Fitting biomass equations for Pinus durangensis in the region of El Salto, Durango

E. Montes de Oca–Cano³; P. García–Ramírez³; J. A. Nájera–Luna¹; J. Méndez–González²

¹ Profesor Investigador. Instituto Tecnológico de El Salto, El Salto, Durango, Durango. MÉXICO.

² Profesor Investigador. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Coahuila, Saltillo. MÉXICO.

³ Tesistas de la Maestría en Ciencias en Desarrollo Forestal Sustentable. Instituto Tecnológico de El Salto, El Salto, Mesa del Tecnológico s/n, Durango, Durango. C. P. 34942. MÉXICO. Correo–e: montesdeoca_cano@hotmail.com.

Recibido: 11 de Noviembre, 2008
Aceptado: 01 de Mayo, 2009

RESUMEN

El objetivo del presente estudio fue ajustar ecuaciones lineales y no lineales para estimar biomasa por componente de hojas, ramas, fuste y total, para árboles con edades entre tres y diez años, en la región de El Salto, Dgo. Los resultados indican que las ecuaciones se ajustan mejor a nivel individual, el componente total muestra los mejores estadísticos de ajuste, mientras que las mayores variaciones se detectan en las ramas y en el fuste. Adicionalmente se analizan porcentajes de biomasa por componente donde se observa que el fuste aporta 46.9 % de la biomasa, las hojas 35.6 % y las ramas solamente 17.3 % de la biomasa total. Así mismo, dentro del rango de edad analizado, la biomasa en el fuste aumenta anualmente 2.96 %; la biomasa en las hojas disminuye 3.13 % y la biomasa en las ramas aumenta 0.17 %.

Palabras clave: componentes, modelos, CO₂, Pinus durangensis.

ABSTRACT

The objective of this study was to formulate linear and nonlinear equations to estimate biomass by component, for leaves, branches, stem and total, for trees from three to ten years old, in the region of El Salto, Dgo. The results indicate that the work best at the Individual level. The total component shows the best statistical adjustment, whereas the greates variations are found in the branch and stem components. In addition percentage of biomass is analyzed by component where it is observed that the stem contributes 46.9 % of the biomass, the leaves 35.6 % and the branches only 17.3 % of the total biomass. Within the age range analyzed, the biomass in the stem increases by 2.96 % annually, the biomass in the leaves decreases by 3.13 % and the biomass in the branches increases by 0.17 %.

INTRODUCCIÓN

Según la Convención Marco de las Naciones Unidas Sobre el Cambio Climático CMNUCC, el término "sumidero", se define como el proceso, actividad o mecanismo que absorbe o remueve los gases de efecto invernadero (GEI) como un aerosol o un precursor de un GEI de la atmósfera. En el caso específico del CO₂ atmosférico, este GEI es absorbido por las plantas y fijado en la biomasa (UN, 1992). Aunque una parte del carbono es respirado, otro queda retenido en la biomasa y se conoce como carbono fijado, depósito o reservorio de carbono. Por tanto, de acuerdo a la CMNUCC se define como depósito de carbono a todo componente del sistema climático que almacena un gas de efecto invernadero o un precursor de un GEI. En este contexto, la permanencia o periodo en el que el carbono está absorbido en la biomasa fuera de la atmósfera es un aspecto crítico y controversial. La permanencia depende de varios factores tales como la respiración, los aclareos, los incendios y plagas, el aprovechamiento maderable, la deforestación y el cambio de uso de la tierra, que regulan la pérdida de carbono acumulado (UN, 1992).

Existen diferentes procedimientos para la estimación de biomasa en los diferentes componentes vegetales. Las técnicas de estimación de biomasa han sido ampliamente explicadas por varios autores (Satoo, 1970; Brown et al., 1996; Schelregel et al., 2001).

La estimación adecuada de la biomasa de un bosque, es un elemento de gran importancia que permite determinar los montos de carbono y otros elementos químicos existentes en cada uno de los componentes del bosque y representa la cantidad potencial de carbono que puede ser liberado a la atmósfera, o conservado y fijado en una determinada superficie cuando los bosques son manejados para alcanzar los compromisos de mitigación de gases de efecto invernadero (Brown et al., 1996).

La determinación de la biomasa, permite estimar el contenido del carbono secuestrado, asumiendo que la biomasa vegetal forestal reduce CO₂ por unidad de biomasa (Gustavsson et al., 1995, Marland y Schlamadinger, 1995).

La justificación de esta investigación radica en entender la productividad con modelos convencionales de rendimiento e incremento (Pastor y Bockheim, 1981) y en la estimación de biocombustibles (Agee, 1983). Por lo anterior el presente estudio tiene como objetivo la estimación de la biomasa de hojas, ramas, fuste y total, en la regeneración natural de Pinus durangensis de la región de El Salto, Durango.

MATERIALES Y MÉTODOS

El área donde se llevó a cabo el estudio fue la región de El Salto, Durango, y se localiza en el ejido San Esteban y Anexos, ubicado en el macizo montañoso denominado Sierra Madre Occidental dentro del municipio de Pueblo Nuevo, al suroeste del estado. El acceso al predio se ubica en el km 101 de la carretera Durango–Mazatlán (Figura 1).

Toma de muestras para el análisis destructivo.

Para la toma de muestras se seleccionaron 72 árboles dentro del área de estudio, árboles libres de plagas y enfermedades, que representarán las categorías de edad, considerados dentro de la etapa de regeneración. Se extrajeron un promedio de nueve árboles completos por categoría de edad, desde tres años hasta 10 años. Se etiquetaron todas las muestras con una clave de identificación con el número de árbol, categoría de edad y fecha. Una vez obtenidos los individuos, se introdujeron en bolsas de plástico para evitar la pérdida de humedad excesiva y conservar un orden para el análisis de datos. Después se trasladaron al laboratorio para realizar posteriores mediciones.

Estimación de biomasa

Se estudiaron destructivamente 72 individuos de la especie Pinus durangensis cubriendo el rango observado de las categorías de edad. A cada individuo se le midieron las siguientes variables: diámetro a la base del suelo (DB), altura total (HT) y edad (E), para determinar la edad se contaron el número de verticilos para cada árbol (Cuadro 1).

Para este estudio se utilizó el método directo de estimación de la biomasa, que consistió en cortar el árbol y pesar la biomasa directamente, determinando su peso seco. Posteriormente se estimó la biomasa con el método indirecto aplicando ecuaciones y modelos matemáticos calculados por medio de análisis de regresión entre las variables colectadas en campo y las mediciones efectuadas en laboratorio.

Ajuste de modelos de regresión de biomasa de hojas, ramas y fuste

Se ajustaron los modelos propuestos por Gayoso et al. (2002), utilizando el programa estadístico SIGMA PLOT para la determinación de la biomasa para las variables independientes (diámetro a la base del suelo, altura, hojas, ramas, fuste y total) de la regeneración natural de P durangensis y mediante ponderación de los modelos (Cuadro 2).

Criterios de selección de modelos

Los criterios utilizados para determinar el mejor modelo fueron la R², el error estándar, coeficiente de variación, sesgo, F calculada, así como la probabilidad del modelo y de los parámetros de regresión. Otro criterio tomado en cuenta fue la sencillez del modelo y número de variables consideradas.

RESULTADOS

De los 13 modelos probados para estimar biomasa en los componentes hojas, ramas, fuste y total de la regeneración natural de P. durangensis, se observa que los modelos se ajustaron mejor al componente de biomasa total, seguido por la biomasa en el fuste, en las hojas y finalmente el componente de las ramas (Cuadro 3).

Para la estimación de biomasa en las hojas en la regeneración natural de P. durangensis el modelo que mejor ajuste presentó de acuerdo a los criterios estadísticos de selección, fue el modelo 1 el cual presenta una R² de 0.7445, menor error (6.1817), F–calculada de 199.1802.

De acuerdo a los criterios estadísticos de selección, el modelo que mostró mejor ajuste en la estimación de biomasa en las ramas en la regeneración natural de P. durangensis fue el modelo 1 por presentar mayor R² (0.7429), menor error, mayor F–calculada (Cuadro 4).

Para la estimación de la biomasa en el fuste en la regeneración natural de P. durangensis, el modelo que mejor ajuste mostró fue el 13, de acuerdo a los criterios estadísticos de selección, por presentar mayor R² (0.8607), un error de 6.4254. (Cuadro 5).

Para la estimación de biomasa total en la regeneración natural de P. durangensis, el modelo 3 mostró mejor ajuste de acuerdo a los criterios estadísticos de selección, por presentar una R² de 0.8645, un error de 8.8509 y un menor sesgo de (1.5164) (Cuadro 6).

Porcentaje de biomasa por edad–componente en Pinus durangensis

Los puntos que se muestran en la Figura 2, corresponden a la biomasa promedio (por componente) de nueve árboles por categoría de edad, mientras que las líneas indican las tendencias a lo largo de la edad del árbol.

En las ramas se presenta un porcentaje promedio de 17.38 % de biomasa, variando desde 9.26 % a un máximo de 25.25 %, presentando un coeficiente de variación de 24.96 en el intervalo de tres a 10 años. Contrariamente al componente hojas, se observa que a medida que el árbol crece, el porcentaje de biomasa en ramas va aumentando (0.17 % por año).

Cuadro 7

En el fuste el porcentaje de biomasa promedio (46.95 %) que se presenta en el intervalo de 3 a 10 años cambia de un mínimo de 36.14 % a un máximo de 63.53 %, mostrando menor variación en este componente. La tendencia general indica que a medida que el árbol crece, el porcentaje de biomasa se incrementa, la regresión lineal ajustada a estas observaciones indican que tal incremento es del orden de 2.96 % por año (Cuadro 8).

Los resultados muestran una clara tendencia de incremento de biomasa en fuste, decremento de biomasa en hojas, mientras que el componente ramas, no se muestra una tendencia a través del tiempo; ya que en el intervalo de edad analizado, permanece relativamente constante. Es importante mencionar que las tasas de cambio (incremento o decremento de biomasa) estimada mediante regresión lineal son válidas en este rango de edad; conforme se incremente el rango de edad, esta tasa será diferente.

DISCUSIÓN

Pascoa et al. (s/f), utilizando la ecuación 5 para la estimación de la biomasa en ramas de Pinheiro bravo; obtuvo un coeficiente de determinación ajustado de 0.6788, mencionando que no fue el modelo que mejor se ajustó, además utilizó el diámetro cuadrado y la altura de la copa como variables independientes. En contraste, Gayoso et al. (2002), aplicando el mismo modelo (5) obtuvieron en la estimación de la biomasa aérea la segunda R² ajustada de 0.9750 y el segundo menor error de 22.70 en la especies de Amomyrtus luma (luma) en la precordillera andina y la cordillera de la costa en Valdivia Chile.

Sánchez (1997) utilizó cuatro modelos matemáticos (lineal, logarítmico, exponencial y de potencia) para la estimación de la biomasa en ramas secas de la especie de Atriplex canescens, concluyendo que el mejor modelo fue el de potencia con un coeficiente de variación que osciló entre 91.5 a 93.5 % y coeficiente de variación de 8.2 a 7.2 %.

Como se muestra en la tabla anterior los modelos obtenidos poseen altos coeficientes de determinación de acuerdo con lo expresado por Gujarati (1999) que plantea que un modelo es satisfactorio si el valor de este coeficiente es razonablemente alto alrededor de 0,8. Según Alder (1980) las mejores funciones pueden tener coeficientes de solamente 0.7 y 0.8.

CONCLUSIONES

En general, en términos de biomasa, los modelos seleccionados mostraron los mejores ajustes al componente biomasa total, seguida por biomasa de fuste, hojas y finalmente biomasa de ramas de regeneración natural de Pinus durangensis.

Los modelos 1 y 2 fueron los que mejor ajuste presentaron para estimar la biomasa en las hojas, los modelos 1 y 8 mostraron mejores ajustes en el componente ramas; en el componente fuste, los modelos que mejor ajuste presentaron fue el 13 y 3 mientras para el componente total, los mejores modelos fueron el 3, 5, 6, 9 y 13 en la regeneración de P durangensis, de la región de El Salto, Durango.

Se observa que los modelos 1 y 8, registran estadísticos de ajuste muy similares, en los componentes de hojas y ramas, por lo que dichos componentes pueden ser estimados con cualquiera de estas ecuaciones. El modelo 1 muestra ajustes satisfactorios.

Los porcentajes de biomasa promedio en regeneración natural de P. durangensis, muestran que a edades entre 3 y 10 años, el fuste aporta 46.9 % de la biomasa, las hojas 35.6 % y las ramas solamente 17.3 % de la biomasa total.

Los resultados indican que dentro de este rango de edades analizado (3–12 años) la biomasa en el fuste aumenta 2.96 %, la biomasa en las hojas disminuye 3.13 % y la biomasa en las ramas aumenta 0.17 % todos a escalas anuales.

LITERATURA CITADA

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