En: Second Congress on
Agroforestry and Livestock Production in Latin America. Turrialba (CR), 2001. p 107 -
111.
ORREGO, Sergio et al. Ventas de Servicios Ambientales: Posibilidades y Limitaciones
para el Departamento del Choco. Medellín: Fundación ESPAVE – IIAP, 1998. 26 p.
ORTIZ, Hollman. Los costos de la reforestación en Colombia como tasa Económica
para mitigar los efectos de la contaminación por CO2 dentro un Marco de
Implementación conjunta. Tesis de Postgrado. Bogotá D.C: Pontificia Universidad
Javeriana, 1998. (?)p.
REVELLE, Roger. Dióxido de Carbono y Clima Mundial. En: El Clima. Barcelona: Prensa
Científica, 1991.
RIVERA, Alicia. El Cambio Climático: El Calentamiento de la Tierra. Barcelona: Editorial
Debate, 2000. 270 p.
RODRIGUEZ, H. y GONZALEZ, F. Opciones para la Reducción de Emisiones de Gases
de Efecto Invernadero en Colombia. Bogotá D.C: Academia Colombiana de Ciencias
Exactas, Físicas y Naturales. Colección Jorge Alvarez Lleras No 14, 2000. 260 p.
RONDON, José . Sistemas Agroforestales. Bucaramanga: Universidad Industrial de
Santander UIS/FEDI, 1994. 75 p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
107
SADOURNY, Robert. El Clima de la Tierra. Madrid: Editorial Debate, 1994. 126 p.
SALATI, E. et al. Investing in Carbon Storage: a Review of Brazilian Forest Projects. En:
Promoting Development while Limiting Gas Emissions. Nueva York: World Resources
Institute - UNDP, 1999. p.
SANCHEZ POTES A. Cultivos de Plantación. México D.F: Editorial Trillas, 1982. 122 p.
SANCHO, F. Y PRATT, L. Estimación del Costo Marginal de los Servicios de Fijación de
Carbono por Costa Rica. Costa Rica: Centro Latinoamericano para la Competitividad
para el Desarrollo Sostenible (CLACDS), 1999. 30p.
SCHNEIDER, Stephen. Un Clima Cambiante. En : El Clima. Barcelona: Prensa Científica,
1990. p.88-98.
SEGURA M., et al. Almacenamiento y Fijación de Carbono en Bosques de Bajura de la
Zona Atlántica de Costa Rica. En: Revista Forestal Centroamericana. Turrialba ( CR),
1999. p 23-28.
SOMARRIBA, Eduardo. Sistemas Agroforestales con Cacao – Plátano – Laurel. En:
Agroforestería en las Américas. Año 1, No 4. Turrialba (CR): CATIE, 1994. p 22-24.
SUBAK, Susan. Greenhouse emissions from Land Use Change and the Agricultural
Sector in Colombia. En: Memorias del primer seminario nacional sobre cambio
Climático. Bogotá D.C: Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales,
1994. p 57 - 65.
SALISBURY, Frank. Fisiología Vegetal. Mexico D.F: Editorial Mc Graw Hill, 1994. 759 p.
TOTTEN, Michael. Getting it Right: Emerging Markets for Storing carbon in Forests.
Washington D.C: World Resources Institute (WRI)- Forests Trends, 1999. 48 p.
ESTIMACIÓN DE LA TASA DE FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SISTEMA AGROFORESTAL NOGAL CAFETERO – CACAO – PLATANO.
108
13 RECURSOS DE INTERNET
• http://www.wri.org/wri
• http://www.ji.org/usiji/chiapas.shtml
• http://www.conabio.gov.mx/proyectos/datos
• http://www.oikos.unam.mx
• http://www.rds.org.hn/forestal/calidad_vida/serviciosambientales/
• http://www.rls.fao.org/prior/recnat/clima.htm
• http://www.tierra.org/cambioclimatico/cdmdesarrollolimpio.htm
• http://www.eccm.uk.com/planvivo/spanish/FCP4e.html