1. Investigación de Bosques Tropicales
Estimación de carbono en
biomasa de bosques
secundarios y plantacio-
nes forestales en el
Noroccidente de Ecuador
Begleitprogramm
Tropenökologie (TÖB)
Deutsche Gesellschaft für Technische
Zusammenarbeit (GTZ) GmbH
2.
3. Investigación de Bosques Tropicales
Estimación de carbono en
biomasa de bosques
secundarios y plantacio-
nes forestales en el
Noroccidente de Ecuador
Magdalena López*, Free de Koning*§
,
Hugo Paredes, Pablo Benítez*
*: Proyecto CO2 - GTZ
Casilla 17-21-1925
Quito, Ecuador
ppffdk@ecnet.ec
§
: University of Göttingen
Institute of Soil Science and Forest Nutrition
Busgenweg 2
37770 Göttingen, Alemania
Eschborn, 2002
5. Prefacio
Los ecosistemas tropicales son la base de la existencia de una inmensa mayoría
de la población mundial. Sin embargo, la progresiva destrucción y degradación
de los recursos naturales en los países en desarrollo amenazan el éxito de los
esfuerzos que se realizan para lograr un desarrollo sostenible y combatir de
manera eficaz la pobreza.
Dentro del marco de la cooperación al desarrollo, el Programa de Apoyo
Ecológico (TÖB) tiene el propósito de contribuir a elaborar, evaluar y aplicar
con eficiencia las informaciones y experiencias adquiridas en este ámbito.
El Programa de Apoyo Ecológico es un proyecto de carácter suprarregional
realizado por la Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ)
GmbH por encargo del Ministerio Federal de Cooperación Económica y
Desarrollo de la República Federal de Alemania (BMZ).
A solicitud de los interesados, el programa fomenta estudios complementarios
sobre temas de relevancia ecológica para las regiones tropicales. La idea es
contribuir al perfeccionamiento de estrategias para la protección y el uso
sostenible de los ecosistemas tropicales y, sobre esta base, desarrollar
instrumentos innovadores para una cooperación al desarrollo que tenga
debidamente en cuenta los aspectos del medio ambiente.
La integración de los conocimientos científicos en las actividades de
asesoramiento ayuda a los respectivos proyectos a llevar a la práctica los
acuerdos internacionales pertinentes, en particular el Programa 21 y la
Convención sobre la Biodiversidad, a los que el BMZ otorga una especial
importancia.
Un elemento esencial del enfoque de este programa es que los científicos
alemanes aborden conjuntamente con científicos de los países contraparte temas
orientados a la aplicación. Con ello, el programa contribuye también al
perfeccionamiento de los expertos nacionales conforme a las exigencias de la
práctica, y a la ampliación de los conocimientos específicos de ecología tropical
en los países en desarrollo.
A través de textos breves y fácilmente comprensibles, la serie de publicaciones
del Programa de Apoyo Ecológico pone los resultados de los estudios
complementarios y las recomendaciones de actuación extraídas de ellos al
alcance de las organizaciones e instituciones que actúan en el campo de la
Cooperación al Desarrollo, así como de todos aquellos que se interesan por
temas de política de protección ambiental y de desarrollo.
I. Hoven
Jefe de la sección
Protección del medio ambiente y de los recur
sos naturales, gestión de recursos forestales
Ministerio Federal de Cooperación
Económica y Desarrollo (BMZ)
Dr. C. van Tuyll
Jefe de la división
Desarrollo rural
Deutsche Gesellschaft für Technische
Zusammenarbeit (GTZ) GmbH
6.
7. 1
Tabla de contenidos
Prefacio (2)_______________________________________________________________ 3
Resumen_________________________________________________________________ 5
Summary ________________________________________________________________ 7
1. Introducción____________________________________________________________ 9
2. Metodología ___________________________________________________________ 11
2.1 Zona de estudio ____________________________________________________________________ 11
2.2 Colección de datos__________________________________________________________________ 12
2.3 Métodos usados para estimar biomasa aérea de arboles _____________________________________ 13
3. Resultados ____________________________________________________________ 17
3.1 Especies encontrados en bosques secundarios. ____________________________________________ 17
3.2 Biomasa de bosques secundarios_______________________________________________________ 17
3.3 Biomasa de plantaciones forestales. ____________________________________________________ 23
4. Discusión y conclusiones_________________________________________________ 25
5. Referencias____________________________________________________________ 29
Anexo 1 Resumen de resultados y características de los sitios de muestreo ___________ 33
9. 3
Prefacio (2)
El Protocolo de Kyoto y las subsecuentes Conferencias de las Partes (COP) de la Convención de
Cambio Climático han despertado interés sobre el potencial de ecosistemas de bosques
secundarios y plantaciones forestales para fijar carbono. Considerar este servicio ambiental y
evaluarlo en términos ecológicos y monetarios podría estimular proyectos forestales dentro del
marco del Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Al mismo tiempo, eso ha generado una
necesidad de desarrollar metodologías aplicables para cuantificar y valorar la fijación de
carbono en sistemas forestales bajo distintas condiciones ecológicas.
Con este motivo el Programa de Apoyo Ecológico (TÖB) de la Cooperación Técnica Alemana
(GTZ) junto con la Universidad de Göttingen en Alemania iniciaron el proyecto "Potencial de
fijación de carbono en bosques secundarios y plantaciones forestales en dos zonas climáticas en
América del Sur". El proyecto se enfocó en el Noroccidente de Ecuador y en el Noroeste de la
Patagonia Argentina.
En Ecuador el proyecto estuvo integrado al Proyecto Política Forestal (PPF) de la GTZ,
colaborando directamente con el Ministerio de Ambiente. En Argentina el proyecto fue
ejecutado por el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) que también lleva a
cabo el Programa Nacional de Lucha Contra la Desertificación (PRODESAR), también apoyado
por la GTZ y estrechamente relacionado con este proyecto.
El proyecto tuvo tres objetivos principales:
- Determinar la fijación de carbono en suelos y biomasa de bosques secundarios y
plantaciones forestales, en relación con las condiciones biofísicas, tomando pastizales
como referencia.
- A través de un análisis costo-beneficio, comparar los beneficios netos entre bosques y otros
usos del suelo, incluyendo fijación de carbono como potencial beneficio monetario.
- Analizar los resultados dentro del contexto de acuerdos nacionales e internacionales para
apoyar la evaluación de posibles proyectos de fijación de carbono antes de su fase de
implementación.
Entre otros productos, el proyecto genera una serie de informes técnicos. El presente informe
técnico resume la estimación de carbono en biomasa de arboles en bosques secundarios en el
Noroccidental del Ecuador. También se hace referencia a biomasa de algunas plantaciones
forestales en la zona. El análisis de carbono en suelos en las mismas parcelas de estudio se
presenta en otro informe técnico.
Agradecemos el apoyo que nos brindó el "Proyecto Política Forestal" de la GTZ en Quito y el
Ministerio de Ambiente de Ecuador. Expresamos nuestro reconocimiento a todos los
propietarios que nos facilitaron los inventarios de bosques secundarios. Agradecemos a
Fernando Montenegro y Lino Veloz de la Fundación Forestal Manuel Durini por su
colaboración en las plantaciones forestales. Por el apoyo en la selección de sitios agradecemos
especialmente al equipo del "Proyecto Manejo Forestal Comunitario Esmeraldas" de la GTZ; a
Todd Smidt de la Fundación Altrópico; a Angel Suco de la Fundación Rainforest Rescue y a
Eduardo Beltrán de la "Unidad Coordinadora para el Desarrollo Forestal Sostenible de la
Provincia de Esmeraldas". Agradecemos la contribución de Carsten Schusser, estudiante de la
Universidad de Göttingen. Finalmente agradecemos a Cristoph Kleinn del "Institute for Forest
Management and Yield Science" de la Universidad de Göttingen por su revisión critica del
texto. La responsabilidad del contenido de este informe esta con los autores.
11. 5
Resumen
La estimación de la potencial fijación de carbono (C) por bosques secundarios y
plantaciones forestales es de gran importancia frente al incremento del dióxido de
carbono (CO2) en la atmósfera y su potencial efecto en el clima global. En el presente
estudio se estimó la biomasa total aérea de bosques secundarios y plantaciones
forestales, para determinar la cantidad de carbono que puede ser almacenado durante el
cambio de uso de tierra de pasto a bosque en Ecuador Noroccidental.
En 34 parcelas de bosques secundarios y en 6 parcelas de plantaciones forestales se
realizó inventarios en parcelas delimitadas, donde se medió diámetro a la altura del
pecho (DBH), altura total y altura comercial. Se comparó dos métodos para estimar la
biomasa aérea en arboles. En el primer método se calculó biomasa del fuste de cada
árbol en base de DBH y altura comercial medida y datos existentes de factor de forma y
densidad específica. Biomasa total de los fustes fue extrapolada hacia biomasa total
(incluyendo ramas y hojas) a través de un factor de expansión de biomasa. En el
segundo método se estimó la biomasa total a partir de ecuaciones alométricas directas
para bosques húmedos tropicales, tomadas de la literatura
El primer método presentó una mejor relación con edad del bosque que el segundo y se
relacionó mejor con datos para bosques tropicales húmedos de la literatura. Por esta
razón se seleccionó el primer método como el más apropiado para la zona de estudio. La
biomasa total aérea de los bosques secundarios estimado con este método varío entre
112 ton/ha hasta 199 ton/ha en áreas con una precipitación entre 1000 y 2500 mm y
varío entre 86 ton/ha hasta 291 ton/ha en la zona con una precipitación mayor a 2500
mm, dependiendo de la edad del bosque. El C almacenado promedio para todas las
parcelas investigadas era 82 ton/ha. La relación entre biomasa total y edad del bosque
era significante, pero no muy fuerte, debido a factores de clima, suelo, pendientes y la
intervención del hombre. Con modelos de regresión logarítmica se predice para un
bosque secundario de 30 años alrededor de 200 t/ha de biomasa aérea arbórea (100 t/ha
de carbono) en la zona menos húmeda y 220 t/ha de biomasa (110 t/ha de carbono) en la
zona más húmeda. Plantaciones bien manejadas pueden tener acumulado mas carbono a
esta edad. Se recomienda hacer mas estudios en Ecuador en lo cual se mide el peso seco
de los diferentes partes de arboles seleccionados para establecer modelos alométricos
para zonas especificas. Eso aumentará la exactitud de las estimaciones de biomasa a
partir de datos de inventarios forestales existentes y nuevos.
13. 7
Summary
The estimation of the carbon sequestration potential of secondary forests and forest
plantations is important in the context of the increasing level of carbon dioxide (CO2) in
the atmosphere and its impact on the global climate. In this study the amount of above
ground biomass in secondary forests and forest plantations was estimated with the
purpose to determine the quantity of carbon that can be sequestered in a land use
conversion from pasture to forest in Northwestern Ecuador.
In 34 secondary forests and 6 forest plantations diameter at breast height (DBH),
commercial height and total height was measured in inventories within delineated
parcels. Two methods for the estimation of total above ground tree biomass were
compared. In the first method trunk biomass for each tree was estimated on the basis of
measured DBH and height, and existing data for form factor and specific wood density.
Total trunk biomass was extrapolated to total tree biomass (including crown) by means
of a biomass expansion factor. In the second method allometric regression equations
from literature were used to estimate total biomass directly using the variables measured
in the inventories.
The results of the first method showed a better correlation with forest age, and agreed
better with existing secondary biomass data for forests in tropical humid areas, and was
therefore used for further analysis. The above-ground tree biomass, estimated with this
method, varied between 112 t/ha and 199 t/ha in areas with a precipitation between
1000 and 2500 mm, and varied between 86 and 291 t/ha in areas with a precipitation
over 2500 mm, depending on age of the forest stands. The relation between biomass and
age of the forests was significant but not very strong, due to factors such as climate,
soils characteristics, slope and especially human intervention. Logarithmic regression
models predict for secondary forest 30 years of age an amount of around 200 t/ha above
ground tree biomass (100 t/ha of carbon) in the less humid zone, and 220 t/ha above
ground tree biomass (110 t/ha of carbon) in the more humid zone. Well-managed
plantations forest could have more carbon stored at this age. It is recommended to
execute more studies in Ecuador in which dry weight of the different parts of selected
trees are determined in order to establish allometric regression equations for specific
zones. This will increase the precision of biomass estimations on the basis of existing
and new forest inventories.
15. 9
1. Introducción
Los cambios climáticos que en la actualidad están ocurriendo en el planeta, se los
atribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero de diferentes fuentes. La quema
de combustibles fósiles y la producción de cemento en los países industrializados, así
como la deforestación y cambio de uso de la tierra en países tropicales son la principal
fuente de emisión de CO2 (IPCC, 2000). Por lo que es necesario estabilizar estas
concentraciones, mediante el control de emisiones y flujos de CO2 y la aplicación de
otras medidas propuestas en el protocolo de Kyoto para mitigar el calentamiento global.
De esta manera los bosques adquieren protagonismo por su capacidad de fijar C y su
reconocimiento dentro de mecanismos de flexibilidad para mitigar emisiones de CO2 en
los acuerdos internacionales sobre cambio climático y emisiones de gases de efecto
invernadero. En este contexto, es cada vez más importante poder cuantificar la fijación
de carbono mediante el crecimiento natural de bosques secundarios o por plantaciones
forestales. La generación de estas metodologías para estimar la fijación potencial de C,
es necesaria para implementar los procesos de valoración económica (Benítez et al.,
2001), definición de línea base, certificación y monitoreo en proyectos de venta de
certificados de reducción de emisiones de carbono.
Varios estudios han estimado la acumulación de biomasa total aérea y la consecuente
fijación de C en bosques no intervenidos, plantaciones forestales y bosques secundarios
usando o desarrollando modelos estadísticos (e. g. Uhl et al., 1988; Saldarriaga et al.,
1988; Brown et al., 1989; Brown and Lugo, 1992; Brown 1997; Nelson et al., 1999;
Dauber et al., 2000; Steininger, 2000). Estos modelos fueron obtenidos al correlacionar
las mediciones destructivas de peso seco de los árboles como variables dependientes
con las mediciones de parámetros biométricos como variables independientes. Una vez
desarrolladas tales regresiones, estas permiten estimar la biomasa total aérea en forma
rápida y no destructiva midiendo parámetros biométricos comunes en inventarios
forestales. La mayoría de las ecuaciones fueron desarrolladas en bosques nativos o en
bosques secundarios donde se especifica el rango de los parámetros biométricos que
deben ser tomados como datos de entrada (Nelson et al., 1999). La desventaja de las
16. 10
regresiones es que son específicos para las condiciones ecológicas de los sitios donde
fueron desarrollados, y no necesariamente son aplicables para otras zonas.
En orden a mejorar la escasa información cuantitativa de biomasa y C almacenado en
bosques secundarios y plantaciones forestales en la región noroccidental del Ecuador,
realizamos un estudio con el siguiente objetivo: estimar la biomasa total aérea y el C
almacenado en las poblaciones de árboles, realizando mediciones biométricas en estos 2
diferentes sistemas forestales, comparando dos métodos de cálculo, y tratando de
encontrar los variables que determinan el crecimiento dentro de la zona de estudio. Para
poder analizar los variables determinantes para el crecimiento de estos bosques, las
parcelas fueron escogidos para incluir bosques de diferentes edades y ubicados en
diferentes zonas climáticas y en diferentes tipos de suelo. Se tomo datos en 34 parcelas
de bosques secundarios y en 6 parcelas de plantaciones. Por esta diferencia en
información disponible este informe presenta en mas detalle las estimaciones de
biomasa en bosques secundarios, y solo brevemente presenta los resultados de las
plantaciones forestales.
17. 11
2. Metodología
2.1 Zona de estudio
El estudio se efectúo en la zona noroccidental de Ecuador, área que colinda al norte con
la República de Colombia y al oeste con el Océano Pacífico y al este por la cordillera de
los Andes (78°40´E, 80°05´O y 1°30´N, 0°05´S). El clima en la mayor parte de la zona
es húmedo tropical. La temperatura varia de acuerdo a la altitud; en el área de estudio
existe una gradiente de temperatura media de 21,5 °C a 1600 msnm hasta 25,6°C al
nivel del mar (INAMHI, 1998). La precipitación anual varia entre 1000 mm alrededor
de la ciudad de Esmeraldas hasta más de 5000 mm en la zona submontano
(Clirsen/Patra, 1999). La vegetación natural de la zona es bosque húmedo tropical (bth)
y muy húmedo (btmh), con excepción de las franjas cercanas al mar en los cantones de
Atacames, Esmeraldas y Río Verde, donde los bosques corresponden a secos tropicales
(bts). En general, la vegetación es una continuación de la del choco colombiano
(Cañadas, 1982).
Los suelos del área de estudio tienen dos orígenes, aquellos localizados en la parte
inferior de la vertiente de la cordillera y de algunos valles son de origen volcánico. Los
suelos situados en los relieves costeros y los de la llanura fluvio-marina son de origen
sedimentario (MAG-ORSTOM, 1980). Los de origen volcánico, principalmente de
cenizas, son jóvenes y tienen características especiales, como predominio de material
amorfo (alofana) dentro de su constitución mineralógica que imparten ciertas
propiedades especiales como alta retención de agua, baja densidad aparente, texturas
arenosas finas o limosas, son propensos a los fenómenos erosivos. En general son suelos
ácidos o ligeramente ácidos, con una saturación de bases menores a 35 meq/100 g de
suelo y presentan una fertilidad media. Los de origen sedimentario son más
evolucionados, con textura arcilloso o limo arcilloso. En los lugares más húmedos
predomina la arcilla kaolinita y los óxidos de hierro y aluminio y en los lugares más
secos la montmorillonita. La kaolinita imparte una fertilidad natural baja a los suelos,
mientras que la montmorillonita una fertilidad media. Estos suelos tienen una gran
capacidad de retención de agua, se secan y agrietan en la estación seca, mientras en la
húmeda se hinchan, produciendo movimientos en masa. En la zona se han agrupado los
suelos de acuerdo al sistema Taxonómico de USDA. Los sub-ordenes de suelos
18. 12
encontrados son: Tropepts, Aquents, Andepts, Orthents, Fluvents, Udalfs, Udolls and
Psaments (MAG-OSTOM, 1980; digitalizado por CLIRSEN PATRA, 1999)
2.2 Colección de datos
En esta investigación se seleccionaron 40 sitios de estudio (Figura 1) distribuidos dentro
de la zona sobre los diferentes tipos de suelos y las principales zonas climatológicas. En
cada sitio se encontró un bosque secundario y/o plantación forestal, establecido a partir
de pastizales. La secuencia de conversiones de uso de tierra en estas parcelas ha sido la
tala de un bosque nativo o intervenido para establecer pastos que han sido abandonados
en el caso de bosque secundarios o plantados en el caso de plantaciones después de
varios años de pastoreo. Los bosques fueron seleccionados en tal manera para cubrir un
rango de edades.
Figura 1: Area de estudio con puntos de muestreo. Fuente del mapa base: Patra-Clirsen,
1998.
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#S
Arenales
Santo Domingo
San Lorenzo
Mindo Lindo
Mindo
Mayronga
Rio Silanche
Nuevo Mundo
Maquipucuna
Rio Castillo
Las Golondrinas
San Mateo
Rio Esmeraldas
Malimpia
Rio Blanco
Chonta duro
Las Minas
Guadualito
La Chiquita
La Union
Puerto Quito
Salima
Tazones
Muisne
Sua
Guacharaco
Chaupara
San Andres
Cube
Quinge
Mache
Chaflu
Las Peñas
Patere
Lagarto
La Concordia
Pitzara
San Francisco
Molinito
Alto Tambo
Océano Pacífico
Colombia
Provincia Pichincha
Provincia Manabí
Provincia Esmeraldas
Provincia Imbabura
Provincia Carchi
: punto de muestreo
19. 13
En cada bosque se tomó una parcela representativa de 600 m2
hasta 1000 m2
de
extensión (con excepción de 3 sitios donde se tomó parcelas de 200 m2
debido a la
predominancia de árboles con diámetros a la altura del pecho (DAP) menores a 10 cm).
Dentro de las parcelas se realizaron las siguientes mediciones dasometricas: diámetro a
la altura del pecho (DAP; a 1,30 m) del fuste, altura total, altura comercial (altura hasta
la primera ramificación) de cada árbol con mas de 5 cm de DAP y la correspondiente
identificación de las especies. La altura se determinó en base de triangulación.
Se investigó las relaciones entre biomasa y edad para diferentes tipos de suelo y
condiciones de clima. La edad de los bosques se obtuvo a través de entrevistas con los
propietarios.
Para información sobre tipos de suelo en la zona se usó el mapa de suelos de
Clirsen/Patra (1998). Para este objetivo el mapa de puntos de muestreo fue cruzado con
el mapa de suelos. Información adicional sobre características de los suelos como
textura, pH y densidad estuvo disponible a través de un estudio detallado sobre cambios
de carbono en el suelo después de una conversión de pastos a bosques secundarios y
plantaciones forestales, realizado dentro del proyecto en las mismas parcelas a través de
análisis químicos y físicos de muestras de suelo, resultados que son documentados en
otro informe (López et al., 2002).
Datos de precipitación en cada sitio de muestreo se obtuvo a través de una interpolación
espacial de datos de precipitación de 20 estaciones meteorológicas de la red nacional de
estaciones de INHAMI ubicados en la zona de estudio, así generando un mapa de
precipitación que fue cruzado con el mapa de puntos de muestreo.
2.3 Métodos usados para estimar biomasa aérea de arboles
A partir de los datos tomados en las parcelas se usaron dos métodos de cálculo de
estimación de biomasa: el primero basado en el cálculo de la biomasa del fuste y un
factor de expansión de biomasa para la biomasa en ramas y en hojas y el segundo
utilizando modelos estadísticos para estimar biomasa aérea total directamente,
desarrolladas por varios investigadores en bosques tropicales húmedos de América del
Sur. En ninguno de los dos métodos se considera la biomasa en raíces. Las biomasas
estimadas en este informe son expresadas como peso seco.
20. 14
El primer método aplicó la siguiente ecuación para la determinación de biomasa del
fuste:
Bf = ¼ π (DAP)2
*AC* DB* Ff [1]
Donde:
Bf = Biomasa del fuste de cada árbol (ton)
DAP = diámetro a la altura del pecho (m)
AC = altura comercial del árbol desde el suelo hasta la primera bifurcación o
inicio de la copa (m).
DB = densidad específica (g/cm3
)
Ff = Factor de forma (es la relación entre el volumen real del fuste y el volumen
del fuste considerado como un cilindro perfecto)
Los valores de DB y Ff para las especies encontradas se obtuvieron de literatura
especializada (Dixon, et al. 1969; Brown, 1997; INEFAN, 1998; Estrada et al 1989;
PRID, 1998; Jara L.M., 1999). Para las especies inventariadas con factor de forma y
densidad básica desconocida, se utilizo el valor general de Ff estimado en 0,629 por
INEFAN (1998) para las especies del bosque tropical húmedo del Noroccidente de
Ecuador y para la DB se aplico los valores promedios estimados a partir de las
densidades específicas de las especies encontradas en la zona, pero clasificadas de
acuerdo a la resistencia de la madera al corte, según conocimiento experto (Tabla 1).
La biomasa total del fuste (Btf) por hectárea (ha) para un sitio se obtuvo por la suma de
todas los valores de Bf de los árboles encontrados en la parcela; este valor total se
multiplica por 10.000 m2
y se divide para el área de la parcela (A) en m2
.:
n
Btf = Σ Bfi x (10.000/A) [2]
i=1
21. 15
La biomasa aérea total del método 1 (BT1) se obtiene al multiplicar la Btf por el factor
de expansión de biomasa (Feb) (Dauber et al., 2000):
BT1 = Btf x Feb [3]
Para bosques donde la biomasa total de fuste por ha (Btf), sea menor a 190 ton/ha, el
valor del Feb se obtuvo a partir de la ecuación de Brown et al. (1997):
Feb = Exp { 3,213 – 0,506 * Ln (Btf)} [4]
Y para bosques donde el Btf sea mayor o igual a 190 ton/ha, se utilizo el valor de Feb
de 1,74 (Brown, 1997).
Tabla 1: Valores promedios de densidad específica según conocimiento experto (g/cm3)
Alta densidad Mediana densidad Baja densidad
0,65 0,475 0,30
Nombre
Común
Nombre
científico
Nombre
común
Nombre
científico
Nombre
común
Nombre
científico
Chapil
Chontadura
Chontillo
Culo pesado
Palma Real
Pambil
Sancona
Tagua
Visola
Jessenia batana
Bactris galsipaes
Cyathea weatherbyana
Casearia aculeata
Imesa sp.
Iriartea deltoidea
Socratea sp.
Phytelephans equatorialis
Wettinia quinaria
Alpalo
Cacao
Caracha de coco
Canquete
Cascarilla
Cojojo
Cordoncillo
Chicul
Frutillo
Guabulón
Helecho arbóreo
Latex café c. leche
Malva
Mático de Costa
Punta de lanza
Quinde
Rayado
Veneno
-
Theobroma cacao
Virola sp.
-
Cinchona pubescens
Acnistus arborescens
Piper aduncum
-
Muntinga calabura
Cupania sp.
Cyathea sp.
Genipo sp.
Gihbertia amplifolia
Peperomia aduncum
-
Salvia pichincensis
-
Nauleopsis sp.
Cargadera
Cuasmo
Culape
Chilca
Margarito
Ortiga
Rastrojero
Tripa de Cuy
Gauteria sp.
-
Cornutia sp.
Vernonia baccharoides
Agapetis sp.
Urtica flavelata
El segundo método de cálculo, se usó para comparar la metodología anterior con las
metodologías que utilizan ecuaciones alométricas, las mismas que tienen el potencial
beneficio de usar menos variables, pero que tienen la desventaja de no haber sido
desarrolladas en la zona de estudio. Así el segundo método determina la biomasa total
22. 16
aérea (BT2) en ton/ha, con las dos siguientes modelos estadísticos dependiendo del
DAP medido:
Para DAP ≥ 25 cm se utilizó el modelo desarrollada por Saldarriaga et al. (1988) para
bosques secundarios en Colombia y Venezuela.
Ln (BT2) = 0,876 Ln (DAP2
) + 0,604 Ln (H) + 0,871 Ln(DB) –1,086 [5]
Para DAP< 25 cm se utilizó el modelo desarrollada de Nelson et al. (1999) para bosques
secundarios en Brasil
Ln (BT2) = -1,4702 + 2,4449 Ln (DAP) + 0,9028 Ln (DB) [6]
Para obtener la biomasa total (BT2) en ton/ha de cada sitio se aplico la ecuación 2
donde los Btf corresponden a los BT2 de las ecuaciones 5 y 6 de acuerdo a los diámetros
inventariados y Btf es la biomasa total (BT2) del sitio.
El C almacenado en la biomasa total aérea resulta de multiplicar a la biomasa aérea total
(BT) por el factor 0,5 (Brown y Lugo, 1992)
CBT = BT x 0,5 [7]
Donde:
CBT = carbono almacenado (ton/ha)
BT = biomasa total aérea (ton/ha)
Se investigó para bosques secundarios las relaciones entre biomasa y edad para
diferentes tipos de suelo y condiciones de clima a través de modelos estadísticos de
regresión.
23. 17
3. Resultados
3.1 Especies encontrados en bosques secundarios.
En las 34 parcelas de los bosques secundarios se encontraron 124 especies diferentes de
árboles. Las especies de mayor incidencia fueron: laurel (Cordia alliodora) 18%, guabo
(Inga sp.) 10%, chilca (Vernonia baccharoides) 6% y cordoncillo (Piper aduncum) 6%
de los 1645 árboles inventariados (Tabla 2.).
Tabla 2. Arboles mas frecuentes en los bosques secundarios inventariados (porcentaje
indica la cantidad de arboles de una especie como porcentaje del total de arboles)
Nombre común Nombre científico Familia Porcentaje
Laurel Cordia alliodora Boraginaceae 18.0
Guabo Inga Coruscana Fabacea 10.0
Chilca Vernonia baccharoides H.B.K. Compositae 6.3
Cordoncillo Piper aduncum L. Piperaceae 5.8
Arrayán Eugenia sp. Myrtaceae 3.2
Colca Miconia Sp. Melastomataceae 3.0
Canalon Zuarcia sp. Bignoniaceae 2.4
Guarumo Cecropia sp, Moraceae 2.2
Mambla Erytrina poeppigiana Fabaceae 2.2
Caucho Castilla elástica Moraceae 2.2
Espino Acacia sp. Acaceae 1.6
Helecho arboreo Cyathea Sp. Cyatheaceae 1.4
Tangare Carapa guianensis Meliaceae 1.4
Sapan Trema sp. Ulmaceae 1.4
Fernan Sanchez Triplaris guayaquilensis Poligonaceae 1.3
Nailli Palmae 1.3
Cuasmo 1.2
Quitasol Cordia hebeclada Boraginaceae 1.2
Sapote Matisia Sp. Bombacaceae 1.2
Jigua Ocotea sp, Laureaceae 1.0
Guayacán Tabebuia spp. Bignoniaceae 1.0
sub-total 70
otros 30
3.2 Biomasa de bosques secundarios
Las edades de los bosques, su ubicación, la precipitación y tipo de suelo están
presentados en Anexo 1, junto con las estimaciones de área basal, biomasa en el fuste,
factor de expansión de biomasa y valores estimados de biomasa y carbono por los dos
métodos. Las frecuencias de los valores de biomasa BT1 y BT2 (Figura 2) por categoría
de peso muestran una distribución tendiente a la normal con excepción de las dos
últimas clases, debido al reducido número de muestras de bosques secundarios iguales o
mayores a 30 años.
24. 18
Figura 2: Frecuencias de clases de biomasa aérea total BT1 y BT2 para bosques
secundarios (clases de 25 ton/ha, peso seco).
Los valores promedio, máximo y mínimo de biomasa y carbono acumulados en el
bosque para toda el área y para las dos zonas estratificadas por precipitación,
corresponden a bosques de diferentes edades, y solo constituyen un estimado general de
la biomasa de la zona (Tabla 3), que es influenciada por la selección de sitios. También
se estimo la correlación entre los dos métodos encontrándose una correlación alta (r2
=0,88); pero se observa que con la metodología 1 se tiene estimaciones superiores de
biomasa que con la metodología 2.
Tabla 3: Biomasa (peso seco) y carbono de bosques secundarios
Método N
Mínimo
BT(ton/ha)
Promedio Máximo Mínimo
CT(ton/ha)
Promedio Máximo
Para toda la zona
Método 1
Método 2
Zonas clima
Precipt.< 2500mm
Método 1
Método 2
Precipit. ≥2500mm
Método 1
Método 2
34
34
18
18
16
16
86
30
112
48
86
30
164
93
150
86
180
101
291
210
199
129
291
210
43
15
66
24
43
15
82
47
75
43
90
51
146
105
100
65
146
105
BT= biomasa aérea total de los árboles a partir de 5 cm DAP, para bosques menores de 10 años y para bosques
mayores e iguales a 10 años, árboles a partir de 10 cm de DAP.
CT = carbono almacenado en la biomasa aérea total
N = número de sitios inventariados
Como la acumulación de biomasa de los bosques depende de edad del bosque, tipo de
suelo, clima y manejo, se procedió a realizar regresiones entre biomasa como variable
dependiente y las variables anteriores como independientes encontrándose un modelo
0
2
4
6
8
10
12
frecuencia
25 50 75 100 125 150 175 200 225
clases de biomasa (t/ha)
BT2
0
2
4
6
8
10
12
frecuency
75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
biomasa classes (t/ha)
BT1
25. 19
logarítmico entre biomasa y edad del bosque significativo pero con un coeficiente de
determinación (R2
) no muy alto (Tabla 4). Con las variables independientes clima
(precipitación) y suelo (textura, pH, densidad del suelo) no se pudo construir modelos
de regresión uni-variable o multi-variables significantes para la variable dependiente
biomasa. Eso puede ser causada por el manejo de los bosques secundarios (extracción
de ciertos árboles), que no fue cuantificado en este estudio. Para reducir la variabilidad
en las estimaciones de biomasa (BT1 y BT2) con la edad del bosque, se zonifico el área
de estudio de acuerdo a la precipitación en dos zonas, obteniéndose modelos
logarítmicos con mas altos R2
para la zona de mayor precipitación pero un modelo no-
significativo para BT2 en la zona más seca. En la zonificación por suelos se consideró el
número de sitios inventariados por suelo, estableciéndose 3 zonas, donde el modelo
mejora al estudiar la acumulación de biomasa con la edad en un solo tipo de suelo
(Cuadro 3). La ecuación de regresión para toda la zona por método 1 indica que la edad
explica el 58% (coefficiente de determinación es 0.58) de la variación en biomasa, y al
zonificar podemos en ciertas zonas mejorar esta estimación en un 10%.
Tabla 4: Regresiones de biomasa total aérea (peso seco) con edad del bosque secundario.
Regresión de: Ecuación Error
SD
R2
Sig F #
Inv.
Sin zonificación:
BT1 vs Edad
BT2 vs Edad
BT=81,7lnX-54,7
BT=61,4lnX-71,5
29,6
29,1
0,58
0,44
0,000**
0,000**
34
34
Zonificación por clima:
Precipitación ≥ 2500 mm
BT1 vs Edad
BT2 vs Edad
Precipitación < 2500 mm
BT1 vs Edad
BT2 vs Edad
BT=108,3lnX-118,4
BT=87,9lnX-141,7
BT=41,4lnX+42,0
BT=27,5lnX+14,4
29,7
30,4
20,3
23,4
0,74
0,64
0,40
0,18
0,000**
0,000**
0,005**
0,079NS
16
16
18
18
Zonificación por suelo:
Suelo Tropepts
BT1 vs Edad
BT2 vs Edad
Suelo Andepts
BT1 vs Edad
BT2 vs Edad
Otros suelos
BT1 vs Edad
BT2 vs Edad
BT=90,6lnX-77,51
BT=66,1lnX-89,5
BT=66,8lnX-27,3
BT=87,1lnX136,6
BT=70,7lnX-22,7
BT=59,7lnX-60,3
28,7
25,4
9,9
21,0
38,1
38,0
0,70
0,61
0,77
0,55
0,40
0,32
0,000**
0,001**
0,009**
0,055NS
0,021*
0,043*
14
14
7
7
13
13
Nota: X representa la variable independiente edad, Error SD es el error estándar de estimación, R2
es el coeficiente de
determinación, Sig. F es el nivel de significancia de la regresión, # Inv. Es el número de bosques secundarios inventariados
** = altamente significativo al 99% de probabilidad
* = significativo al 95% de probabilidad
NS = no significativo.
26. 20
De los resultados anteriores se tiene que con las estimaciones del método 1 se explica
mejor la relación entre biomasa y edad, en cambio en el método 2 disminuye la
variación explicada especialmente para precipitaciones < 2500 mm. Esto se debe
probablemente a que las ecuaciones alometricas aplicadas para estimar la biomasa
(BT2) fueron desarrolladas en bosques tropicales húmedos a muy húmedos. Lo
anteriormente expuesto también puede explicar la diferencia entre las estimaciones de
biomasa (BT1 y BT2). Además la ecuación 5 (para diámetros ≥ a 25 cm) utilizada por el
método 2, no incluye la altura como variable independiente, y según el estudio realizado
por Nelson et al. (1999) el usar todas las mediciones dasometricas como: DAP, DB y
altura total, como variables independientes en el cálculo de biomasa, disminuyen el
error promedio de estimación de biomasa por árbol tanto en bosques secundarios como
en primarios. Adicionalmente se ha establecido que los árboles con DAP ≥ 70 cm son
los que determinan el 40% de la biomasa del bosque, a pesar de que el número de esos
árboles corresponde a menos del 5% de todos los árboles (Brown y Lugo, 1992, Brown
1997). Por consiguiente la estimación de la biomasa de este tipo de árboles debe ser la
más exacta posible, y este puede ser el motivo por el cual la estimación de biomasa por
el método 2 (BT2) es inferior a BT1.
El método 1 incluye datos más específicos como factor de forma para cada especie,
altura comercial y factor de expansión de biomasa, dato último calculado a partir de la
ecuación desarrollada por Brown (1997). Los valores de Feb (Anexo 1) se encuentran
entre los rangos encontrados por dicha investigadora (comunicación personal). Y los
promedios y rangos de biomasa encontrados por el método 1 (Tabla 2) guardan mayor
relación con las estimaciones de biomasa realizadas por otros investigadores en bosques
húmedos tropicales que las estimaciones a partir del método 2 (Tabla 5). Tomando en
cuenta estos argumentos se decidió que el método 1 es el mejor para la estimación de
biomasa en el noroccidente de Ecuador.
27. 21
Tabla 5. Reportes de estimaciones de biomasa aérea en el trópico.
Tipo de Bosque Edad
Años
Biomas
(ton/ha)
Fuente Comentario
Tropical de Montano *
Tropical premontano húmedo*
Tropical montano húmedo*
Tropical premontano muy húmedo*
Tropical premontano muy húmedo*
Tropical húmedo (América)*
Tropical secundario (América)
Tropical plantación (América)
Tropical primario (Brazil)
Tropical secund. Degradado (Brasil)
Tropical húmedo*(Amazonia-Bolivia)
Tropical secundario (Venzuela)
Trópical húmedo *(Brazil)
Tropical primario cerrado
Tropical secundario cerrado
Tropical húmedo* (Brazil)
Barbecho (Brazil)
Subtropical secundario (Ecuador)
Tropical húmedo cerrado*
Tropical secundario (improductivo)
Tropical húmedo* (América)
Tropical húmedo y seco* (América)
Tropical húmedo* (Brazil)
Tropical húmedo* (Brazil)
Tropical húmedo* (Brazil)
Tropical secundario (Brazil)
Bosque secundario (actual estudio)
18
20
18
Natural
37 P
ND
ND
>40
ND
30
30
290
284
428
362
456
546
254
310
291-398
143-176
171
464
356
334
170-270
318
136
255
192
138
340
211
300-400
414
227
200
223
Adams, 1997.
Golley , et al., 1975
Brun, 1976
Greenland and Kowal , 1960
Huttel, 1975
Fölster, 1989
Fölster, 1989
Fölster, 1989
Alves et al., 1997
Alves et al., 1997
Dauber, E. et al., 2000
San José, J.J, et al., 1998
Laurance, W.F., 1999
Compilación de Bundestag, 1990
Compilación de Bundestag, 1990
Fujisaka, et al., 1998
Fujisaka, et al., 1998
Fehse, et al., 1999. (ECOPAR)
Brown, et al., 1989
Brown, et al., 1989
Brown, et al., 1989
Brown, et al., 1989
Citado por Brown y Lugo, 1992
Citado por Brown y Lugo, 1992
Brown y Lugo, 1992
Steininger, 2000
Citado por De Jong , et al., 1999
Citado por De Jong , et al., 1999
Citado por De Jong , et al., 1999
Citado por De Jong , et al,. 1999
Citado por De Jong , et al., 1999
Citado por WBGU, 1998
Citado por WBGU, 1998
Citado por WBGU, 1998
Ecuaciones alometricas
Ecuaciones alometricas
Ecuaciones alometricas de invent. forestales
Ecuaciones alometricas sabana (Orinoco)
Ecuaciones alometricas
Citado por ODA MINAE, 1996
Citado por ODA MINAE, 1996
Ecuaciones alometricas (Brown , et al.)
Ecuaciones alometricas (Brown , et al.)
Ensayos destructivos (Maquipucuna)
Ecuaciones alometricas
Ecuaciones alometricas
Ecuaciones alometricas (DAP, DB y altura)
Ecuaciones alometricas (DAP, DB y altura)
Mediciones directas
Estudios a pequeña escala
Con sensores remotos (RADAMBRASIL)
Ecuaciones alometricas
Valor de biomasa estimado por el método1
ND= no dato, P= bosque protegido, *= Bosque no intervenidos.
Las curvas de biomasa BT1 en función de edad estratificado para las dos zonas de
precipitación (Figura 3b) indican que para la zona de menor precipitación la biomasa
BT1 disminuye en aproximadamente 15% en relación con la zona húmeda., La curva de
biomasa BT1 en función de edad para toda el aérea esta en el rango medio entre estas
dos zonas (Figura 3a). Al aplicar la ecuación logarítmica de la curva del gráfico 3a para
un bosque secundario de 30 años se obtiene una biomasa de 223 ton/ha, valor que se
encuentra dentro de los rangos encontrados por otras investigaciones (Tabla 5).
La curva para la zona mas húmeda es bastante influenciado por 3 bosques con una alta
biomasa en el norte de la provincia, todos con una edad de 25 años. De dos de estos
bosques (La Chiquita y San Lorenzo) se sabe que probablemente han tenido poco
interferencia humana, lo cual podría ser causa de su relativamente alta biomasa.
28. 22
Figura 3. Relación de biomasa total aérea (peso seco) con edad del bosque secundario.
Observaciones y curvas según ecuaciones tabla 4. A: Sin zonificación; B: Con zonificación
(< 2500 mm y > 2500 mm).
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30 35
Edad (años)
Biomasa(ton/ha)
BT1 sin zonificación Curva BT1 sin zonificación
A
0
50
100
150
200
250
300
350
5 10 15 20 25 30 35
Edad (Años)
Biomasa(ton/ha)
BT1 zona < 2500 mm BT1 zona >2500 mm
curva BT1 zona > 2500 mm curva BT1 zona < 2500 mm
B
29. 23
3.3 Biomasa de plantaciones forestales.
Los resultados de biomasa y C almacenado en las plantaciones forestales y estimados
por el método 1 se resumen en la Tabla 6 (descripción de sitios en Anexo 1). Los
valores de C fijado están en un rango de 54 a 120 ton/ha. Este rango depende de la
especie plantada, del manejo de la plantación y de la edad del bosque. Debido a las
diferentes características biofísicas de cada plantación y al reducido número de ellas; la
información de biomasa y C fijado no se correlacionó con los anteriores factores.
Tabla 6. Estimaciones de biomasa (peso seco) y carbono fijado en la parte aérea de
plantaciones forestales.
Sitio Especie
Nombre común Nombre científico
Edad
(años)
BT1
(ton/ha)
C
(ton/ha)
Mayronga
Silanche
Río Castillo
Golondrinas
Concordia
Pitzara
Teca
Tangaré
Cutanga
Múltiples*
Caucho injerto
Mascarey
Tectona grandis
Carapa guianensis
Parkia multijuga
Cordia alliodora/Brosimun *
Hevea brasilensis
Hyeronima chocoensis
9
21
15
17
7
10
184
213
194
229
108
155
92
107
97
115
54
78
Múltiples* = Laurel -Cordia alliodora , Sande – Brosimun utile, Coco-virola – Virola sp.
Se puede observar que la biomasa de las plantaciones es superior a la biomasa de
bosques secundarios con la misma edad según la curva 3a. Sobre todo la biomasa de la
plantación de Teca en la Mayronga es muy alta. Sin embargo, cuando se compara la
aérea basal medida con datos existente para Teca (INEFAN, 1996) estaría de acuerdo
con el crecimiento para un sitio con índice favorable.
31. 25
4. Discusión y conclusiones
Información sobre la fijación de carbono en biomasa de diferentes sistemas forestales es
necesaria para los procesos de certificación en la venta de carbono y a los modelos de
flujos de C que exigen la mayor exactitud posible en la cuantificación de la biomasa en
bosques. La información presentado en este informe ha sido utilizada - dentro del
mismo proyecto - para el análisis de costo-beneficio de fijación de carbono en sistemas
forestales en Ecuador Noroccidental (Benítez et al., 2001).
A base de los datos de las 34 parcelas de bosques secundarios se concluyó que la
estimación de biomasa por el método 1 provee una mejor estimación de la biomasa
aérea en la zona de estudio que el método 2. La relación entre edad y biomasa estimada
para todo la zona indica que bosques secundarios pueden llegar a una biomasa de 223
t/ha en 30 años, lo cual representa 112 t/ha de carbono. Steininger (2000) reporta un
crecimiento promedio de 9-10 t/ha/año en bosques secundarios jóvenes hasta 12 años de
edad en Brasil. Este crecimiento es ligeramente mas bajo que el crecimiento promedio
en toda la zona hasta 12 años en el presente estudio como indica Figura 3a. Una posible
causa de este diferencia podría ser la fertilidad de los suelos en Esmeraldas que puede
ser más alta por su relativa cercanía a la cordillera Occidental de los Andes y la
subsecuente influencia de depósitos de cenizas volcánicas. Para que las proyecciones de
fijación de carbono en bosques secundarios sean conservadoras se recomienda tomar el
crecimiento estimada con la curva para la zona de menor precipitación, lo cual significa
200 t/ha de biomasa (100 t/ha de carbono) después de 30 años. Las plantaciones bien
manejadas en la zona pueden tener un crecimiento superior.
Uno de las especies de plantación mas investigadas en la zona de estudio es Laurel
(Cordia alliodora). Su crecimiento depende sobre todo de la densidad del rodal (numero
de arboles por ha) y índice de sitio (Alder y Montenegro, 1999). Usando las curvas de
crecimiento de Alder y Montenegro (1999) para una densidad de 400 arboles/ha y un
índice de sitio promedio de 22, y extrapolando el volumen comercial con DAP > 10 cm
a biomasa total usando una densidad de 0.45 y el factor de expansión según Sección 2,
resultaría en una biomasa total aérea de alrededor de 220 t/ha después de 15 años y 250
t/ha después de 20 años (Benítez et al., 2001). Esta biomasa se compara bien con la
32. 26
biomasa estimada para la plantación en las Golondrinas en el presente estudio que tiene
Laurel mezclado con otros especies. Una comparación de Alder (1999) entre especies
de plantación en la zona como Chuncho (Cedralinga catenifomis), Pachaco
(Schizolobium parahybum), Cutanga (Parkia multijuga) y Jacaranda (Jacaranda
copaia) muestra que estos pueden tener un incremento anual de volumen de madera
superior al incremento de Laurel.
En el presente estudio no fue incluida la biomasa en sotobosque (plantas, arbustos y
arboles con DAP < 5 cm) y raíces. Sin embargo estos compartimentos pueden
representar cantidades significativas de biomasa (y por lo tanto de carbono).
Relativamente poca información existe en la literatura sobre biomasa en raíces por el
trabajo extensivo que representan las mediciones. En un resumen de la literatura Cairns
et al. (1997) calculan una biomasa promedio en raíces de bosques tropicales de 24% de
la biomasa aérea en base de datos de 39 muestreos. La biomasa en sotobosque y
hojarasca puede ser muy variable pero representa probablemente una cantidad
relativamente modesta de biomasa (Kotto-Same et al., 1997; Fehse et al., 1999).
Un gran parte del carbono de un ecosistema terrestre se encuentra en el suelo. Para las
parcelas descritas en este informe y en parcelas cercanas de pasto se realizó un estudio
detallado sobre carbono en el suelo y los cambios de carbono en el suelo después de una
conversión de pastos a bosque, en base de análisis físicos y químicos de muestras de
suelo. Los resultados del análisis de los niveles y cambios de carbono en suelos para las
diferentes condiciones de clima, edad de vegetación, mineralogía del suelo y manejo
están descritos en otro informe (López et al., 2002).
Las estimaciones de biomasa con ecuaciones alométricas establecidos en otros países
(método 2) dieron resultados diferentes que los del método 1, que fue preferido en
nuestro estudio. Por esta razón se recomienda estudios que involucren determinaciones
destructivas del peso seco (biomasa) de tronco, ramas, hojas, raices y sotobosque en
parcelas para establecer ecuaciones alométricas desarrolladas específicamente para
bosques secundarios y plantaciones de la zona. De esta forma se puede aprovechar
mejor de la información de los inventarios forestales que se ha realizado en el pasado en
plantaciones forestales y bosques secundarios, y los que se va a realizar, para estimar los
contenidos de carbono. En muchos inventarios forestales se mide arboles de interés
33. 27
comercial con diámetros de 30 cm o más. Para aprovechar mejor de inventarios
forestales para las estimaciones de biomasa y carbono, se recomienda incluir árboles
desde 5 cm de diámetro tanto de las especies comerciales y no comerciales existentes en
los bosques secundarios.
Para bosques secundarios además es necesario determinar el impacto de diferentes
niveles de extracción selectiva en el crecimiento total del bosque.
35. 29
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41. Deutsche Gesellschaft für
Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH
Begleitprogramm Tropenökologie (TÖB)
Programa de apoyo ecológico
Postfach 5180
D-65726 Eschborn
República Federal de Alemania
Fax +49-(0)6196-79-6190
E-Mail: TOEB@gtz.de
Internet: http://www.gtz.de/toeb
42. Im Auftrag des Bundesministeriums für
wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ)
