Área de estudio

La zona de estudio se ubica en la región denominada Sierra Alta Hidalguense, en áreas incorporadas al manejo silvícola en el ejido Atopixco, municipio de Zacualtipán, Hidalgo, en las coordenadas 20° 37’ 26’’ - 20° 35’ 20’’ LN y 98° 35’ 23’’ - 98° 37’ 48’’ LO, con altitud promedio de 2 062 m. En el área predomina el clima tipo C(m)a, templado subhúmedo con lluvias en verano, con precipitación de 1 780 mm y temperatura promedio de 13.5 °C (^{Aguirre-Salado et al., 2009}; ^{García, 1981}), con suelos tipo Feozem haplico (Hh), ricos en materia orgánica, y Regosol calcarico (Rc) en las partes con mayor pendiente (^{Santiago-García, De los Santos-Posadas, Ángeles-Pérez, Valdez-Lazalde, & Ramírez-Valverde, 2013}). La vegetación corresponde a bosque templado de pino-encino, donde predomina la especie P. patula sobre otras nativas como Pinus teocote Schiede ex Schltdl. & Cham., Quercus rugosa Née, Q. laurina Humb. & Bonpl., Alnus arguta Schl., Prunus serotina Ehrh., Vaccinium leucanthum Schltdl., Clethra mexicana DC., Crataegus mexicana DC. y Ternstroemia sylvatica Schltdl. & Cham.

Descripción de etapas de desarrollo del bosque

El ejido Atopixco posee una superficie total de 1 188.9 ha, de las cuales 789.1 ha están cubiertas por bosque y únicamente 658.7 ha han sido incorporadas al esquema de manejo forestal sustentable. Los tratamientos silvícolas están dirigidos primordialmente a P. patula, que representa la principal especie de interés comercial maderable. De tal modo que, con base en lo propuesto por ^{Aguilar-Luna (2018}), ^{Aguirre, Díaz, Muñoz y Muñoz (2019}) y derivado de las experiencias de campo, el presente trabajo propone la clasificación de las etapas de desarrollo del bosque de P. patula que se muestran en la Figura 1.

Fustal

Es la etapa final de desarrollo del bosque en la que los árboles alcanzan su madurez fisiológica, se termina la poda natural y producen cantidades grandes de semillas viables para la regeneración natural. La altura de los árboles supera los 20 m y el diámetro normal es mayor de 20 cm (Figura 1). En esta etapa se realiza la cosecha final del bosque, en la que el arbolado alcanza sus dimensiones máximas y genera mayor cantidad de productos de aserrío culminando el ciclo de cultivo, correspondiente al turno comercial. Los volúmenes de madera y biomasa que se obtienen son abundantes. La madera extraída se destina a la elaboración de productos de larga duración donde el carbono queda retenido por muchos años.

Figura 1 Etapas de crecimiento del arbolado de un bosque de Pinus patula en la Sierra Alta Hidalguense. 

Sitios de muestreo y medición de variables

Con el uso de Sistemas de Información Geográfica y la herramienta de QGIS® se delimitó el polígono incorporado al manejo forestal del ejido y se ubicaron y seleccionaron las áreas que presentaban las cinco etapas de desarrollo del bosque en las condiciones similares de exposición y pendiente del terreno. Posteriormente, se diseñó el muestreo sistemático estratificado, considerando 15 sitios circulares de 1 000 m² (Figura 2), se midieron las características dasométricas (altura y diámetro normal), el estado de desarrollo del bosque y el número de individuos por sitio con el apoyo de un equipo de orientación y navegación terrestre (brújula SUUNTO® Mc-2 Compass y GPS Garmin® 60Cx). El diámetro basal en la etapa de brinzal y monte bravo se midió con un vernier digital Steren® de 150 mm con precisión de 1 mm. Para las etapas de vardascal, latizal y fustal, la lectura se tomó a la altura de 1.30 m (diámetro normal), utilizando la forcípula Haglof Sweden®, modelo Mantax Blue 800 mm. La altura total de cada árbol se midió con cinta métrica Truper® para individuos de hasta 2.0 m y con apoyo de un clinómetro Suunto® para alturas mayores.

La información obtenida en campo se procesó en gabinete para obtener variables compuestas como área basal, volumen, densidad de arbolado, biomasa y contenido de carbono para cada etapa de desarrollo del bosque.

Figura 2 Sitios de muestreo de Pinus patula en el ejido Atopixco, Zacualtipán, Hidalgo, México. 

Análisis estadístico

Con los datos obtenidos en campo y mediante el uso de ecuaciones se obtuvieron variables compuestas que se sometieron a un análisis de varianza (P ≤ 0.05) y pruebas de comparación múltiple de medias de Tukey, para identificar las diferencias entre los contenidos medios de carbono de las etapas de desarrollo del bosque. Los datos se transformaron con logaritmo natural (ln) y se aplicó la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov. El análisis estadístico se hizo con el programa Minitab® versión 18.1 (^{Minitab, 2017}).

Características dasométricas por etapa de desarrollo

De acuerdo con el Cuadro 1, el área incorporada al manejo silvícola del ejido Atopixco, que se encuentra en diferentes etapas de desarrollo, tuvo árboles con diámetros que van de los 0.15 cm en la etapa de brinzal hasta 42 cm en el arbolado adulto. Cabe aclarar que las áreas se regeneraron de manera natural y con frecuencia caen semillas en años posteriores a la corta de regeneración, motivo por el cual hay presencia de árboles con alturas menores a las mencionadas para cada etapa de desarrollo. Los valores registrados son similares a los rangos descritos por ^{Aguilar-Luna (2018}) y ^{Aguirre et al. (2019}) para la especie P. patula, lo que indica que el método no destructivo permite obtener estimaciones confiables sobre el contenido de carbono de dicha especie. Adicionalmente, hay densidades altas en la estructura de la masa forestal ocasionando la presencia de árboles dominados o suprimidos que se caracterizan por ser delgados y de poca altura.

Con base en las etapas propuestas de desarrollo del bosque, la Figura 3 muestra que la dinámica de crecimiento en diámetro y altura de los árboles fue mayor en la etapa vardascal a latizal, con crecimiento acelerado al pasar de latizal a fustal.

Figura 3 Crecimiento del arbolado en las etapas de desarrollo de Pinus patula en ejido Atopixco, Zacualtipán, Hidalgo. 

Biomasa aérea y contenido de carbono

El análisis de varianza demostró que las variables biomasa aérea y contenido de carbono difieren significativamente (P ≤ 0.0001) entre las etapas de desarrollo del bosque. Acorde con el Cuadro 2, la prueba de comparación de Tukey agrupó cada etapa como una categoría. Los árboles en etapa de fustal tuvieron en promedio 294.8 kg de biomasa. En el paso de la etapa de latizal a la de fustal se registró la mayor diferencia de biomasa de hasta 271 kg en un periodo menor de 10 años, lo que refleja la tasa alta de secuestro de carbono por los árboles cultivados. En la variable de contenido de carbono, los valores presentaron las mismas tendencias.

Los resultados reafirman que los bosques manejados fijan cantidades altas de CO₂ en función de la edad del rodal (^{Avendaño et al., 2009}; ^{Pan et al., 2011}) y coinciden con ^{Razo-Zárate et al. (2013}), quienes señalan que la tasa de fijación de carbono por medio de procesos fotosintéticos es mayor en rodales jóvenes en comparación con rodales maduros.

Biomasa aérea

La biomasa aérea en bosques cultivados la constituye el arbolado establecido después de que se aplican las cortas de regeneración, donde el número de árboles se modifica gradualmente mediante las actividades de cultivo como las cortas de preaclareo y aclareos comerciales. En las etapas juveniles se presenta la mayor densidad arbórea, destacando el monte bravo con promedios de 3 447 individuos∙ha^-1. De modo que, con el manejo en las etapas siguientes de desarrollo, la densidad del arbolado disminuye favoreciendo el crecimiento y desarrollo de individuos que llegarán a la cosecha final (fustal maduro); es decir, los que generarán los mejores beneficios materiales, ambientales y financieros.

La Figura 4 representa la densidad de arbolado y biomasa correspondiente por etapa de desarrollo, destacando la etapa fustal con menor densidad (937 árboles·ha^-1) y mayor biomasa (162.8 Mg·ha^-1). Esto refleja el efecto de los aclareos como parte del manejo silvícola, ya que disminuye la competencia entre individuos y favorece el incremento en volumen y biomasa de los árboles residuales (^{Ramírez-Martínez, De los Santos-Posadas, Ángeles-Pérez, González-Guillén, & Santiago-García, 2020}) que son eficientes para la captura y almacenamiento de carbono. Al respecto, ^{Fragoso-López et al. (2017}) mencionan que es necesario implementar el manejo forestal sostenible que favorezca la productividad del suelo, para lograr el máximo rendimiento en un bosque; asimismo, Ramírez-Martínez et al. (2020) concluyen que el manejo de la densidad del arbolado es fundamental para maximizar el rendimiento maderable y que la redistribución del espaciamiento de los árboles permitirá mejorar la producción total en volumen y aprovechar la productividad potencial de P. patula.

Figura 4 Biomasa aérea y densidad de arbolado promedio por etapa de desarrollo en el bosque cultivado de Pinus patula del ejido Atopixco, Zacualtipán, Hidalgo. 

De acuerdo con lo reportado por ^{Chávez-Aguilar et al. (2016}), en un bosque de la misma región y especie de aproximadamente 80 años (sin intervención silvícola), la biomasa aérea total fue en promedio 208 Mg·ha^-1; valor 21 % superior al estimado en el presente estudio con edad aproximada de 23 años (162.8 Mg·ha^-1) para la etapa fustal. Valores similares obtuvieron ^{Monárrez-González et al. (2018}), quienes reportan que, a nivel de ecosistema, el bosque de coníferas y bosques de hoja ancha almacenan 179 Mg·ha^-1 y 153 Mg·ha^-1, respectivamente.

En otros estudios realizados por ^{Soriano-Luna et al. (2015}) y ^{Figueroa-Navarro et al. (2010}), utilizando métodos destructivos, se reporta un total de 166.6 Mg·ha^-1 de biomasa para bosques del área de estudio; es decir, una diferencia de solo 2.3 % comparado con la presente estimación en etapa fustal.

Contenido de carbono

La información del Cuadro 3 revela la relación directa que existe entre la etapa de desarrollo del bosque y la cantidad de carbono almacenado. Durante las etapas juveniles, la competencia por luz, agua y nutrientes promueve el crecimiento rápido en altura; sin embargo, mediante los tratamientos intermedios (aclareos) es posible redistribuir la biomasa y carbono favoreciendo la fijación en los fustes por el incremento dasométrico en los árboles residuales de las áreas intervenidas.

El manejo del bosque del ejido Atopixco, con base en el método de desarrollo silvícola, favorece su capacidad productiva, la actividad económica que el aprovechamiento maderable representa y el potencial del manejo forestal sustentable para la mitigación del cambio climático.

El Cuadro 4 compara seis resultados de estudios del contenido de carbono en otros bosques del país, considerando únicamente la etapa adulta (fustal). Con respecto a las estimaciones realizadas en ecosistemas similares, los resultados del presente trabajo se aproximan a los reportados por ^{Rodríguez-Laguna et al. (2009}) y ^{Figueroa-Navarro (2010}), tomando en cuenta que los modelos de estimación son diferentes; además, confirman la versatilidad de alternativas para la cuantificación de carbono en ecosistemas forestales por métodos no destructivos.

A pesar de considerar una variación promedio de 22 % en cuanto a la estimación del contenido de carbono por unidad de superficie, las técnicas de percepción remota, utilizadas por ^{Fragoso-López et al. (2017}) y ^{Aguirre-Salado et al. (2009}), son herramientas que permiten realizar estimaciones rápidas y resultan más eficientes en cuanto a recursos humanos, materiales y financieros en comparación con las mediciones directas.