Artículos

 

Concentración de carbono en el fuste de 21 especies de coníferas del noreste de México

 

Carbon concentration in the stem of 21 conifer species from northeastern Mexico

 

José Israel Yerena Yamallel¹, Javier Jiménez Pérez¹, Oscar Alberto Aguirre Calderón¹, Eduardo Javier Treviño Garza¹ y Eduardo Alanís Rodríguez¹

 

¹Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León. Correo-e: yamallel@hotmail.com

 

Fecha de recepción: 10 de agosto de 2011;
Fecha de aceptación: 13 de agosto de 2012

 

RESUMEN

En el noreste del país no se cuenta con información sobre la concentración de carbono por especie forestal, por lo que es necesario iniciar trabajos específicos para establecer las bases metodológicas sobre su registro. Por medio del presente estudio se determinó la concentración de carbono en el fuste de 21 especies de coníferas que crecen en la región noreste de México, específicamente en los estados de Nuevo León y Coahuila; para ello se utilizó un equipo analítico denominado Solids TOC Analyzer, que funciona por combustión completa a 900 °C y con un detector infrarrojo no dispersivo. La colecta de las muestras se hizo con un método no destructivo que consiste en extraer una porción de la sección transversal del fuste. En total se analizaron 210 muestras procedentes de 70 individuos. A partir de un análisis de varianza se obtuvieron diferencias significativas en los fustes (P < 0.0001), que variaron de 45.67 ± 1.08% en Pinus remota a 51.18 ± 0.62% en Juniperus flaccida, la cual alcanzó el porcentaje más alto, con una media general de 48.39 ± 2.03%. Si se conoce la concentración de carbono por especie y la biomasa por individuo es factible estimar el contenido de carbono en los ecosistemas con mayor precisión, cuando se hacen los inventarios forestales.

Palabras clave: Concentración de carbono, coníferas, ecosistemas forestales, Juniperus flaccida Schltdl., Pinus remota (Little) Bailey et Hawksw., Solids TOC Analyzer.

 

ABSTRACT

There is no information on the carbon concentration accomplished by forest species that grow at the Northeast of the country, a fact that makes it necessary to initiate specifics work to establish methodological bases to keep a record. Through this study was determined the carbon concentration in the stem of 21 species of conifers that grow in the northeast of Mexico, specifically in the states of Nuevo Leon and Coahuila, by using a Solids TOC Analyzer analytical equipment that works with complete combustion at 900 °C, through a non-dispersive infrared detector. For the collection of samples was used a non-destructive method, which consisted on the removal of a fraction of the cross section of the stem. A total of 210 samples were taken from 70 individuals. Through an analysis of variance were found significant differences in the stem (P < 0.0001), which ranged from 45.67 ± 1.08% in Pinus remota to 51.18 ± 0.62% in Juniperus flaccida which recorded the highest per cent value, with a general average of 48.39±2.03%. If the carbon concentration for species and the biomass per individual is known, a more accurate estimation of carbon content in ecosystems can be accomplished, when forest inventories are carried out.

Key words: Carbon concentration, conifers, forest ecosystems, Juniperus flaccida Schltdl., Pinus remota (Little) Bailey et Hawksw., Solids TOC Analyzer.

 

INTRODUCCIÓN

El efecto invernadero ocurre porque la superficie de la Tierra, que es más fría que la del sol, emite energía radiante en forma de longitudes de onda larga y los gases de efecto invernadero (GEI) con fluctuaciones anuales como el bióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), óxido nitroso (N₂O), bióxido de azufre (SO₂), clorofluorocarbonos (CFC), ozono (O₃) y el vapor de agua (Houghton y Woodwell, 1989; Dixon et al., 1994; Masera, 1995) absorben algo de esas ondas infrarrojas. Cuando esto sucede, se produce el calentamiento de la atmósfera. Los GEI también despiden radiación infrarroja y la energía vuelve a calentar el relieve terrestre. Al evitar la rápida salida de la radiación infrarroja, los gases actúan como una capa aislante alrededor del planeta, provocando que su superficie sea mucho más caliente que si estuvieran ausentes.

En el fenómeno del calentamiento global, por las acciones del ser humano, los almacenes de carbono se han alterado tanto en la biomasa como en el suelo, principalmente en el subsuelo, de donde se han desenterrado cantidades importantes de carbono mediante la extracción de los combustibles fósiles (petróleo), y con ello se han incorporado GEI al ambiente en grandes proporciones.

Para mitigar el cambio climático se considera viable cualquier acción que tenga como resultado una reducción en las emisiones de los GEI o la sustitución de los combustibles fósiles por biocombustibles. Por otra parte, se reconocen dos opciones básicas para amortiguar el cambio climático en el sector forestal: a) la conservación, que consiste en la preservación de áreas naturales protegidas, el fomento de aplicar manejo sostenible a los bosques naturales y la protección de las áreas arboladas para reducir los incendios, así como evitar las plagas y las enfermedades; y b) el aumento de la extensión de las áreas arboladas, ya sea mediante la reforestación dedicada a recuperar áreas degradadas con actividades como la protección de cuencas, la reforestación urbana, la restauración, el desarrollo de plantaciones comerciales para producir madera, pulpa para papel, hule, etc.; así como, la multiplicación de las plantaciones energéticas y de los sistemas agroforestales. Acciones como las anteriores tienen por objetivo mejorar la fijación de carbono y mantener estables sus depósitos (Masera, 1995).

La propuesta de estrategias dirigidas a la mitigación del cambio climático depende del conocimiento de la dinámica del carbono en los ecosistemas forestales y las modificaciones de sus flujos, derivadas de los patrones de cambio de uso del suelo; a su vez, es indispensable poseer información básica sobre los contenidos de carbono en los diferentes depósitos del ecosistema (Ordóñez, 1999; Pagiola et al., 2002), pero, además, es necesario contar con la colaboración de los gobiernos para apoyar las labores requeridas y efectivas.

Dado lo anterior, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, 2006) desarrolló las directrices para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero, que proporcionan los métodos para la medición de los depósitos de carbono en la biomasa, materia orgánica muerta y materia orgánica del suelo; lo que ha llevado a la emisión de procesos de certificación de las existencias de CO₂ almacenadas en distintos tipos de vegetación.

Se han planteado distintas opciones de mitigación tales como innovaciones tecnológicas en los procesos productivos, el uso de energías alternativas a los combustibles fósiles y la posibilidad de "enterrar" el bióxido de carbono en las profundidades del océano o en cavernas, por ejemplo (IPCC, 2005). En la actualidad se toman en cuenta los proyectos forestales para este fin, fundamentalmente, porque a través de la fotosíntesis, la vegetación captura el CO₂ de la atmósfera y lo fija en sus células como carbono, liberando oxígeno. Como resultado de los procesos fisiológicos, las plantas crecen; es así como aproximadamente 50% de su biomasa es carbono (IPCC, 1996; Brown, 1997; Houghton et al., 1999; Brown, 1999). No obstante, diversos estudios denotan la variabilidad de la concentración de carbono según la especie y tejido del árbol (Lin et al., 2002; Peri et al., 2004; Gayoso y Guerra, 2005; Figueroa et al., 2005, Avendaño et al., 2009). Si bien hay mucho qué hacer con respecto al cambio climático, los bosques constituyen un elemento trascendental en la solución del problema, no solo por su rol en la captura y secuestro de carbono, sino también porque su efecto de sustitución mediante la utilización de sus productos (madera) implica el empleo de menor energía. Lo anterior deriva en la importancia de efectuar investigaciones sobre la captura de carbono en los ecosistemas forestales.

A partir de las consideraciones previas, se estableció el objetivo de generar coeficientes de concentración de carbono en los fustes de las especies de coníferas presentes en el noreste de México, con la finalidad de evaluar su capacidad de captura de este elemento, al estimar su tasa de crecimiento; faltaría por conocer la cantidad de carbono que están almacenando en sus raíces o parte subterránea. De contar con toda la información se podría, entonces, tener la posibilidad de hacer propuestas de mercadeo de carbono sobre bases cuantitativas sólidas. Este tipo de trabajos puede constituir una opción para comprender las dinámicas de secuestro de carbono que tienen los ecosistemas, y de esa manera, tener como alternativa la obtención de ingresos extras por pago de servicios ambientales, en este caso particular por la venta de secuestro de carbono; aunque también podría ser por la captura del agua y el mantenimiento de la biodiversidad, y con ello constituir una opción viable de desarrollo sustentable para las comunidades rurales.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

La distribución regional de las coníferas en Nuevo León y Coahuila se obtuvo de una revisión bibliográfica (Martínez, 1948; Perry, 1991; Critchfield y Little, 1996; Farjon y Styles, 1997; Villarreal, 2001), a partir de la cual se seleccionaron 21 especies, por ser las de mayor abundancia (Cuadro 1); así mismo, con base en los datos reunidos se determinaron los sitios de muestreo.

Los sitios de muestreo tuvieron las siguientes características: a) bien conservado, con poca o nula vegetación indicadora de disturbio; b) amplia diversidad de especies; c) con individuos de diferente diámetro (de 5 a 60 cm); d) presencia de las especies características del tipo de vegetación (Martínez, 1948); y e) condiciones adecuadas para efectuar las mediciones correspondientes. Es importante destacar que el muestreo de los individuos se realizó de forma dirigida y se consideró que tuviesen poca variación en la exposición y estuviesen libres de competencia por luz. Se seleccionaron 70 individuos para las 21 especies.

El muestreo se hizo a una altura de 1.30 m, se utilizó un método no destructivo que consistió en extraer una viruta del fuste del árbol, con un taladro de Preesler Haglöf modelo BS007 de 0.50 cm de diámetro y 40 cm de longitud; la barrena se ubicó hasta el centro del árbol. Para evitar, en lo posible, obtener madera de reacción, las virutas se tomaron en la parte superior del fuste a favor de la pendiente; inmediatamente después de la extracción, las muestras se protegieron al colocarlas dentro de tubos de polietileno herméticamente sellados, para que no perdieran humedad.

El procesamiento de las virutas se realizó en el Laboratorio de Carbono de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Cada una de ellas se pesó y se colocó en una estufa de secado VWR modelo 1305U a 105 °C, hasta alcanzar un peso constante; paso seguido, se fragmentaron (albura y duramen, sin corteza) en un molino pulverizador Fritsch modelo pulverisette 2, para dejarlas en fracciones menores de 10 µ, que fueron depositadas en bolsas de plástico previa identificación.

La concentración de carbono se determinó con un equipo analítico Solids TOC Analyzer de O·l·Analytical, que utiliza muestras sólidas que procesa a combustión completa, a 900 °C; los gases producto de la combustión pasan a través de un detector infrarrojo no dispersivo que contabiliza las moléculas de carbono contenidas en ellos. En total se analizaron 210 virutas de 70 individuos.

Los resultados se sometieron a un análisis de varianza (ANOVA) y, en seguida, a una prueba de comparación de medias con la prueba de Tukey (Statsoft, 2005).

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis de varianza determinó que existen diferencias significativas entre la concentración promedio de carbono de los fustes de las especies (P < 0.0001). En Pinus remota (Little) Bailey et Hawksw. y Pinus culminicola Andersen et Beaman se registraron los menores porcentajes con 45.67% y 46.13%, respectivamente. En cambio, Juniperus flaccida Schltdl. resultó con el valor más alto (51.18%), la media general fue de 48.39% (Cuadro 2).

Al efectuar la prueba de comparación de medias de Tukey con una confiabilidad de α = 0.05, Pinus remota, Pinus culminicola, Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, Pinus hartwegii Lindl., Picea mexicana Martínez, Pinus greggii Engelm. ex Parl., Abies vejarii Martínez y Pinus nelsonii Shaw presentaron concentraciones de carbono estadísticamente diferentes e inferiores a Cupressus arizonica Green, Juniperus monticola Martínez f. compacta Martínez, Pinus arizonica Engelm., Juniperus ashei J. Buchholz, Pinus pinceana Gordon, Pinus cembroides Zucc., Pinus pseudostrobus Lindl., Juniperus deppeana Steud., Juniperus erythrocarpa Cory y Juniperus flaccida (Cuadro 2).

Los resultados de la concentración de carbono por especie indican que 16 de ellas tuvieron valores menores a 50%, que coinciden con lo citado por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, 2006), que consigna para la biomasa de los organismos vegetales en promedio 50% de carbono; otros autores registran cifras similares a las aquí reunidas: Francis (2000) estimó un intervalo de 48.9% a 54.9% para 20 especies en bosques secundarios, en estado de latizal, en Puerto Rico; Peri et al. (2004) documentan un promedio de 48.9%, para un bosque de ñire (Nothofagus pumilio (Poepp et Endl.) Krasser) en Argentina; Figueroa et al. (2005) consignan de 47.3 a 51.3% para seis especies en el bosque tropical de zona lluviosa de la Sierra Norte de Oaxaca; Lin et al. (2002) refieren resultados con una diferencia de 45.69% a 51.84% para 47 especies maderables (24 y 23 exóticas) de la provincia Silin en el NE de China; Gayoso y Guerra (2005), para 16 especies de bosques nativos de Chile, hallaron diferencias de 34.86% a 48.31%, pero solo de carbono orgánico; Avendaño et al. (2009) para bosques de Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham en el estado de Tlaxcala obtuvieron un promedio de 46.48 % de carbono en su biomasa. En Australia, Gifford (2000) señala que la concentración de carbono en componentes leñosos dependerá de la proporción de compuestos como la lignina y minerales.

En un estudio previo, Díaz (2008) con el mismo equipo analítico Solids TOC Analyzer concluyó que el contenido de carbono total en los componentes fuste y ramas de especies de coníferas es similar, de igual forma en la sección longitudinal de fuste (a 0.3, 1.3, 3.3, 5.3, 7.3, 9.3, 11.3, 13.3, 15.3 metros); por tal motivo, en la presente investigación solo se consideró el fuste a una altura específica. Para calcular el contenido de carbono promedio ponderado por árbol es necesario conocer la distribución de la biomasa en los diferentes componentes del mismo y es el fuste, en la mayoría de los casos, el que aporta la mayor cantidad de biomasa y el que lleva al promedio ponderado por encima del promedio.

 

CONCLUSIONES

La concentración de carbono en los fustes de especies de Nuevo León y Coahuila varió de 45.67 (Pinus remota) a 51.18% (Juniperus flaccida), con una media de 48.39%, con diferencias significativas entre las especies.

De acuerdo a la prueba de Tukey, se formaron ocho grupos (α=0.05). El primer grupo estuvo constituido por Pinus remota, Pinus culminicola, Pseudotsuga menziesii, Pinus hartwegii, Picea mexicana, Pinus greggii, Abies vejarii, Pinus nelsonii, con un porcentaje promedio de carbono de 46.79%; mientras que el octavo grupo reúne a Cupressus arizonica, Juniperus monticola, Pinus arizonica, Juniperus ashei, Pinus pinceana, Pinus cembroides, Pinus pseudostrobus, Juniperus deppeana, Juniperus erythrocarpa y Juniperus flaccida con un porcentaje promedio de carbono de 50.06%.

Las concentraciones de carbono en los fustes de Pinus remota, Pinus culminicola, Pseudotsuga menziesii, Pinus hartwegii, Picea mexicana, Pinus greggii, Abies vejarii, Pinus nelsonii, Pinus teocote, Pinus ayacahuite, Juniperus monosperma, Cupressus arizonica, Juniperus monticola, Pinus arizonica, Juniperus ashei y Pinus pinceana revelaron valores inferiores a los que el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático reconocen como válidos.

 

AGRADECIMIENTOS

A la Comisión Nacional Forestal, por el apoyo financiero otorgado al proyecto "Determinación del contenido de carbono en especies forestales de tipo arbóreo en el noreste de México (Nuevo León y Coahuila)" Clave: PE07.13

 

REFERENCIAS

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