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U.D.C.A Congreso de Ciencias y Tecnologías Ambientales 2010-2011: Captura de Carbono en el Trópico Alto

Captura de carbono en el trópico alto

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Captura de carbono en el trópico
              alto
      Marco Cabezas Gutiérrez
Cambio climático
Los gases efecto invernadero
GAS          NIVEL DE     PARTICIPACION
             REFERENCIA   %
      CO2          1            76

      CFCs       15.000         5

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      N2O         230           6
U.D.C.A Congreso de Ciencias y Tecnologías Ambientales 2010-2011: Captura de Carbono en el Trópico Alto
El contenido de carbono en la atmósfera actual es
   superior al encontrado hace 400.000 de años




                                                2011
                                                real
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U.D.C.A Congreso de Ciencias y Tecnologías Ambientales 2010-2011: Captura de Carbono en el Trópico Alto

  • 1. Captura de carbono en el trópico alto Marco Cabezas Gutiérrez
  • 3. Los gases efecto invernadero GAS NIVEL DE PARTICIPACION REFERENCIA % CO2 1 76 CFCs 15.000 5 CH4 25 13 N2O 230 6
  • 5. El contenido de carbono en la atmósfera actual es superior al encontrado hace 400.000 de años 2011 real
  • 6. Comportamiento de algunos gases efecto invernadero y de la radiación solar a gran escala de tiempo (Salinger et al.,2007)
  • 7. Mediciones de CO2 en la Antártida y proyección matemática de comportamiento
  • 8. Problemas a nivel ambiental • Incremento en la temperatura del aire (0,2°C por década desde 1970) • Incremento en los niveles de radiación UV y de onda larga • Cambios en los regímenes de lluvias (incremento del 2% en los últimos 100 años) • Deshielos • Disminución del albedo • Nuevas adaptaciones ecológicas de plagas y enfermedades
  • 9. Problemas a nivel ambiental • Cambios en la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos (fenómeno del niño) • Enriquecimiento en las concentraciones de CO2 atmosférico • Incremento en la depositación de nutrientes (N y P) • Aumento de la presión en cacería - < Biodiversidad • Cambios en el uso de la tierra • Incremento en Ozono y ácidos ambientales • Cambios secundarios como la abundancia de lianas.
  • 11. Estimativos de la emisión de gases efecto invernadero, convertibles a CO2 en algunos cultivos Cultivo Area Rendimiento N min (kg ha-1) N org (kg ha-1) CO2 millones Mg ha-1 equivalente de ha kg ha-1 Trigo invierno 368.6 5,2 144 42 1340 Trigo 221.2 4,4 107 42 910 primavera Descanso 80.2 2,4 0 0 400 Henos 77.9 15,8 195 52 1595 Colza 70.9 2,8 154 41 1020 Tubérculos 30.9 11,3 207 33 1157 Pastos 572.6 5,1 0 56 529 Frutales 22.4 3,1 60 0 666
  • 12. Tasas de deforestación y barbecho en América Latina, (Ramankutty et al., 2007)
  • 13. Papel de la agricultura en el calentamiento global •La agricultura ocupa alrededor del 35% del área de la tierra. •Emite grandes cantidades de gases efecto invernadero. •25% del CO2, 50% del metano y 70% del óxido nitroso, vía fuentes de actividad humana. •Con conciencia y buenas prácticas las fincas pueden absorber la cantidad de CO2 que emiten
  • 14. Captura y secuestro de carbono Se define como el incremento persistente en el carbono almacenado en el suelo en las plantas o en el mar. Algunos discuten y sugieren que solo se puede secuestrar carbono con alto grado de permanencia, mayor a 1000 años. Lo demás sería captura (Hutchison et al., 2007).
  • 15. Algunas tasas de captura ESPECIE CANTIDAD FUENTE ( t·ha-1·año-1) Erytina 2,1 Oelbermann et al., poeppigiana (2004) Alnus acuminata 5,5 Muthuri et al., (2005) A. acuminata 14,2 Fehse et al., (2002) Acacia macrophylla 10,5 Sofo et al., (2005)
  • 16. Secuestro de carbono •El potencial de secuestro de C en China es de 198Tg al año (47% de las emisiones por quema de combustibles fósiles); en la India es de 39 a 49. •En los trópicos húmedos, solo en sistemas Agroforestales se calcula un potencial de 9 Mg de C al año
  • 17. Efectos de convertir cultivos extensivos en pastos •La conversión de cultivos transitorios en pastos puede llevar a un incremento sustancial de C en el suelo. •Se ha estimado en 1,01 ton de C al año ha-1 (Connat et al ., 2001) •Smith et al., (2000) lo estimaron en 0.62 ton ha-1 año-1
  • 18. Efecto de la reducción de la labranza •Se ha demostrado que la reducción de labranza también incrementa el secuestro de carbono en el suelo. •Eso dependerá de la textura del suelo, de los vientos y del régimen de lluvias. •Los datos encontrados oscilan entre 0,20 y 0,50 Mg ha-1 año-1
  • 19. Incremento promedio anual de biomasa en algunas especies forestales.
  • 20. Tipos de metabolismo y respuesta al CO2 atmosférico
  • 21. Descripción de los diferentes tipos de depósitos de carbono Tipo de Clase Descripción depósito Biomasa viva Biomasa sobre el suelo Troncos , tocones, ramas, semillas, cáscaras y hojas. Se separa biomas arbórea y biomasa superficial Biomasa subterránea Toda la biomasa de raíces. Se excluyen raíces finas de menos de 2 mm Materia orgánica Madera muerta Toda la biomasa forestal no viva, como muerta troncos, árboles caídos y tocones de más de 10 cm Hojarasca Biomasa no viva sobre el suelo, hojas ramas, detritos Suelos Materia orgánica del Contenido de materia orgánica del suelo suelo y raicillas de menos de 2 mm de diámetro
  • 22. Tipos de material a muestrear de acuerdo al tipo de proyecto (S Necesario, R Recomendado, T posible, depende del mercado, N no).
  • 23. Metodología de medición en plantaciones forestales Clinómetro Forcípula
  • 25. Ecuaciones alométricas para especies forestales del trópico (Cole et al. 2006) Altura de la planta Diámetro a la altura del pecho (DAP)
  • 26. Establecimiento de parcelas de medición en bosques 250 m2 Necromasa 0,25 gruesa m2 Necromasa 100 m2 fina Hojarasca
  • 27. Cálculo del diámetro cuadrático
  • 29. Biomasa en ramas • Dividir las ramas en gruesas y delgadas, pesarlas por aparte. Sacar muestras de 1kg y llevar a estufa • Tomar las hojas, pesarlas y sacar una muestra de 1 kg. Llevarla a estufa. • Secadas las muestras se hace el análisis de carbono en los tejidos.
  • 31. Ecuaciones establecidas • Aliso: • Y = 2,45 – 4,78 (DAP) + 3,56(DAP)2 R2 0,93 • Roble: • Y = 3,98 – 8,90(DAP) + 5,67 (DAP)2 R2 0,87 • Magle: • Y=e (-1.34 + 26,45ln(DAP)) R2 0,85
  • 32. Monitoreo de captura de carbono en SAF
  • 33. Número de parcelas a muestrear N = (IM * At)/Ap *100 Donde: N = número de parcelas permanentes de muestreo (PPM) IM = intensidad del muestreo (%) At = área total del sistema o estrato (m2) Ap = área de la PPM (m2)
  • 34. Muestreo en SAF Densidad Tamaño de Características Sistemas tipo (árboles/ha) parcela (m2) 100 1000 Vegetación leñosa muy Sistemas de pastoreo esparcida 100-140 670 Vegetación leñosa Bosques de galería y esparcida sistemas integrados 140 -250 500 Vegetal leñosa Agrosilvopastoriles moderada 250 – 670 250 Vegetación muy densa, Bosques secundarios con distribución poco pastoreo uniforme de tallos 700 100 Distribución uniforme Pastoreo en plantaciones de tallos grandes forestales, cultivos en callejones
  • 35. Modelos de estimación de biomasa (ICRAF, 2007)
  • 36. Estimación de la biomasa aérea • Bta = Vf x GE x FEB Donde Bta = Biomasa aérea total (t de MS * árbol-1) Vf = volumen del fuste GE = gravedad específica de la madera FEB = factor de expansión de la madera
  • 37. Estimación de la biomasa de raíces (Karz et al., 1996) Tipo de raíces Variable Modelo De madera fina Biomasa de raíces BR = 0,231 (BA) De madera dura Biomasa de raíces BR = e0,329BA0,630 Todas Proporción de raíces Pf = e1.007BR0,342 finas BR es la biomasa de raíces en t·ha-1; e la base de los logaritmos naturales ;Pf la proporción de raíces finas, siendo ≤ a 0,9
  • 38. Cambios en un sistema reforestado Cinco años después
  • 39. Estimación de la biomasa • Modelo de Tian et al., (2010) • Se calcula la productividad primaria total, la productividad primaria neta y la respiración de los ecosistemas • La PPN (biomasa)se divide entre los componentes del sistema • Se establece como 0.5 de la composición de la biomasa, la cantidad de carbono fijado
  • 40. Fotosíntesis del aliso 12 10 Tasa fotosintética µmol de CO2.m-2s-1 8 6 4 2 0 0 500 1000 1500 2000 2500 RFA µmol.m-2.s-1 FN F est
  • 41. Fotosíntesis del magle 18 16 Tasa fotosintética kg CO2.ha-1.d-1 14 12 10 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200 250 300 RFA absorbida (J.m-2.s-1)
  • 42. Fotosíntesis del roble 35 30 25 FN kg CO2.ha-1.d-1 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 RFA J.m-2.s-1 FP. estimada F medida
  • 43. Estimación de la fotosíntesis del dosel • PPTsol = 12,01 x 10-6 x Fsol x IAFsol x día x 3600 • PPTsombra = 12,01 x 10-6 x Fsombra x IAFsombra x día x 3600 • PPT = PPTsol + PPTsombra • PPN = PPT- R • R = Raut + R het
  • 45. Estimación de la biomasa de raíces Fórmula para todos los tipos de bosques Y = Exp(-1,085 + 09256*ln(BA)) r2 0,83 Fórmula para bosques tropicales Y= Exp(-1,0587 + 0,8836 * ln(BA) r2 0,84 Donde: Y = biomasa de la raíz en toneladas por hectárea de materia seca Ln = logaritmo natural; exp, base de los logaritmos naturales (2,7182) Tamaño de la muestra 151 individuos.
  • 46. Estimación del carbono • En laboratorio: determinación del C para cada tejido -----0,5 de la biomasa • C total = Biomasa total x 0,5 • CO2 total = Ctotal x 3,67
  • 47. biomasa en el suelo en bosques de roble, aliso y magle (kg.ha-1.año-1) Parcela Localidad ROBLE ALISO MAGLE R+A R+M R+A+M TESTIGO Firavitoba 130,825 321 317,95 338,875 316,25 299,775 23,075 Tenjo 119,5 468,45 330,5 352,25 326 405,75 18,5
  • 48. Biomasa aérea estimada, en plantaciones de Quercus humboldtii, Escallonia pendula y Alnus acuminata en trópico alto Especie Fotosíntesis del IAF Biomasa Biomasa dosel (kg de por árbol por CO2·ha-1.dia-1) (kg) hectárea (t. Año-1) Roble 32,65 4,2 9,16 11,91 Aliso 24,56 4,9 6,89 8,96 Magle 13,89 2,8 3,90 5,07
  • 49. Biomasa medida para una hectárea con 1300 árboles de las respectivas especies. Especie Biomasa por Biomasa por árbol (kg) hectárea (t. Año-1) Roble 10,14 13,18 Aliso 7,90 10,27 Magle 4,10 5,33
  • 50. Comparación de la PPN de tres especies forestales para trópicos altos, cinco años de edad y 1300 individuaos por ha. 14 12 10 t·ha-1·año-1 8 6 4 2 0 Roble Aliso Magle BT medida BT estimada
  • 51. CO2 capturado y Carbono Almacenado en plantaciones de Quercus humboldtii, Escallonia pendula y Alnus acuminata en trópico alto Especie CO2 capturado CO2 capturado Carbono parte aérea parte total en el (t.ha-1.año-1) subterránea sistema(t.ha- (t.ha-1.año-1) 1.año-1) Q.humboldtii 21,85 2,45 6,62 A. acuminata 16,42 2,89 5,26 E. pendulla 9,30 2,45 3,20
  • 52. Captura y distribución de carbono en bosques mixtos del trópico alto Árboles 64,51% Sotobosque 1,51% Raíces 18,18% Necromasa 4,89% Hojarasca 2,92 % Suelo 7,99%
  • 53. Efectos del incremento de CO2 sobre el rendimiento de tubérculos de papa, expresado en cambio relativo en relación a las concentraciones actuales del gas (Högy & Fangmeter, 2009)
  • 54. Efecto del incremento de CO2 atmosférico sobre los componentes de rendimiento de la papa Componente de rendimiento % de variación de 600/380 ppm de CO2 Rendimiento total en fresco + 6,3% Tubérculos de segunda +1,4% Tubérculos de primera 7,0% Tubérculos industriales (> 5cm de diámetro) 25% Tubérculos·m-2 -0,6 Tubérculos de segunda -3,0% Tubérculos industriales +32%