Estimación de la biomasa y carbono almacenado en un bosque primario intervenido de la zona protectora "El Rodeo", Costa Rica Revista Cubana de Ciencias Forestales. 2019, 7(3): 341-353

 

Estimación de la biomasa y carbono almacenado en un bosque primario intervenido
de la zona protectora"El Rodeo", Costa Rica

 

Biomass and carbon stored estimation in a harvested primary forest of "El Rodeo"
protected zone, Costa Rica

 

Luis Retana-Chinchilla,1 Ana Lucia Méndez-Cartín,2 Henry Sánchez-Toruño,3 William Montero-Flores,4 Ana Isabel Barquero-Elizondo,5 Luis Gustavo Hernández-Sánchez6

1Ingeniero Forestal, Estudiante de Licenciatura. Universidad Nacional (UNA)., Escuela de Ciencias Ambientales (EDECA), Costa Rica.
Correo electrónico: luisretana26@gmail.com

2Máster, Profesora Instructora. Universidad Nacional (UNA), Instituto de Investigación y Servicios Forestales INISEFOR, Costa Rica.
Correo electrónico: analumeca89@gmail.com

3Licenciado, Profesor I, Coordinador de proyecto, Instituto de Investigación y Servicios Forestales INISEFOR, Universidad Nacional (UNA), Costa Rica.
Correo electrónico: henry.sanchez.toruno@una.cr

4Máster, Profesor Instructor, Universidad Nacional (UNA), Instituto de Investigación y Servicios Forestales INISEFOR, Costa Rica.
Correo electrónico: montero.william@gmail.com

5Máster, Profesor I, Coordinadora de Proyectos, Universidad Nacional (UNA), Instituto de Investigación y Servicios Forestales INISEFOR, Costa Rica.
Correo electrónico: ana.barquero.elizondo@una.cr

6Máster, Profesor II, Universidad Nacional (UNA), Instituto de Investigación y Servicios Forestales INISEFOR, Costa Rica.
Correo electrónico: gustavo.hernandez.sanchez@una.cr

 

Recibido: 5 de junio de 2019.
Aprobado: 21 de octubre de 2019.


RESUMEN

En la Estrategia Nacional de Cambio Climático de Costa Rica se recalcó la importancia de los ecosistemas boscosos en la absorción y fijación de CO2, como un mecanismo para lograr la carbono-neutralidad. Esta investigación buscó estimar la biomasa y el carbono almacenado en los diferentes componentes del bosque, de tres sitios pertenecientes a la Zona protectora "El Rodeo", ubicada al oeste de San José, Costa Rica (coordenadas geográficas 9º 52' 9,56'' N y 84º 14' 84,20'' W). Se instalaron 12 parcelas temporales, donde se inventariaron los componentes: fustales (>10 cm d), latizales (5-9,9 cm d), necromasa, vegetación herbácea y hojarasca, para determinar las concentraciones de carbono existentes en cada uno, componentes que en su conjunto representan la cantidad potencial de carbono que puede ser liberado a la atmósfera o conservado y fijado en una determinada superficie. Con respecto al volumen de carbono del bosque, se determinó que el promedio acumulado en todos los componentes analizados es de 230,38 Mg/ha, por lo que se estima que el stock de carbono aproximado para toda la zona protectora "El Rodeo" es de 541 400,23 Mg. No obstante, el estudio elaborado evidenció una alta variabilidad en los contenidos de biomasa y carbono entre sitios y parcelas establecidas, debido a la amplia matriz del paisaje que genera heterogeneidad en el bosque.

Palabras clave: biomasa aérea; bosques húmedos; carbono en suelo; zona protectora "El Rodeo".


ABSTRACT

Costa Rica's National Climate Change Strategy stressed the importance of forest ecosystems in the absorption and fixation of CO2, as a mechanism to achieve carbon neutrality. This research sought to estimate the biomass and carbon stored in the different components of the forest of three sites belonging to the "El Rodeo" Protected Zone, located west of San José, Costa Rica (geographic coordinates 9º 52' 9.56'' N and 84º 14' 84.20'' W). Twelve temporary plots were installed, where the following components were inventoried: stem (>10 cm d), latissimus (5-9.9 cm d), necromass, herbaceous vegetation and litterfall, to determine the concentrations of carbon in each one, components that together represent the potential amount of carbon that can be released into the atmosphere or conserved and fixed on a given surface. With respect to the volume of carbon in the forest, it was determined that the average accumulated in all components analyzed is 230.38 Mg/ha, so it is estimated that the approximate carbon stock for the entire protective zone "El Rodeo" is 541 400.23 Mg. However, the study evidenced a high variability in biomass and carbon content between sites and established plots, due to the wide matrix of the landscape that generates heterogeneity in the forest.

Key words: aerial biomass; humid forests; carbon in soil; protective zone "El Rodeo".


INTRODUCCIÓN

Los bosques tropicales juegan un importante papel en la mitigación del cambio climático, ya que estos regulan las concentraciones de Dióxido de Carbono (CO2) en la atmósfera, mediante su captura, almacenamiento y fijación en la biomasa y el suelo (Honorio y Baker, 2010; FAO, 2010; Fonseca et al., 2013). De ahí su papel en el ciclo de carbono global, al reducir la tasa de cambio climático; siendo un mecanismo eficiente en la compensación de las emisiones asociadas a los gases de efecto invernadero (Honorio y Baker, 2010; FAO, 2010). Los bosques maduros tienen, por tanto, la capacidad de atenuar el aumento del CO2 en la atmósfera, debido al incremento de las actividades antropogénicas contaminantes de las últimas décadas (Honorio y Baker, 2010).

Para el 2001, cerca de un 20 % de las emisiones de CO2 mundiales fueron causadas por la deforestación y degradación de los ecosistemas forestales (Schlegel et al., 2001); mientras que para el 2014, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) indica que el sector agricultura, silvicultura y otros usos de suelo aporta alrededor de un 25 % de las emisiones mundiales, donde la deforestación aporta la mayor parte. Por esa razón, Costa Rica, como parte de la estrategia REDD+, ha mostrado su interés en calcular los stocks de carbono contenidos en sus bosques, para desarrollar programas y proyectos destinados a la conservación y manejo sostenible de los mismos, con el fin de reducir la degradación forestal y la deforestación, así como aumentar las reservas de carbono.

Algunos resultados en Parcelas Permanentes de Muestreo (PPM) para bosques tropicales de América y Asia muestran que estos son sumideros de carbono importantes para el planeta, ya que en promedio mantienen un aumento de la biomasa similar a las emisiones por deforestación (Honorio y Baker, 2010): 0,53 Mg C/ha/año en bosques amazónicos y 0,71 Mg C/ha/año a nivel global (Laszlo et al. 2016) para el período 2000 al 2007. Ello permite visualizar la importancia de los bosques en relación con la deforestación evitada, así como mostrar la relevancia de la conservación y manejo sostenible de estos ecosistemas.

Un monitoreo de las coberturas forestales a corto y largo plazo es necesario para registrar información sobre el comportamiento del carbono en las mismas; así como para comprender las consecuencias del cambio climático sobre las poblaciones y los ecosistemas (Bawa y Dayanandan, 1998; Bustamante et al., 2016). En Costa Rica, datos de este tipo de investigaciones a corto plazo permitieron calcular la cantidad de carbono capturado por los bosques del país, donde se estima que los ecosistemas maduros almacenan aproximadamente 1 261.54 tCO2/ha; mientras que los bosques secundarios cerca de 628,99 tCO2/ha (SINAC, 2014).

Este tipo de información es básica para conocer la capacidad de compensación de las coberturas forestales, ya que, para aminorar el impacto del cambio climático, además de aplicar técnicas de mitigación asociadas a la reducción de emisiones, se recomienda trabajar con los bosques y plantaciones forestales para apuntar hacia la neutralidad (Dirección de Cambio Climático, 2017). El gobierno de Costa Rica, en el 2007, adquirió el compromiso de convertirse en un país carbono neutral para el 2021, por lo que lanzó la Estrategia Nacional de Cambio Climático, que recalca la importancia de los ecosistemas boscosos como mecanismos de absorción y fijación de CO2, así como de emisiones evitadas (Granados, 2013). Lo anterior propicia que la Universidad para la Paz (UPaz) se interese en conocer sobre el stock de carbono acumulado en los bosques de su propiedad, la cual está incluida en la zona protectora "El Rodeo".

Mediante esta investigación, se pretende estimar la biomasa y el carbono presentes en los diferentes componentes del bosque (necromasa, hojarasca, vegetación herbácea, latizales, fustales y suelo), como base para el cálculo del carbono almacenado en tres Parcelas Permanentes de Monitoreo (PPM), en la zona protectora "El Rodeo", Ciudad Colón.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

La zona protectora "El Rodeo" se encuentra en el cantón de Mora, provincia de San José, en las coordenadas geográficas 9°52'9.56''N y 84°14'84.20''W (Figura 1). Tiene una extensión de 2 350 ha, un rango altitudinal entre 400 y 1 016 msnm, con una topografía irregular y pendientes de moderadas a fuertes (Cascante 2012, Sánchez 2012).

Fig. 1. - Mapa de ubicación de la zona protectora "El Rodeo", San José, Costa Rica
Fuente: Cascante, 2012.

Presenta un clima estacional, con un período seco que va de enero a marzo, precipitaciones anuales promedio de 2 467 mm y una temperatura media de 23,4 °C (Cascante, 2012; Sánchez, 2012). De acuerdo con la clasificación de zonas de vida de Holdridge, esta área protegida cuenta con tres categorías: bosque muy húmedo premontano en las partes altas de la Fila Diamante, bosque húmedo tropical en las partes bajas que rodean los ríos Jaris y Virilla, y bosque húmedo tropical transición a premontano en las estribaciones de la Fila Diamante (Cascante, 2012).

Muestreo

La investigación se realizó durante el año 2014, en tres PPM de 10 000 m2 cada una, instaladas por el Herbario Nacional en 1998, en terrenos de la Universidad para la Paz, dentro de las cuales se establecieron 12 subparcelas de muestreo de 20 x 25 m (500 m2), cuatro en cada PPM, ubicadas en cada esquina de la parcela. Cada subparcela se subdividió en cuatro cuadrantes de 10 x 12,5 m (125 m2) (Figura 2). En estas subparcelas se estimó la biomasa y el carbono para los distintos componentes: fustales, latizales, necromasa, hojarasca, vegetación herbácea y suelo.

Fig. 2. - Diseño de muestreo de las parcelas y subparcelas

Pinelo (2000) define como fustales las plantas leñosas con D1.30 e"10 cm, los cuales se muestrearon en cada una de las parcelas de 500 m2. Los latizales por su parte son la vegetación con D1.30 entre los 2,5 cm y los 9,9 cm (Pinelo 2000), que fue muestreada en el cuadrante II de las subparcelas de 125 m2.

Para estimar la biomasa de ambos componentes se utilizó un método no destructivo, en el cual se tomaron datos de d, altura, familia botánica y especie. Se utilizó la fórmula #1 para bosques húmedos de Chave et al. (2005), ya que para el momento de muestreo no existía una ecuación específica para la zona y esta es la que presenta una menor sobreestimación. (Ecuación 1)

AGBest= 0.0776*(p(d)2*H)0.94 (1)

Donde:
AGBest: Biomasa sobre el suelo (kg) estimada
p: densidad específica de la madera (g/cm3)
d: representa el D1.30 (cm)
H: Altura (m)

La necromasa se tomó de una subparcela de 5 x 5 m ubicada en cada esquina de la parcela de una hectárea; se pesó todo el material muerto, con diámetro mayor o igual a 2,5 cm y se tomó una muestra representativa para analizar en el laboratorio. Cuando existieron secciones que no podían ser pesadas, debido a sus dimensiones, estas se cubicaron, se pesó una muestra representativa del material en el campo y se llevó al laboratorio para obtener su volumen.

La hojarasca, que es toda la materia orgánica muerta del mantillo del bosque, se obtuvo de cuatro parcelas anidadas de 50 x 50 cm, ubicadas en el centro de cada cuadrante de 125 m2 de las parcelas de 500 m2. Se pesó la totalidad de hojarasca recolectada en el campo y se tomó una muestra compuesta para analizar en el laboratorio.

La vegetación herbácea, que es todo el material vivo de diámetro menor a 2,5 cm, se muestreó en parcelas de 1 m2, ubicadas en las esquinas de cada cuadrante de 125 m2 de la parcela de 500 m2. Todo el material se pesó en el campo y se obtuvo una muestra compuesta para el laboratorio.

Para todos los componentes de biomasa, los resultados se multiplicaron por el factor de carbono (0,45) para obtener el carbono almacenado.

La muestra de suelo se obtuvo del cuarteo de cuatro submuestras tomadas con un palín, a una profundidad de 30 cm en el centro de cada cuadrante de 125 m2. Además, se tomó una muestra de suelo para el análisis de la densidad aparente a la misma profundidad, en el cuadrante IV.

Análisis muestras en laboratorio

Las muestras fueron procesadas en el Laboratorio de Suelos y Foliares del Instituto de Investigación y Servicios Forestales (INISEFOR) de la Universidad Nacional. En el caso de la necromasa, la hojarasca y la vegetación herbácea, se secaron a una temperatura de 60 °C, hasta alcanzar un peso seco constante. Se calculó el peso seco, se trituraron, molieron y tamizaron (1 mm) con el fin de obtener la muestra necesaria para realizar el análisis de Materia Orgánica (MO), según el método de Walkley y Black (1934). El porcentaje de carbono (% CO) se obtuvo mediante la fórmula #2: (Ecuación 2)

%CO=%MO/1,72 (2)

Donde:
1,72 es un factor empírico

El suelo se secó a temperatura ambiente y se tamizó a 2 mm de grosor para obtener la muestra que se llevó al laboratorio y realizar el mismo método anterior para la obtención del porcentaje de CO. La densidad aparente (Da) se calculó según el método de Forsythe (1985). El carbono en el suelo (CS) se calculó con la fórmula #3: (Ecuación 3)

CS= %C *Da *p (3)

Donde:
p es la profundidad

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se encontró una alta variabilidad en los contenidos de biomasa y carbono en todas las parcelas establecidas, en especial en los componentes con menor fijación, como lo es la necromasa, la vegetación herbácea y la hojarasca; esta situación pudo estar asociada a la representatividad del sitio a escala de paisaje, siendo una de las posibles fuentes de error en el momento de estimar la biomasa en general de los bosques naturales.

Al analizar el componente de necromasa, en la parcela P5 se obtuvo el valor más bajo de carbono en campo (8 kg con relación al peso húmedo), lo que representó 0,48 Mg/ha; por el contrario, la parcela P4 presentó el valor más alto, con 81 kg, equivalentes a 5,07 Mg/ha de carbono (Figura 3). Esto puede atribuírsele a la dinámica de mortalidad dentro del bosque, donde la formación de claros puede generar mayores contenidos de necromasa en los sitios donde existió caída de árboles o ramas y menores cantidades en zonas que no presenten estos impactos.

Fig. 3. - Biomasa y carbono acumulado en los componentes de necromasa, vegetación herbácea y hojarasca, por parcela

Esta tendencia fue similar a la que se presentó para el caso de la hojarasca y para vegetación herbácea. Para hojarasca, el valor máximo encontrado fue, en la P9, de 6,54 Mg/ha, correspondiente a un valor de campo de 3,9 kg; mientras que el mínimo se obtuvo en la P5 y es de 1,8 kg, equivalente a 2,29 Mg/ha. Para la vegetación herbácea, de igual manera se hallaron valores que van desde 1,17 Mg/ha en la P2, hasta 0,01 Mg/ha en la P12, en términos de valores máximos y mínimos (Figura 3).

Al analizar el stock del sitio de estudio en relación con cada componente, se reveló que la biomasa aérea concentra el 46,35 % del carbono total, correspondiente a un promedio de 103,44 Mg/ha. Lo que concordó con el promedio registrado por Ulate (2011) para bosques primarios intervenidos de la misma zona de vida en Costa Rica (91,56 Mg/ha).

Se conoce que el suelo concentra los mayores depósitos de carbono terrestre, aproximadamente el 75 % del carbono en los bosques (Schoijet, 2008) y para el presente estudio almacenó el 50,79 % del carbono total. Si se toman en cuenta únicamente los componentes suelo y biomasa aérea, estos representaron el 97,14 % del carbono total en el área de estudio (figura 4). La presente investigación mostró un valor promedio de 117,01 ± 10,10 Mg/ha, con máximo y mínimo de 144,71 y 98,27 Mg/ha respectivamente, lo que denotó poca variabilidad en la zona protectora (Figura 4). Estos datos concuerdan con lo encontrado por Ibrahim et al. (2007), quienes indican que el carbono en suelo para bosques primarios y secundarios puede variar en promedio entre 60 y 115 Mg/ha, de forma respectiva, por lo que el valor obtenido se asemejó en gran medida a esos resultados.

Fig. 4. - Carbono en fustales (>10cm) y suelo por parcela, "El Rodeo"

Al analizar el stock de carbono por parcela se mantuvo la tendencia mencionada anteriormente, siendo el suelo el componente con más CO2 almacenado. Sin embargo, en las parcelas P4, P7 y P9, los fustales sobrepasaron la cantidad de carbono en el suelo, lo que pudo estar relacionado a que en ellas se encontraron individuos de grandes dimensiones.

En cuanto a los latizales, correspondieron a un 1,46 % del total del stock de carbono calculado en el estudio, lo que mostró que dicho componente de vegetación no posee un peso representativo dentro de la cuantificación de este elemento en el bosque. Lo anterior se observó de manera concreta al comparar el dato reportado para latizales con el de fustales, que fue el segundo componente que a nivel general capturó más carbono en las unidades de muestreo establecidas en la zona protectora "El Rodeo" (Figura 5).

Fig. 5. - Contenido de carbono reportado para los componentes de latizales y fustales por parcela, en "El Rodeo"

Los datos generados para carbono en fustales mostraron que la P9 fue la parcela que capturó el mayor volumen de CO2 (183,26 Mg/ha), lo que se atribuye a que la P9 es la única parcela con más del 20 % de sus individuos en las clases diamétricas superiores a 40 cm y cuyas especies tienen densidades de la madera superiores a 0,6 g/cm3 (65%). En el caso contario, la P2 capturó la menor cantidad de CO2 (41,16 Mg/ha), la cual presenta pocos individuos con categorías inferiores, además de bajas densidades de madera de las especies presentes. En esta última parcela también se encontró el mayor almacenamiento de carbono por parte en los latizales (6,04 Mg/ha), lo que pudo estar asociado a que, al contar con una menor cantidad de fustales, existió una mayor apertura de luz, que permitió la germinación y el establecimiento de más árboles, con dimensiones inferiores a 10 cm de d.

La vegetación herbácea, hojarasca y la necromasa son los componentes que almacenaron una menor cantidad de carbono dentro del ecosistema, lo que coincidió con los resultados para bosques húmedos del caribe costarricense, expuesto por Fonseca et al. (2008). Sin embargo, aun considerando lo anterior y la alta heterogeneidad de los datos obtenidos, se determinó que el componente de hojarasca es el que fijó un mayor contenido de CO2, al comparar con los anteriores (Figura 6). Este resultado pudo estar asociado a que el sitio tiene una diversidad de especies similar a la de los bosques secos (Cascante y Estrada, 2001), lo que permitió una mayor acumulación de hojas en el suelo, por las características deciduas de algunas de ellas.

Fig. 6. - Carbono total fijado en la necromasa, hojarasca y vegetación herbácea por parcelas, "El Rodeo"

La necromasa fue el segundo componente con mayor almacenaje de carbono, el cual fue superior al encontrado en la hojarasca en dos parcelas (P4 y P10), lo cual pudo relacionarse con la dinámica de mortalidad del bosque, donde con frecuencia se encuentra árboles caídos que generan claros en el ecosistema, como lo describieron Cascante y Estrada (2001) en su estudio de composición y estructura de "El Rodeo", al referirse a la dinámica de claros en estos sitios (Figura 6).

El stock de carbono para las tres PPM muestreadas fue de aproximadamente de 691,14 Mg de carbono, lo que corresponde a 230,38 Mg/ha. Esto sirve de línea base para estimar el carbono almacenado en la zona protectora "El Rodeo". De los cinco componentes evaluados, a saber, necromasa, vegetación herbácea, hojarasca, latizales, fustales y suelo, los dos últimos presentan mayor porcentaje de carbono total (46,35 % y 50,79 %, respectivamente).

Es importante ampliar el muestreo a otros sectores de la zona Protectora, ya que la misma está conformada por bosques secundarios, y otros tipos de cobertura, los cuales no fueron considerados en este estudio. También es importante continuar con el monitoreo de carbono en cada uno de los componentes de manera periódica, para conocer la dinámica y el comportamiento de este elemento, que brinda información relevante para la gestión del ecosistema y como parámetro a tomar en cuenta en el marco de la estrategia nacional de descarbonización, así como la política de carbono neutralidad.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Universidad Para la Paz, administradora de los terrenos donde se encuentra la zona protectora "El Rodeo", por la colaboración brindada, así como a los funcionarios del Herbario Nacional del Museo Nacional de Costa Rica, que colaboraron con la presente investigación.

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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