Introducción

El cambio climático global (CCG) es el resultado del incremento en la temperatura superficial del planeta y representa uno de los problemas ambientales más serios que enfrenta la humanidad desde hace más de una década (^{IPCC, 2001}).

Los bosques constituyen un valioso almacén de carbono porque son fuentes de mitigación o reducción de gases de efecto invernadero (GEI), en particular de bióxido de carbono (CO₂). Sin embargo, cuando son perturbados o destruidos, las reservas de este elemento en la biomasa aérea son removidas de forma parcial o total del lugar de origen y, posteriormente, transformadas en productos maderables o liberadas a la atmósfera por combustión o en un periodo más largo mediante descomposición microbiana (^{Ordóñez et al., 2008}).

Dentro de la vegetación forestal, los estratos arbóreo y herbáceo reúnen la mayor biomasa, y por lo tanto, de carbono; su capacidad de almacenamiento y captura dependen de la comunidad vegetal, el clima, la humedad, la especie, la calidad del sitio y la densidad, por ejemplo (^{Ordóñez, 1999}). Los principales componentes de la biomasa aérea del estrato arbóreo son el fuste, las ramas y el follaje.

Los bosques templados del centro y sur de México experimentan, en la actualidad, un acelerado proceso de deforestación y degradación, con tasas de cambio comparables al de las selvas del país. ^{Bocco et al. (2001)} señalan que la deforestación en Michoacán varía de 1.0 a 1.8 % anual en bosques templados y selvas, respectivamente, que se ubican entre los porcentajes más altos del país.

En México no se cuenta con información pormenorizada de los almacenes de carbono por tipo de ecosistema y uso del suelo, ni tampoco de sus flujos netos, derivados de los patrones de cambio de uso del suelo a escala regional (^{Ordóñez, 1999}).

El presente estudio pretende contribuir al conocimiento de los contenidos de carbono en bosques templados mediante un análisis detallado, que consistió en una estimación del contenido y captura potencial de carbono en biomasa aérea del ejido de San Pedro Jacuaro, Michoacán, además de rodalizar y estimar las superficies arboladas del lugar, de hacer un inventario forestal con el propósito de cuantificar el volumen en metros cúbicos de madera y calcular el contenido de carbono por superficie total y por hectárea en biomasa aérea.

Se seleccionó este ejido para llevar a cabo el proyecto porque incluye un bosque natural en buen estado de conservación que está sujeto a un manejo forestal que así lo mantiene.

Materiales y Métodos

El área de estudio se localiza entre las coordenadas latitud norte 2'191 000 longitud oeste y latitud norte con 2'180 000 longitud oeste, en la provincia fisiográfica Eje Neovolcánico y la subprovincia Mil Cumbres a una altitud de 1 500 a 3 000 m (Figura 1). El área comprende una superficie aproximada de 1 842 ha.

Figura 1 Ubicación del área de estudio, San Pedro Jacuaro, municipio Ciudad de Hidalgo, Michoacán. 

Se identificaron 11 tipos de sitios o rodales existentes en los predios seleccionados, en los cuales se establecieron siete parcelas de muestreo por rodal, lo que dio un total de 77 que constituye un número representativo de la superficie total de acuerdo a la fórmula de tamaño de muestra siguiente:

Donde:

Para diferenciar los tipos de sitio se aplicó el método de ^{Bocco et al. (1991)}, que utiliza un sistema de información geográfica (SIG) para dar atributos al área y establecer unidades de paisaje. Cada parcela de muestreo consistió de tres círculos de 1 000 m² (^{Velasco et al., 2002}). Dentro de cada uno se estableció otro interior de 500 m² (Figura 2).

Fuente: ^{Ordóñez et al., 2008}; ^{Ordóñez, 2012}.

Figura 2 Diseño de las parcelas de muestreo. 

Para estimar el contenido de carbono de la biomasa aérea del bosque se siguió el procedimiento basado en ^{Brown y Roussopoulous (1974)}, ^{SARH (1995)} y ^{Brown y Delaney (2000)}. Este método consiste en medir el DN (diámetro normalizado o diámetro a la altura del pecho) a 1.30 m en todos los árboles con tallas superiores a esa dimensión.

Posteriormente, a partir del rodal por los tipos de vegetación existente (pino o encino), se seleccionaron cuatro ecuaciones genéricas (^{Ayala, 2001}) para estimar el volumen total con base en el DN y la altura.

Donde:

Estas ecuaciones permiten hacer una estimación más precisa cuando se toma la altura, en comparación con las que solo incorporan al DN, que conducen a otras conservadoras o bajas, y, por lo tanto, no incurren en sobreestimaciones.

Para determinar la biomasa, se multiplicó el volumen por la densidad de la madera (0.45 g cm^-3 para pino y 0.60 g cm^-3 para encino) (^{INECC, 2013}), paso seguido, por el número de individuos en el sitio y este cálculo se extrapoló a hectárea y superficie total del estudio. Finalmente, para determinar el contenido de carbono se multiplicó el valor de la biomasa por la concentración de carbono 0.5 (^{IPCC, 1996} y ²⁰⁰³; ^{Ordóñez, 2008}).

Además, para conocer la evolución de los contenidos de carbono en el bosque se decidió usar el ICA (Incremento Corriente Anual) mediante el método de Loetsch (^{Ordóñez y Masera, 2001}). El ICA es el aumento volumétrico de un árbol, que está influenciado por la especie, la edad, el tipo de suelo, la humedad y la competencia, entre otros factores, que en suma constituyen la calidad del sitio, y al realizar el análisis dimension al se pasa de m³ ha^-1 año^-1 a Mg C ha^-1 año^-1 (^{Ordóñez, 2008}).

Resultados

El contenido de carbono en la vegetación del área de estudio se calculó con una estimación alta y una baja; la primera indicó un total de 129.1 Mg C ha^-1, con valores entre 71 y 198 Mg C ha^-1, mientras que la segunda dio un total de 103.1 Mg C ha^-1, con valores entre 67 y 177 Mg C ha^-1. En la Figura 3 se aprecian diferencias significativas entre la que usa únicamente el diámetro (alta) y sustituye el valor en la ecuación alométrica (uno para pinos y tres para encinos) y la otra (baja), que considera el diámetro y la altura, y ajusta los valores de la ecuación alométrica (dos para pinos y cuatro para encinos).

Figura 3 Contenidos de carbono (t C ha^-1 ó Mg C ha^-1) en biomasa aérea de la vegetación de los sitios de San Pedro Jacuaro, Michoacán. 

En la estimación alta la mayor concentración de carbono almacenado se registró en el sitio 11 con 195 Mg C ha^-1, si bien se contabilizaron más de 2 000 árboles por ha, cabe precisar que los diámetros dominantes eran de 12 y 13 cm (al sustituir los valores en la ecuación uno y tres); en la estimación baja al remplazar los valores (en las ecuaciones dos y cuatro que incorporan el diámetro y la altura), se obtuvo un valor de 95 Mg C ha^-1; es decir, que se verifica una diferencia de 51 % del valor estimado.

Los sitios 3 y 10 mostraron divergencias porcentuales en el carbono almacenado de 3 y 8 % respectivamente, lo que obedece a que el sitio 3 tiene en promedio 529 árboles ha^-1 con diámetros dominantes de 70 a 75 cm; el sitio 8 tiene 839 árboles ha^-1 con diámetros dominantes de 39 y 40 cm, lo que sugiere que las ecuaciones alométricas seleccionadas no están diseñadas para árboles con diámetros inferiores a 35 cm.

A partir de los parámetros de ICA, se elaboraron escenarios de captura potencial de carbono a 5, 10, 15, 20, 25, 40 y 50 años. Se tomó como premisa que no existiera manejo y que los bosques evaluados se desarrollan de forma natural. Los resultados indican que existe un buen potencial de captura de carbono con un promedio de 1.54 Mg C ha^-1 año^-1 (la media nacional de crecimiento de un bosque natural es de 1.0 Mg C ha^-1 año^-1 (^{INECC, 2013}).

Expresado en toneladas de dióxido de carbono equivalente es posible predecir una captura anual de 5.65 Mg CO₂ e ha^-1, y para las 1 842 ha del predio una captura potencial de carbono de 10 401.16 Mg CO₂ e.

Discusión

Los bosques de coníferas y latifoliadas en México se distribuyen en todo el Eje Transmexicano y prácticamente en todas las cadenas montañosas (^{Rzedowski, 1994}), lo cual demuestra su valor como sumideros de carbono.

Para la estimación del contenido de carbono en un bosque se requiere conocer, en esencia, las existencias de biomasa, lo que facilita determinar los almacenes de carbono y otros elementos químicos en cada uno de sus componentes en una superficie particular (^{Brown et al., 1996}; ^{Ordóñez y Masera, 2001}; ^{Ordóñez et al ., 2008}); para ponderar la cantidad potencial de carbono que puede ser secuestrado se debe medir el crecimiento a partir del volumen fustal (^{Ordóñez, 2008}).

En este estudio se calculó la biomasa de los árboles en pie mediante ecuaciones alométricas y volumétricas a partir de la densidad de la madera de los géneros de interés, aunado al uso de un factor en expansión de biomasa para fustes, sugerida por el ^{IPCC (1996}; ²⁰⁰³⁾ y el ^{INECC (2013)} para obtener la correspondiente a la totalidad del árbol. En comparación con otras localidades de bosques templados en los que se ha llevado a cabo el proceso, los valores mínimos y máximos de esta investigación superan a los intervalos registrados en experiencias previas (^{Ordóñez et al., 2008}; ^{Ordóñez, 2012}; ^{Orozco y Mireles, 2014}), que resultaron del uso de ecuaciones genéricas.

Llevar a cabo proyectos de evaluación de carbono en ecosistemas forestales, requiere de métodos de medición confiables, que cumplan con las exigencias establecidas por el ^{IPCC (1996} y ²⁰⁰³⁾, que sean eficientes para medir el contenido y captura potencial de carbono (^{Ordóñez y Masera, 2001}; ^{Ordóñez et al ., 2008}). Por ello, al hacer una estimación baja del carbono almacenado se cumple la premisa de no sobreestimar los contenidos del elemento en cuestión, lo cual recomienda el IPCC para proyectos de cuantificación del mismo, a fin de reducir incertidumbres. Lo más importante es cubicar in situ y estimar con los datos locales las siguientes variables: existencias reales, densidad del arbolado por ha, géneros presentes, volumen por árbol, biomasa por árbol e incremento corriente anual, así como complementar con densidad de la madera por género o especie y, finalmente, tratar de justificar el uso de factores de expansión en caso de ser empleados.

Conclusiones

Se realizó una estimación del contenido de carbono en biomasa aérea de los bosques del ejido de San Pedro Jacuaro en el estado de Michoacán por medio de ecuaciones alométricas, pues el uso de las ecuaciones genéricas conduce a diferencias significativas de más de 51 % del carbono estimado en la sustitución de valores porque no toman en cuenta diámetros menores de 35 cm. La estimación precisa es de 237 618 Mg C, mientras que la estimación conservadora sugiere un total de 220 642 Mg C en las 1 842 ha que comprenden el área de estudio.

La captura potencial de carbono es de 1.54 Mg C ha^-1, lo que en toneladas de dióxido de carbono equivalente es de 5.65 Mg CO₂e ha^-1 y para el predio estudiado, 10 401.16 Mg CO₂e anual. Para colocar bonos por captura de carbono es necesario realizar un balance entre lo que se corta y lo que crece a fin de tener claro cómo ocurre la fijación de carbono como un servicio ambiental.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución para autor

José Antonio Benjamín Ordóñez Díaz: selección de unidades de estudio y sitios de muestreo en campo, estructuración del manuscrito y base de datos, revisión y análisis de datos y negociación del financiamiento; Ricardo Rivera Vázquez: análisis y procesamiento de datos y revisión del manuscrito; María Erika Tapia Medina: definición del tema de investigación, selección de unidades de estudio y sitios de muestreo en campo, base de datos, estructuración y revisión del manuscrito; Luis Raúl Ahedo Hernández: selección de unidades de estudio y sitios de muestreo encampo, estructuración y análisis de base de datos.