El semiárido mexicano como sumidero de carbono. Estudio de caso Microcuenca El Carmen

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1 El semiárido mexicano como sumidero de carbono. Estudio de caso Microcuenca El Carmen Rocio Becerril Piña (1), Dr. Enrique González Sosa y Dr. Luis Hernández Sandoval Universidad Autónoma de Querétaro. Maestría en Gestión Integrada de Cuencas (1). rocio111mx@yahoo.com.mx (1). Resumen Actualmente, existe un fuerte consenso científico que indica que el clima global se verá alterado significativamente en el próximo siglo, como resultado del aumento de concentraciones de gases de efecto invernadero tales como el dióxido de carbono, metano, óxidos nitrosos y clorofluorocarbonos. Una forma de mitigar el Cambio Climático Global es conservando y aumentando la cobertura vegetal, ya que ésta actúa como reservorio o almacén de carbono. Los diversos análisis de captura de carbono estiman el gran potencial que tiene México (Masera et al. 2001) por sus diversos escenarios. Sin embargo, cabe destacar que pocos han sido los trabajos que se han desarrollado en la zona del semiárido, dejando de lado la importancia del rol que desempeña la vegetación del matorral, aun cuando más del 30% del territorio nacional corresponde a este tipo de vegetación. El objetivo del trabajo fue desarrollar una metodología apropiada para vegetación del semiárido y determinar el contenido de carbono de una microcuenca de la zona semiárida en el estado de Guanajuato. 1. Introducción El cambio climático global es uno de los problemas ambientales más severos que se enfrenta en el presente siglo debido al aumento de los gases de efecto invernadero. Una forma de mitigar el Cambio Climático Global es mantener y aumentar los reservorios de carbono en los ecosistemas forestales. A este respecto diversos estudios indican que nuestro país presenta un gran potencial en contenido y captura de carbono (Masera et al. 2001), debido a la gran diversidad de escenarios naturales, aunque también por ello México, se encuentra entre las regiones más vulnerables a los impactos asociados al cambio climático debido a sus condiciones bioclimáticas y socioeconómicas (Villers y Trejo, 1997). Los ecosistemas que retiran dióxido de carbono de la atmósfera son conocidos bajo el nombre de sumideros, los cuales almacenan carbono en compuestos orgánicos que conforman la biomasa y la materia orgánica de los suelos y constituyen una de las formas de mitigación del efecto invernadero (Martino, 2000). Los ecosistemas forestales pueden absorber cantidades significativas de bióxido de carbono (CO 2 ), principal gas de efecto invernadero (GEI). El dióxido de carbono presente en la atmósfera es absorbido por las plantas, a través del proceso de fotosíntesis. Por este medio, las plantas convierten la energía de la luz solar en energía química aprovechable para los organismos vivos. Así, los bosques almacenan grandes cantidades de carbono (C) en la vegetación y el suelo, e intercambian C con la atmósfera a través de la fotosíntesis y la respiración. Como producto de este hecho, en las últimas décadas ha surgido un interés considerable por incrementar el contenido de

2 carbono (C) en la vegetación terrestre mediante la conservación forestal, la reforestación, la agroforestería y otros métodos de manejo del suelo. La estimación del C almacenado en la biomasa, en general, se calcula aceptando que el contenido de C total corresponde al 50 % del peso de la biomasa seca (Slijepcevic, 2001; IPCC, 1996). Sin embargo, diferentes estudios denotan la variabilidad del contenido de C según especie y tejido del árbol (Francis, 2000; Gifford, 2000). El IPCC (1996) señala también que el rango más citado para el contenido de carbono en la biomasa es 43 58%. Por otra parte, también se ha encontrado diferencias en el contenido de C según el método empleado en su determinación (Gayoso, 2005). De aquí, la necesidad de la realización de estudios locales para conocer los montos y variabilidad del contenido de C. Cabe destacar que la mayoría de las investigaciones sobre contenido y captura de carbono se han enfocado en la vegetación con una masa forestal importante, es decir, bosques, selvas y plantaciones forestales. Sin embargo, las zonas áridas y semiáridas de México que cubren casi el 40% del territorio nacional, han sido poco estudiadas. Siendo los matorrales la vegetación con mayor superficie del país, abarcando casi un 30% (Fig. 1) (IFN, 2000). Figura 1. Mapa de uso actual del suelo, resumido por Oropeza, et al, (1992) modificado por V. R. y T. V. (1997).

3 La cubierta vegetal de las regiones de clima árido y semiárido de México es tan variada desde el punto de vista fisonómico, que el tratar de separar las diversas comunidades vegetales resulta difícil de realizar, ya que es el tipo de vegetación mas vasto de todos los tipos de vegetación de México (Conafor, 2005). Tabla 1.Reservorios de C de Bosques naturales Cobertura vegetal Superficie (Miles ha) Reser vorio (GtonC) Bosques de confieras 9, Bosque latifoliados templados 8,409 2 Bosques Selvas tropicales 5, naturales siempre verdes Selvas tropicales 15, caducifolias Bosque semiárido 62,840 5 Bosques degradados 21, De acuerdo con estimaciones nacionales (Masera et al., 2000) México presenta condiciones naturales muy propias para las acciones de mitigación en el área de recursos naturales. Para 1990, aproximadamente 25% de la superficie del país (50 millones de hectáreas) estaba cubierta por bosques y selvas, adicionalmente alrededor de 62 millones de hectáreas con vegetación semiárida como matorrales y otros (tabla 1). De acuerdo con estos datos, en la categoría de plantaciones naturales, el reservorio mas grande de carbono se observa en los bosques semiáridos (5GtonC), es decir, en este tipo de cobertura vegetal se contiene el 31% del carbono en México (Fig. 2). 31% 16% Bosques de confieras Selvas tropicales Bosque semi árido 15% 16% Bosque latifoliados 10% 12% Selvas tropicales caducifolias Bosques degradados Figura 2. Contribución del contenido de carbono en los diferentes ecosistemas en México (SARH 1994, Masera et al y 2001) En este trabajo se destaca la importancia del matorral en el contenido de carbono evaluando la biomasa aérea y suelo; a partir del desarrollo de una metodología para evaluar el contenido de carbono para sistemas naturales del semidesierto. Especialmente en sitios donde las especies dominantes sean Prosopis laeviagata (mezquite), Acacia schaffnerii (huisache), Opuntia imbricata (cardenche) y comunidades de pastos. El estudio se ubico en el nivel de microcuenca por considerar que es la unidad natural básica de gestión y planeación, caracterizada por ser un territorio con un drenaje natural, que permite la presencia de tipos particulares de comunidades vegetales, lo cual es optimo para la estimación del contenido y captura de carbono por categorías de cubierta vegetal. Uno de los criterios para elegir la zona de estudio fue que la microcuenca El Carmen se ubica en una zona de matorral, con sitios conservados, alterados y bajo manejo forestal; lo cual representa de manera general la situación actual del matorral en México. 2. Materiales y Métodos 2.1 Descripción del sitio de estudio El trabajo se desarrollo en la microcuenca El Carmen ubicada en el municipio de Dolores Hidalgo, Guanajuato. Pertenece a la región hidrográfica Lerma Santiago, corresponde a la cuenca del río Laja y a la subcuenca del Río de la Laja (Fig. 3). La microcuenca presenta una extensión de 230 hectáreas, conformada por 1450 habitantes distribuidos en 16 localidades, cabe destacar que el 50% de las comunidades se ubica en un grado de marginación muy alto. En su mayoría la población se dedica a la agricultura, ganadería para consumo propio y otro porcentaje migra al extranjero a trabajar, principalmente cuando el trabajo de la milpa se acaba.

4 Figura 3. Localización de la microcuenca El Carmen El clima de la microcuenca es tipo BS 1 hw(w)(i )g (Cruz, 1996), con un tipo de suelo Feozem luvico de textura media, rico en materia orgánica y nutrientes. Se localizan 2 tipos de cubierta vegetal, el 60% es agricultura de riego y el 40% de la microcuenca esta cubierta por matorral que incluye huizachal y pastizal natural (Fig. 4). Figura 4. Uso de suelo y vegetación de la microcuenca El Carmen 2.2 Métodos El trabajo se desarrollo en tres pasos: 1. Se realizaron muestreos tipo Gentry de 100m 2 para determinar el volumen de la vegetación aérea, para ello se consideraron los individuos como formas geométricas (Fig. 5). Figura 5. Volumen de árboles, arbustos y herbáceas a partir de formas geométricas (Hernández Sandoval, 2004) 2. Se realizaron muestreos destructivos de las especies mas dominantes, Prosopis laevigata (mezquite), Acacia schaffneri (huisache), Opuntia imbricata (cardenche) y Opuntia spp. (nopal). Con el fin de poder determinar la biomasa real y la densidad. Se determino el peso seco, el valor de biomasa en kilogramos es dividido dentro de 1,000 para obtener toneladas. Las toneladas son multiplicadas por 0.5 para obtener carbono. La razón por la que se multiplica por 0.5 para obtener carbono se debe a que la literatura indica que en promedio la materia vegetal contiene un 50% de carbono, una vez se ha removido el agua (MacDicken, 1997). El valor de carbono es dividido dentro de la superficie de la parcela de muestreo (en m 2 )

5 para obtener tc/m 2. Al multiplicarlo por 10,000m 2 /ha se obtienen tc/ha (Márquez, L. 2000). Estos datos sirvieron para cotejar los datos obtenidos con el muestreo no destructivo y poder así desarrollar una metodología que permita realizar estimaciones de contenido de carbono de manera confiable y rápida para zonas semiáridas que contengan algunas de las especies con las que se trabajo. 3. Se tomaron muestras se suelo a 30cm de profundidad y se analizo el porcentaje de materia orgánica para determinar el porcentaje de carbono orgánico. Las muestras fueron tomadas bajo el dosel y en sitios sin cubierta vegetal. La cantidad de carbono en suelo se determino con la siguiente ecuación: CA=Pm * DA * % COS Donde: CA= Carbono almacenado (t/ha) Pm= Profundidad del suelo (cm) DA= Densidad aparente %COS= Porcentaje de carbono orgánico en suelo (%) Para determinar el %COS se realizo un análisis de suelo, para determinar la materia orgánica aplicando el método de Walkley y Black modificado. Con este método se detecta entre el 70% y el 84% del carbón orgánico por lo que es necesario introducir un factor de corrección, el cuál puede variar para cada tipo de suelo. En suelos de México se recomienda utilizar el factor1.298 (1/0.77). Por ultimo se determino el contenido de carbono en la microcuenca con mapas base de uso de suelo y vegetación del área y las superficies clasificadas para cada categoría. 3. Resultados y discusión 3.1 Caracterización de la vegetación Dado que el área de estudio se dividió en 4 secciones: abierto, semiabierto, cerrado y bajo manejo. A cada individuo dentro del área de muestreo se le consideraron las medidas dasométricas, entre estas: altura total, altura fuste, altura de copa, DAP, radios de la copa. Se analizaron 4 sitios: cerrado, semiabierto, abierto y bajo manejo forestal, se muestrearon 800m 2. El análisis de cobertura indica que la cobertura es de m 2 en 100m 2, esto es posible debido a que se identificaron 3 estratos, inferior, medio y alto, que a diferencia del sitio abierto la cobertura fue de m 2. El Índice de Valor de Importancia indico que las especies clave para el sistema son: Acacia schaffneri, Prosopis laevigata, pasto y algunas herbáceas (Tabla 2), es decir, si estas especies se extraen del sistema la estructura, cobertura y función se vería seriamente afectada, esto en función de que los mezquites y huisaches son sitios con microclima formadores de islas de fertilidad, en tanto que los pastos son comunidades muy dominantes y con una gran cobertura, que no solo funcionan como especies anuales, ya que aun cuando estos se secan, permanecen en el suelo, evitando así la erosión hídrica y la humedad. Tabla 2. Valores de Importancia de El Carmén Es muy importante destacar que el 58% de los individuos fueron arbustos y el 30% herbáceas siendo el menor el arbóreo, esto quizás se debió a que se realizaron los muestreos en época de lluvias, temporada en donde el crecimiento de especies anuales es importante. Los datos de cobertura nos permiten observar la estructura vertical de la vegetación, ubicándonos en el papel de la función que desempeña la vegetación en la protección del suelo contra la erosión hídrica. A diferencia de la estratificación que nos permite ver la estructura horizontal de la

6 vegetación, es decir, ubicar los estratos y su función como filtros de agua y luz. 3.2 Volumen En análisis de volumen de biomasa para cada sitio mostró diferencias significativas en cada sitio, siendo el mas alto en los sitios cerrados, donde la mayor biomasa fue a portada por los estratos arbustivos y arbóreos (Fig. 6) considerar que en esta temporada alcanzan su máximo follaje los árboles. Se cortaron 5 Prosopis laevigata y 3 Acacias schaffneri. Se desarrollo una ecuación alométrica a partir de los datos que se tenían de los muestreos destructivos, los muestreos de vegetación tipo Gentry y la información bibliográfica.. Pseco = *DAP Con un coeficiente de correlación de 96%. Figura 6. Volumen de biomasa para cada sitio de muestreo. 3.3 Muestreos destructivos La tabla 3 muestra los valores de biomasa real, es decir, la diferencia del peso fresco y seco para cada sección, es decir, hojas, ramas, fuste, retoños y bahina. Tabla 5. Biomasa real de muestreos destructivos Con esta ecuación se puede determinar la biomasa del sitio de estudio sin tener que realizar muestreos destructivos, ya que solo es necesario determinar el Diámetro a la altura del pecho (1.30 m). Esta ecuación es solo util en el caso de árboles ya que para arbusto y herbáceas es necesario determinar el radio de la copa, los datos que deben de medirse en campo son los diámetros W E y N S de la copa. En la figura 7 se muestra el mapa de uso de suelo y vegetación de la microcuenca El Carmen, a partir de este mapa base determina el contenido de contenido de carbono por tipo de vegetación y en suelo. Los muestreos destructivos se realizaron en el periodo de abril y mayo, por

7 Figura7. Mapa actualizado de uso de suelo y vegetación de la microcuenca El Carmen Peso seco Estos resultados brindan una visión general de la importancia de la vegetación del semidesierto en el rol que desempeña como sumideros de carbono. y de manera general se acepta que el contenido de carbono corresponde al 50% de la biomasa. Sin embargo, se recomienda realizar más muestreos y en lo posible ampliar la muestra de especies y numero de individuos. Por otro lado, se encontraron diferencias significativas del contenido de carbono entre las especies estudiadas, siendo Prosopis la especie con el mayor volumen y biomasa. A este respecto cabe destacar que el peso seso de los mezquites es muy alto y muy bajo el porcentaje de humedad, clasificándose como una madera muy dura. 66% 2% 0% 5% 2% hojas retoños ramas tronco tyladsia 25% Figura 8. Distribución de peso seco en las secciones de Prosopis laevigata. Un dato interesante, sobre el crecimiento de Acacia y Prosopis es que su desarrollo no es vertical, sino horizontal, es decir, la altura total del árbol tiene un cambio muy lento en tanto que los retoños crecen hasta 50 cms al año, por ello muchas veces se asume que su crecimiento es lento y no significativo.

8 Referencias Conafor Cruz, J Evaluación de las condiciones microclimáticas, edáficas y de vegetación bajo el dosel de Prosopis laevigata (H. B.y Wild) Francis, J Estimating Biomass and Carbon Content of Saplings in Puerto Rican Secondary Forests. Caribbean Journal of Science : Gayoso J y J. Guerra Contenido de carbono en la biomasa aérea de bosques nativos en Chile. Bosque (Valdivia) 26 (2)33 38 Gifford, R Carbon contents of aboveground tissues of forest and woodland trees. Australian Greenhouse Office. National Carbon Accounting System. Technical Report Nº22. Canberra. 17 p. IFN. Inventario Forestal Nacional INEGI. UNAM. SEMARNAP. México. IPCC Chapter 5: Land Use Change & Forestry. Greenhouse Gas Inventory Reference Manual. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Revised Version. London. 3:57 p. MacDicken, K A Guide to Monitoring Carbon Storage in Forestry and Agroforestry Projects. Winrock Internacional Institute for Agricultural Development, Arlington Márquez L Elementos técnicos para inventarios de carbono en uso de suelo. Fundación solar. Guatemala. Masera, O.R., M.J. Ordoñez y R. Dirzo Carbon emissions from Mexican Forests: Current Situation and Long term Scenarios, Climatic Change 35: Masera, O., A. D. Cerón y A. Ordóñez Forestry mitigation options for Mexico: Finding synergies between national sustainable development priorities and global concerns. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 6: Masera, O., R. D. Martinez, T. Hernandez, A. Guzman y A. Ordoñez Cambio de uso de suelo y silvicultura. En Ruiz s. L. G. y J. Martínez. Inventario Nacional de Gases de Efecto Invernadero: Instituto Nacional de Ecología. SEMARNAT. México. 43 pp. SARH (Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos) Inventario Nacional Forestal Periódico. México: SARH. Slijepcevic 2001 Loss of carbon during controlled regeneration burns in Eucalyptus obliqua forest. Tasforests : Villers R., L. y I. Trejo V Assessment of the vulnerability of ecosystem fragmentation: a review. Conservation Biology 5: Martino L. D Los sumideros de carbono en el Mecanismo de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto. Resumen de presentación realizada en el taller sobre el Protocolo de Kyoto. Uruguay.