Agroforestry systems as an alternative for carbon sequestration in the mexican tropics

^*Fernando Casanova–Lugo¹, Judith Petit–Aldana², Javier Solorio–Sánchez¹

¹ Cuerpo Académico de Producción Animal en Agroecosistemas Tropicales. Campus de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad Autónoma de Yucatán, México. *Coreo–e: fkzanov@gmail.com.

Recibido: 3 de agosto, 2010 ]]> Aceptado: 5 de noviembre, 2010

RESUMEN

Se presenta una revisión relacionada con el papel que juegan los sistemas agroforestales (SAF) como una alternativa para la captura de carbono en los ecosistemas del trópico mexicano. Se presentan los SAF como una estrategia productiva y ecológicamente amigable con el ambiente. Asimismo se resalta la importancia de los SAF en el ciclo global de carbono, argumentando algunos aspectos relacionados con la captura de carbono en la vegetación y el suelo. Finalmente, se describen las perspectivas futuras, en relación con las necesidades de estudio para mejorar la implementación y aprovechamiento sostenible de los SAF. Se concluye que los SAF son una alternativa sostenible que ayuda a incrementar la productividad y contribuyen a mitigar el calentamiento global con una importante contribución en las zonas tropicales.

Palabras clave: Agroforestería, almacenamiento de carbono, cambio climático, mitigación.

ABSTRACT

This paper is a review regarding the role of agroforestry systems (AFS) as an alternative for carbon sequestration in ecosystems in the Mexican tropics. The AFS are presented as a productive and ecologically friendly strategy. It also highlights the importance of the AFS in the global carbon cycle, citing some factors related to carbon sequestration in vegetation and soil. Looking to the future, the need for further studies on the implementation and sustainable development of AFS is outlined. We conclude that AFS are a sustainable alternative to help increase productivity and play a significant role in mitigating global warming in the tropics.

Key words: agroforestry, carbon storage, climate change, mitigation.

La expansión agropecuaria de América Latina ha ejercido una presión creciente sobre los recursos naturales y el medio ambiente. Actualmente, la producción agrícola se enfrentan a una fuerte presión por una demanda creciente de alimentos a nivel mundial (FAO, 2007).

En América Latina el sector agropecuario ha crecido durante los últimos años a una tasa anual cercana al 4 %, superior a la tasa promedio de crecimiento global (FAO, 2007). Sin embargo, debido a los sistemas agropecuarios convencionales, se presentan cifras preocupantes de degradación de recursos naturales; sobre pastoreo de praderas, mayor número de incendios, deforestación, pérdida de biodiversidad, contaminación de agua y vulnerabilidad al cambio climático a las cuales se enfrenta la región (Toledo y Ordóñez, 1993; FAO, 2007).

Según la FAO (2002), se puede suponer que en el futuro, gran parte de la demanda de alimentos tendrá que ser producida en áreas frágiles y limitadas para satisfacer la demanda actual, por lo que las tierras degradadas tendrán que ser estratégicamente recuperadas para incluirlas en los sistemas de producción y conservación del medio ambiente.

Por otra parte, el cambio de uso del suelo, ha sido y es una de las principales causas que contribuye a la emisión de gases de efecto invernadero (FAO, 2007). El dióxido de carbono (CO₂) es el gas de mayor importancia desde el punto de vista del calentamiento global debido al volumen producido todos los años, con un aumento en su concentración atmosférica y por el tiempo de residencia del gas en la atmósfera. El CO₂ es responsable del 50 % del calentamiento global debido a la absorción de la radiación térmica emitida por la superficie de la tierra (Jobbágy y Jackson, 2000).

Es importante resaltar que México se encuentra dentro de los 15 países con mayor emisión de gases de efecto invernadero a nivel mundial. Según las estadísticas actuales, las emisiones netas totales anuales de CO₂ alcanzaron 444 millones de toneladas, lo que representa aproximadamente el 2 % de las emisiones mundiales y el 96 % de las emisiones nacionales. De esta cantidad, cerca del 70 % corresponden a diversos procesos de combustión de los sectores energético, industrial, de transporte y otros servicios, y el 30 % restante se origina del proceso del cambio del uso del suelo, relacionado principalmente con la agricultura y ganadería convencional (Masera y Sheinbaum, 2004).

Ante tal situación, es necesario encontrar estrategias productivas, ecológicas y económicamente sustentables para el manejo de los sistemas agropecuarios. Una alternativa a los problemas de degradación de los recursos naturales por cambios de uso de suelo es la implementación de SAF, que son formas de uso de la tierra, donde los árboles o arbustos interactúan biológica y económicamente en una misma superficie con cultivos y/o animales, asociados de forma simultánea o secuencial (Nair, 2004). El propósito fundamental es diversificar y optimizar la producción para un manejo sostenible (Schroth etal., 2001). Además, ofrecen múltiples bondades, no sólo al ambiente sino también al productor, puesto que protegen al suelo de la erosión y adicionan materia orgánica, proveen de alimento y sombra para los animales todo el año, y mantienen una alta biodiversidad (Sánchez, 1995). Asimismo, la integración de especies leñosas dentro de estos sistemas, promueven la recuperación de áreas degradadas (Razz y Clavero, 2006), así como también la captura de dióxido de carbono, el cual es uno de los principales gases causantes del efecto invernadero (Mutuo et al.; 2005; Ibrahim et al., 2007).

Por otra parte, a pesar de la cantidad de investigación realizada en agroforestería en cualquiera de sus modalidades, aún falta conocer mejor el potencial de estos sistemas para generar servicios ambientales. Por lo anteriormente expuesto, esta revisión discute los aspectos más importantes del papel de los sistemas agroforestales como una estrategia de regulación de dióxido de carbono en el trópico mexicano.

Almacenamiento de carbono

El carbono es la unidad principal de la vida del planeta y su ciclo es fundamental para el desarrollo de todos los organismos (Bolin y Sukumar, 2000). El carbono se almacena en compartimientos llamados "depósitos" y circula activamente entre ellos, de estos depósitos, los océanos, son los que almacenan mayor cantidad con 38,000 Giga toneladas (Gt = mil millones de toneladas), seguido por el suelo (1,500 Gt), la atmósfera (750 Gt) y las plantas (560 Gt). Cualquier desequilibrio entre los flujos de entrada y salida se refleja en la concentración del CO₂ atmosférico. La absorción del CO₂ atmosférico por las plantas a través de la fotosíntesis está en equilibrio con la respiración de las plantas y el suelo (Bolin y Sukumar, 2000).

De los ecosistemas terrestres, los bosques son los que almacenan la mayor cantidad de carbono, tanto a nivel de la vegetación como de los suelos, jugando así un papel importante en el intercambio de CO₂ entre la biosfera y la atmósfera (Jaramillo, 2004). Por ejemplo, un estudio realizado en Michoacán, demostró que las existencias de carbono total en bosques de pino y roble (222.9 –266.9 t·ha^–1) fueron mayores que en tierras con fines agrícolas (82.7–90.8 t Cha^–1). De la misma manera, se observó en el caso de los bosques, el suelo almacena alrededor del 40 % del carbono total en el sistema, a diferencia de las tierras agrícolas (>90 %) (Ordoñez et al., 2008).

Según Masera et al. (1997 y 2001), a principios de los años noventa, aproximadamente un 25 % de la superficie de México (50 millones de hectáreas) estaba cubierta por bosques y selvas. De este total, prácticamente la mitad eran bosques (25.5 millones hectáreas) y la mitad selvas (24.1 millones hectáreas) (Cuadro 1). Ante tal panorámica, una de las alternativas para la restauración y recuperación de las áreas perturbadas es la agroforestería, puesto que podría contribuir de manera significativa a aumentar las reservas de carbono en la vegetación y el suelo encomparación con otras actividades como la agricultura y la ganadería convencional.

Por lo anterior, se considera que México posee condiciones favorables para el almacenamiento de carbono, sin embargo, este potencial está influenciado por varios factores, puesto que la acumulación de carbono está relacionada con la edad del sistema (Acosta–Mireles et al., 2002), la estructura (Albrecht y Kandji, 2003), el manejo silvícola (Peichl et al., 2006) y, las condiciones edáficas como textura e historia de uso del suelo (FAO, 2002). En este sentido, Acosta–Mireles et al. (2002), propuso que, el factor determinante en el almacenamiento de carbono es el tiempo de establecimiento; pero no existe un consenso entre los científicos para determinar cuáles son los factores que afectan la capacidad de los sistemas para almacenar carbono (Roncal–García et al., 2008).

La agroforestería como alternativa para la captura de carbono

Los sistemas agroforestales (SAF) involucran la presencia de especies leñosas perennes (i.e. árboles y arbustos), que interactúan con los componentes tradicionales (cultivos, herbáceas forrajeras y animales), todo bajo un esquema integral (Sánchez, 1995).

A pesar de las diversas modalidades de los SAF que se practican a nivel mundial, su aplicación es más extendida en los trópicos. Aproximadamente el 20 % de la población mundial (1,200 millones de personas), dependen directamente de los productos agroforestales y de sus servicios en los países en desarrollo (Pandey, 2002). Dada su importancia y uso generalizado, una cuestión importante que debe abordarse es si la agroforestería aplicada pudiera satisfacer las demandas locales, además de promover la captura y almacenamiento de carbono, para obtener beneficios económicos, y ayudar a mitigar la acumulación de CO₂ en la atmósfera (Sánchez, 1995; Nair, 2004).

Estos sistemas pueden mantener y hasta aumentar las reservas de carbono en la vegetación y los suelos. En efecto, la agroforestería fomenta prácticas sostenibles de bajos insumos que minimizan la alteración de los suelos y plantas, enfatizando la vegetación perenne y el reciclaje de nutrientes, contribuyendo a almacenar carbono a largo plazo (Nair, 2004).

En el contexto del ciclo global del carbono, Pandey (2002) menciona que, la agroforestería es importante por dos razones:

• El componente arbóreo en SAF, fija el carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis y lo almacena en el suelo. Más concretamente, los árboles empleados en los SAF actúan como secuestradores de carbono.

• La agroforestería contribuye a la reducción de la deforestación de bosques y selvas por actividades relacionadas con el sector agropecuario.

Dixon (1995), afirma que el potencial de almacenamiento de carbono de los SAF oscila entre 12 a 228 t·ha^–1, teniendo mayor potencial en las zonas del trópico húmedo y tienen la capacidad de almacenar hasta 70 t·ha^–1 en la vegetación (biomasa aérea) y 25 t·ha^–1 en los primeros 20 cm de profundidad del suelo (Mutuo et al., 2005).

Algunos autores (Albrecht y Kandji, 2003), indican que los SAF podrían acumular entre 1.1 y 2.2 Gt en los próximos 50 años en todo el mundo, con lo que podría reducir significativamente el efecto del CO₂ sobre la atmósfera. Ibrahim et al. (2005), expresa que el almacenamiento de carbono puede variar entre 20 y 204 t·ha^–1, estando la mayoría de este carbono almacenado en los suelos, pudiendo incluso tener incrementos de C anual que pueden variar entre 1.8 y 5.2 t·ha^–1. En ciertos casos, el depósito por encima del suelo de los SAF está cerca de aquellos reportados para bosques secundarios. Además, el depósito de carbono en el suelo aumenta en la agroforestería (Nair, 2004).

Estudios realizados en cuatro localidades del municipio de Chilón en Chiapas, México, se evaluó la influencia de la edad y la complejidad de los SAF en los diferentes reservorios de carbono (i.e. biomasa y materia orgánica del suelo). En el (Cuadro 3) se muestran los resultados más sobresalientes los cuales indican que, la complejidad del sistema taungya, barbecho natural y barbecho enriquecido incrementó el carbono en la biomasa viva y muerta; mientras que el carbono en la biomasa muerta de la milpa tradicional disminuye con la edad. En el sistema taungya y el barbecho natural se encontraron tendencias positivas entre la acumulación de carbono en la biomasa viva y el tiempo de establecimiento. Se esperaría que el barbecho enriquecido en su madurez igualara al barbecho natural en cuanto a su acumulación de carbono. Los sistemas intervenidos acumularon mayores volúmenes de carbono total que los sistemas tradicionales de similares edades. El mayor reservorio de carbono en los SAF fue la materia orgánica suelo con más del 70 % del carbono total, mientras la biomasa viva y muerta aportaron casi un tercio del carbono total (Roncal–García et al., 2008).

Otro estudio realizado en Chiapas, México comparó el contenido de carbono en la biomasa viva, el suelo y la materia orgánica muerta entre diversos usos de la tierra y tres zonas agro–climáticas (alta, intermedia y baja). Los resultados indican que el carbono en biomasa viva y la materia orgánica dependen del uso de la tierra, mientras que el carbono del suelo y el carbono orgánico total fueron influenciados principalmente por la zona agro–climática. Asimismo, muestran que todos los SAF almacenan más carbono que los sistemas tradicionales. Especialmente, los sistemas silvopastoriles, los barbechos mejorados, los sistemas taungya y, los cultivos de café orgánico bajo sombra con valores de 142.5, 155.2, 155.5 y 213.8 t Cha^–1, respectivamente (Soto–Pinto et al., 2010).

Por su parte, Callo–Concha et al. (2004), estimaron la acumulación de carbono en la biomasa aérea de algunos usos de la tierra en Veracruz, México, durante un ciclo de producción. Los sistemas utilizados fueron: 1) cítricos asociados con plátano; 2) cítricos asociados con café; 3) cítricos asociados con café y plátano; 4) cítricos con pastoreo de borregos; 5) cítricos asociados con cultivos de cobertura y 6) pastura en monocultivo. Los resultados sugieren que los cítricos contribuyen entre el 65 y el 88 % del carbono arbóreo. Asimismo, el mayor aporte de carbono total lo genera la biomasa arbórea. En cuatro de los cinco SAF evaluados, su aporte varía entre 95.7 y 97.8 %. El sistema basado en cítricos y borregos pelibuey, tuvo la mayor acumulación de carbono con 63.4 t·ha^–1 y el menor fue la pastura (Cuadro 4).

Casanova et al. (2010) estimaron el almacenamiento de carbono en la biomasa aérea, radical y la hojarasca entre bancos forrajeros de especies leñosas (dos en monocultivo y uno mixto), en Yucatán, México. Los resultados sugieren que los bancos de forraje en monocultivo almacenaron la mayor cantidad de carbono en la biomasa aérea (14.7–10.4 t– ha^–1) y radical (8.1–6.1 t·ha^–1). Sin embargo, el banco de forraje mixto acumuló la mayor cantidad de carbono en la hojarasca (1.6 t–ha^–1), que los monocultivos (1.0 t–ha^–1). Asimismo, observaron que el carbono total depende altamente del arreglo de la plantación puesto que la cantidad de carbono almacenado en el banco de forraje mixto fue 28.1 % menor que los bancos de forraje en monocultivo.

Lo anterior concuerda con Kursten y Burschel (1993), quienes manifestaron que la cantidad de carbono capturado por el componente arbóreo en los SAF, oscila entre 3.0 y 25.0 t–ha^–1, siendo altamente dependiente de las especies arbóreas utilizadas, la densidad de la plantación, la edad de los componentes, de las condiciones locales y del clima, el tipo de suelo y las prácticas de manejo aplicado (e.g. la poda o la cosecha de madera). Además, los efectos netos sobre el almacenamiento de carbono dependerán del contenido de carbono antes de la implementación de las tecnologías agroforestales.

En este sentido, Schroeder (1994) menciona que hay por lo menos tres categorías de tierras ideales para la implementación de tecnologías agroforestales:

• Las tierras que actualmente se encuentran degradadas y no productivas

• Las tierras agrícolas o de pastoreo que podría complementarse con la plantación de árboles, y

]]> • Las tierras agrícolas con barbecho.

Las dos primeras categorías se visualizan como reservorios de carbono agotados. Por lo tanto, el aumento neto de carbono proporcionado por la conversión a la agroforestería sería más significativo en estas condiciones.

Las prácticas de agroforestales no sólo tienen el potencial para almacenar carbono y ayudar a mitigar el CO₂ de la atmósfera a través del crecimiento de los árboles y arbustos, también tienen fuertes implicaciones para el desarrollo sostenible debido a los beneficios sociales y ambientales que prestan (Shibu, 2009). Al mismo tiempo pueden ayudar a alcanzar la seguridad alimentaria y garantizar la tenencia de la tierra en los países en desarrollo, aumentar los ingresos agrícolas, restaurar y mantener la diversidad, mantener las reservas hidrológicas y reducir la erosión del suelo (Sánchez, 1995; Pandey, 2002; Petit et al., 2009; Casanova et al., 2010b). Por lo tanto, la agroforestería ofrece una alternativa sustentable al aprovechar las ventajas de varios estratos de la vegetación. Igualmente al aumentar la biomasa, no sólo se crean almacenes de carbono en forma de árboles y productos maderables, sino que se aumenta la biodiversidad, ayudando a evitar el agotamiento de los recursos naturales ya existentes (Sánchez, 1995; Petit et al., 2009).

Perspectivas de la agroforestería

A nivel mundial, los SAF pueden secuestrar el carbono en la vegetación y el suelo a una tasa de 0.2 a 3.1 t–ha^–1–año^–1.En efecto, algunas de las estimaciones indican que dichos sistemas tienen el potencial para secuestrar hasta 7.0 Gt de carbono en un periodo aproximado de 50 años. Sin embargo, se necesita mayor información de cada país o región para confirmar esta estimación (Pandey, 2002).

A pesar del reconocimiento que poseen los SAF como almacenes de carbono, la variabilidad inherente en las estimaciones y la falta de metodologías uniformes han hecho difícil la comparación sobre el potencial de secuestro de carbono en SAF. Por ejemplo, en una revisión reciente, Nair et al. (2009), demostraron que el secuestro de carbono de la biomasa aérea y subterránea en SAF varió de 0.29 t–ha^–1–año^–1 en un banco de forraje en África occidental a 15.2 t–ha^–1–año^–1 en parcelas mixtas en Puerto Rico. También, estimaciones de carbono en el suelo sugieren que estos sistemas almacenan en un rango de 1.25 t–ha^–1 en cultivos en callejones del sur Canadá, y 173 t– ha^–1 en un sistema silvopastoril de la costa atlántica de Costa Rica.

Lo anterior refleja la necesidad de realizar estudios con la finalidad conocer las opciones y mecanismos para optimizar el almacenamiento de carbono y la restauración de suelos, y con ello contribuir a la mitigación de gases efecto invernadero y con ello ratificar el papel de estos agroecosistemas como proveedores de servicios ambientales.

El éxito de la agroforestería implica beneficios sociales, ecológicos y económicos, en este sentido, los esfuerzos deben estar encaminados al:

• Uso de especies locales con alto potencial para mantener la biodiversidad y lograr la sostenibilidad de los sistemas de producción.

]]> • Reducción de las emisiones de CO y otros gases efecto invernadero como contribución de los sistemas agropecuarios al medio ambiente.

• Identificación de opciones de manejo específicas para cada zona agroecológica considerando las exigencias de crecimiento de las especies, los ciclos climáticos y las prácticas actuales de manejo.

• Implementación de modelaje y desarrollo de herramientas para la cuantificación de carbono.

• Así como, el desarrollo de políticas adecuadas, pago por servicios ambientales y mecanismos de financiamiento para el almacenamiento de carbono.

Aunque actualmente se está dando la reconversión de la ganadería y la agricultura tropical, los planteamientos y los beneficios potenciales de los SAF son racionales y diversos, como lo confirman algunos intelectuales, académicos y productores que han experimentado las virtudes de dichos sistemas.

CONCLUSIONES

Los sistemas actuales de producción agropecuaria han conducido a la degradación de los recursos naturales. Sin embargo, pueden hacerse transformaciones o adaptaciones; con fines ambientales sin menospreciar la productividad, incorporando estrategias de manejo sostenible, conciencia conservacionista y transferencia de tecnologías agroforestales, principalmente en áreas degradadas y perturbadas.

La adopción de prácticas agroforestales es una alternativa de desarrollo rural sustentable para el trópico mexicano, debido a que contribuyen a la reducción de emisiones de dióxido de carbono principal causante del efecto invernadero, amortiguan la presión sobre los ecosistemas vulnerables (bosques y selvas) y aportan bienestar socioeconómico a las comunidades rurales.

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