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Indicadores de sustentabilidad en funcion del suelo y retencion de carbono en la biomasa de Ceroxylon peruvianum Galeano, Sanin & Mejia en la cuenca media del rio Utcubamba, Amazonas, Peru.

SUSTAINABILITY INDICATORS IN SOIL FUNCTION AND CARBON SEQUESTRATION IN THE BIOMASS OF Ceroxylon peruvianum Galeano, Sanin & Mejia FROM THE MIDDLE Utcubamba RIVER BASIN, AMAZONAS, PERU

Introduccion.

En la cuenca media del rio Utcubamba existen diversas especies nativas, dentro de ellas la que mayor importancia ha demostrado es Ceroxylon peruvianum "pona", forma parte del componente lenoso en los sistemas de produccion agropecuaria, ya sea en asociacion no sistematica como sistemas agroforestales y sistemas silvopastoriles con componentes de especies arboreas, pastos cultivados y mejorados y especies de ganado vacuno.

En la actualidad se estudia a uno de los compuestos que mas influyen en el efecto invernadero, el dioxido de carbono, el cual ha alcanzado altas concentraciones en la atmosfera, ha aumentado de 280 ppm (partes por millon) en el ano 1750, a 379 ppm en el 2004 (Diaz et al., 2007). Existen dos formas de capturar carbono por procesos bioticos o abioticos; fijacion del CO2 como biomasa por las plantas en el proceso de fotosintesis y canalizacion de CO2 producido en las industrias o fabricas hacia las profundidades del oceano (Kimble & Follett, 2002).

Para la medicion de la cantidad de biomasa aerea y carbono, se requiere realizar un analisis destructivo (Alegre et al., 2000) o estimaciones alometricas que son mas practicas cuando se desea estimar la biomasa aerea de los arboles (Brown et al., 1989), la estimacion alometrica usa un mayor numero de arboles para muestreo, reduciendo el error experimental a la vez que proporciona datos mas certeros (Chidiak et al., 2003), Esta situacion se da al usar componentes arboreos, densidad de poblacion y comunidad vegetal (Alegre et al., 2000).

Los sistemas agroforestales combinados con cafe, cana de azucar y frutales contribuyen al almacenamiento de carbono en el suelo que varia entre 20 y 204 t/ha (Ibrahim et al., 2005) y la biomasa en el suelo de bosques puede llegar a los 230 y 190 t/ha (Brown, 1997).

Los suelos varian en la cantidad de carbono organico, oscilando de menos de 1% en suelos arenosos a mas de 20% en los suelos de pantanos, los suelos que se forman bajos bosques tienden a acumular altos niveles de carbono organico del suelo proximos a la superficie y tienen niveles de carbono mas bajos en el subsuelo, debido a la acumulacion de residuos de hojas y madera en descomposicion proveniente de las ramas y de los arboles que se acumulan en la superficie del suelo (McVay & Rice, 2002).

Los bonos de carbono pueden ser ofertados a paises desarrollados a traves de los mecanismos de desarrollo limpio (Inclan, 2005), aprovechando el alto costo de venta del carbono en la actualidad (Seoane et al., 2011).

El objetivo principal de la investigacion fue la determinacion de las reservas de carbono para la valoracion de la especie asi como la formulacion de indicadores de sustentabilidad respecto a la retencion del carbono en el suelo y en la planta.

Materiales y metodos.

Material biologico y ubicacion.- La especie Ceroxylon peruvianum "pona", solo se distribuye en el Peru en la region Amazonas (Galeano et al., 2008), el estudio se desarrollo en la cuenca media del rio Utcubamba, localidades de San Pablo de Valera, Cocachimba y San Carlos de la region Amazonas. Muestreo.- Para obtener una distribucion homogenea de datos en la generacion de ecuaciones alometricas, se creo intervalos de confianza de DAP y altura de fuste; a partir de 106 ejemplares pre-muestreados en la localidad de estudio; al combinar dichos intervalos se obtuvo el numero de muestra homogenizada.

Metodo de Estudio Directo en campo.- Se extrajo la parte aerea de 15 plantas, antes del derribo se realizo la medicion de DAP y altura del fuste limpio. Luego se seccionaron el fuste y las ramas, el fuste fue cortado en tamanos de 1 a 2 m de largo, del cual se extrajeron rodajas de 5 cm de espesor, las ramas, flores y el fuste fueron pesados en campo.

Se extrajeron muestras de suelo de 0 a 10 cm, de 10 a 20 cm y de 20 a 30 cm de profundidad, los depositos de carbono almacenado es mayor y varia en los primeros 30 cm del suelo (Cifuentes, et al., 2004); El alto porcentaje de materia organica es debido a la acumulacion de residuos de hojas y ramas en descomposicion (McVay & Rice, 2002). En laboratorios.-Las muestras del fuste de la especie Ceroxylon peruvianum fueron secadas en estufas a 75 [grados]C, hasta peso constante (Gonzalez, 2008). Determinacion de biomasa seca (BS).-La biomasa seca de cada componente del arbol se determino mediante la relacion peso seco--peso fresco de las muestras en cada componente: BS componente = (PS muestra / PH muestra) * BH

Donde; BS es biomasa seca del componente en kg, PS es peso seco de la muestra en g, PH es peso humedo de la muestra en g y BH es biomasa humeda del componente en kg.

La biomasa seca total de cada arbol es determinada sumando la biomasa seca de cada uno de sus componentes, segun Gonzalez (2008):

BS total individuo = BS fuste + BS hojas Determinacion de carbono total (CT).-La determinacion de carbono total en la parte aerea se realizo multiplicando la biomasa seca por el factor 0.5674 que corresponde a la especie Ceroxylon peruvianum, resultado del analisis de tejido vegetal realizado en los laboratorios de suelos, plantas, agua y fertilizantes de la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM).

CT individuo = BS total individuo * 0.5674

Donde; CT es carbono total, BS es biomasa seca y 0.5674 es el factor de conversion para Ceroxylon peruvianum, obtenido del analisis de resultados de carbono en tejido vegetal (Tabla N 1).

Este contenido de carbono se convirtio en equivalentes de CO2, el factor de conversion fue de 3.666 resultado de la division entre el peso molecular del CO2 (44) por el peso molecular de carbono (12) (Valenzuela, 2001).

Formulacion de ecuaciones alometricas-metodo indirecto.- Ecuaciones generadas en base a variables dasometricas como altura de fuste, DAP y datos de biomasa seca. Se realizo un analisis estadistico, consistente en pruebas de regresion multiple, con el objetivo de definir la mejor correlacion ([r.sup.2]) entre la variable dependiente respecto a las independientes, utilizando softwares estadisticos como SPSS 17.0, Microsoft Excel 2010, HidroEsta, Statgraphics Plus (Brown, 1997).

[FIGURA 1 OMITIR]

[FIGURA 2 OMITIR]

La altura de los arboles es un indicador de la edad y a la vez es un indicador de biomasa aerea y carbono, la concentracion de individuos entre las alturas de 6 a 11 m indican ejemplares adultos, entre los 50 y 100 anos de edad (Alegre et al., 2000).

La altura de fuste es una de las variables dasometricas independientes mas usadas para el calculo de biomasa seca, genera un alto indice de correlacion con la variable dependiente biomasa seca.

La medicion de la altura en arboles es facil y rapida, asi genera un menor costo y tiempo de muestreo para la proyeccion de biomasa seca, carbono o CO2 almacenado en especies forestales en una determinada area (Brown, 1997).

Se obtuvo un total de 15 unidades, 3 muestras con DAP diferentes (intervalos de confianza, figura N 1) por cada intervalo de altura de fuste (Figura N 2). La biomasa aerea almacenada, varia en funcion de la edad, altura de los componentes arboreos y por comunidad vegetal (Alegre et al., 2000).

El porcentaje de carbono retenido en Ceroxylon peruvianum es de 56.74% detallado en la Tabla N 1, es mayor al factor encontrado por Valenzuela (2001), del 50% en especies forestales.

En la Tabla N 2; Existe correlacion entre el porcentaje de materia organica y la capacidad de intercambio cationico, utilizando una correlacion bivariada con coeficiente de Spearman, con un r = 0.829 (**1) (Tabla N 2). El carbono organico se vincula con la cantidad y disponibilidad de nutrientes del suelo, donde la materia organica proporciona coloides de alta capacidad de intercambio cationico (Martinez et al., 2008).

El 6.63% de materia organica secuestrada en los suelos con presencia de Ceroxylon peruvianum es elevado. En otros sistemas este porcentaje de materia organica proporciona el 5% de nitrogeno para las plantas (Julca et al., 2006)

El contenido de materia organica encontrado en los suelos de San Pablo de Valera, Cocachimba y San Carlos sin comunidades vegetales de pona es de 2.75% (PRODETFOR, 2011), menor al contenido de materia organica encontrado en suelos con presencia de Ceroxylon peruvianum (6.63%) indicando buena fertilidad de acuerdo a su concentracion (Torre, 2011).

El contenido de carbono en Ceroxylon peruvianum es 56.74%, superior a lo encontrado en Mauritia flexuosa L.f, 48.04% (Freitas et al., 2006) y en Juniperus deppeana Steud, 50.65% (Jimenez et al., 2008) observados en el Tabla N 4; Influenciado por el factor de conversion 0.5674 (Tabla N 1) usado para Ceroxylon peruvianum.

(*) La ecuacion potencial multiple fue la seleccionada para proyectar la cantidad de materia seca en Ceroxylon peruvianum y su posterior estimacion a carbono y CO2 por individuo en una determinada area, el cual genero una ecuacion potencial multiple con un coeficiente de correlacion de 0.9660.

Donde: DAP es diametro a la altura del pecho, AF es altura de fuste y BS es biomasa seca.

El analisis de regresion a partir de variables dasometricas genera ecuaciones simples y multiples, para Ceroxylon peruvianum, la ecuacion con mayor indice de correlacion es la potencial multiple (Tabla N 5), que usa dos variables independientes, altura de fuste y DAP; la grafica correspondiente a dicha ecuacion es tridimensional o superficie respuesta (Figura N 3), esta establece la tendencia de biomasa seca respecto a las variables independientes, la figura determina una estimacion global por sistema (Bonilla, 2009).

La proyeccion de biomasa seca es directamente proporcional a las variables altura de fuste y DAP, a medida que estas se incrementan la biomasa seca sufre un incremento proporcional (Figura N 3), la superficie respuesta generada proporciona un analisis visual de la biomasa seca y el carbono secuestrado, respecto a la altura de fuste y DAP, permitiendo evaluar las condiciones de un bosque y cuantificar la cantidad de CO2 fijado (Mendez et al., 2011).

Conclusiones.

* La combinacion de 5 intervalos de confianza respecto a altura de fuste y 3 intervalos de confianza respecto a DAP, reportaron 15 unidades muestrales.

* La especie Ceroxylon peruvianum analizada en la cuenca media del Utcubamba presenta un porcentaje de captura de carbono de 56.74%, superior La combinacion de 5 intervalos de a otras especies forestales estudiadas.

* El 6.63% de contenido de materia organica en los suelos con presencia de Ceroxylon peruvianum, es un indicador de sustentabilidad que determina un suelo con buenas caracteristicas organicas vinculado con la disponibilidad de nutrientes para las plantas en uso agroforestal.

* Existe correlacion altamente significativa entre la concentracion de materia organica y capacidad de intercambio Cationico.

* Las especies de Ceroxylon peruvianum tiene en promedio 98.07 Kg de carbono retenido en el tejido vegetal de la parte aerea.

* La ecuacion para la proyeccion de biomasa seca y carbono en Ceroxylon peruvianum, con mayor "r" es la ecuacion potencial multiple Biomasa Seca = 0.0080*[DA.sup.P2.8449] *Altura de [Fust.sup.e0.4620]

* La superficie respuesta generada por la ecuacion potencial multiple, presenta una tendencia creciente proporcional, entre la variable respuesta biomasa seca y las variables independientes altura de fuste y DAP.

[FIGURA 3 OMITIR]

Agradecimientos.

Al Instituto de Investigacion para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva "INDES-CES" de la Universidad Nacional Toribio Rodriguez de Mendoza de Amazonas "UNTRM" por reconocer la importancia de la determinacion de carbono en especies forestales nativas con el fin de buscar el mejor aprovechamiento sostenible de bosques en la region, asi como disenar estrategias, planes, propuestas o proyectos de conservacion y manejo sustentable de los ecosistemas de la Region Amazonas.

Al Proyecto SNIP N 70066 "Desarrollo de Tecnologias para la Reforestacion y Forestacion en Zonas de Amortiguamiento de la Cuenca Media del Rio Utcubamba, PRODETFOR" por facilitar la logistica para desarrollar el presente trabajo de investigacion.

Al equipo de profesionales, tecnicos y asistentes del PRODETFOR por las facilidades prestadas en la determinacion de datos preliminares y apeo de los ejemplares.

A los pobladores de las localidades de San pablo de Valera y Cocachimba por la atencion y facilidades prestadas en el desarrollo de la investigacion.

Presentado: 18/10/2011

Aceptado: 09/05/2012

Literatura citada.

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Jorge Luis Maicelo Quintana (1)

(1) Instituto de Investigacion para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva, INDES-CES de la UNTRM, Ciudad Universitaria--Barrio Higos Urco--Chachapoyas--Amazonas--Peru, jorge.maicelo@untrm.edu.pe

(1) ** La correlacion es significativa al nivel 0.01 (bilateral).

* La correlacion es significativa al nivel 0.05 (bilateral).
Tabla 1. Porcentaje de carbono (C%) en el tejido vegetal en ejemplares
de Ceroxylon peruvianum colectados en el estudio.

Claves     1       2       3       4       5      6

C %      55.92   57.25   56.79   56.38   56.67   56.51

Claves     7       8       9      10      11      12

C %      57.10   57.16   57.13   56.60   57.10   56.61

Claves    13      14      15     Promedio

C %      56.69   56.99   56.13    56.74

Fuente: Analisis de datos obtenidos en laboratorios de suelos,
plantas, agua y fertilizantes de la UNALM. Enero 2011.

Tabla 2. Porcentaje de carbono, materia organica y
capacidad de intercambio cationico en el suelo, en
ejemplares de Ceroxylon peruvianum colectados en el
estudio.

                          % Materia    Capacidad de
            % Carbono     Organica     Intercambio
           en el suelo   en el suelo    Cationico

Promedio      3.85          6.63          20.13

Fuente: Analisis de datos obtenidos en laboratorios de
suelos, plantas, agua y fertilizantes de la UNALM. Enero
2011.

Tabla 3. Determinacion de la concentracion de carbono total
de Ceroxylon peruvianum

            Biomasa   Biomasa   Carbono   C[O.sub.2]      %
            Humeda     Seca      Total

             (Kg)      (Kg)      (Kg)        (Kg)      Carbono
                                                        total
             (BH)                            (++)       (+++)

Promedio    380.49    172.85     98.07      359.54      26.80
Porcentual

Fuente: Analisis de datos obtenidos en campo y laboratorios del
INDES-CES de la UNTRM.

(+) Carbono total resultado de la multiplicacion de biomasa seca y el
factor 0.5674, factor que fue obtenido del analisis de carbono en el
tejido vegetal de Ceroxylon peruvianum.

(++) El factor de conversion 3.666 es resultado de la division entre
el peso molecular del CO2 (44) por el peso molecular de carbono
(12), que multiplica al carbono total para la proyeccion de CO2 en
Kg.

(+++) El porcentaje de carbono total respecto a biomasa humeda es
26.80%. Se realizo para determinar la cantidad de carbono promedio
que posee un ejemplar de Ceroxylon peruvianum en pie.

Tabla 4. Comparacion de la retencion de carbono en
especies forestales.
                                               Contenid
                                                 o De
Especie forestal              Nombre comun    Carbono (%)

Ceroxylon peruvianum          Pona               56.74
Mauritia flexuosa L.f         Aguaje             48.04
Abies vejarri                 Abeto              47.35
Cupressus arizonica Greene    Cedro blanco       49.23
Juniperus deppeana Steud      Cedro              50.65
Picea mexicana Martinez       Cipres Pino        46.98
Pinus arizonica Engelm        amarillo           49.36
Pinus hartwegii Lindl.        Pino negro         46.87

Fuente: Jimenez et al. (2008) & Freitas et al. (2006).

Tabla 5. cuaciones alometricas, indice de correlacion analizado en
Ceroxylon peruvianum.

Tipo de ecuacion         Ecuacion alometrica               [r.sup.2]

Ecuacion lineal simple   BS = -374.054 + (24.367 * DAP)      0.917

Ecuacion cuadratica      BS = 77.746-(17.307*DAP)+           0.926
simple                   (0.940*[DAP.sup.2])

Ecuacion cubica simple   BS = -7.30+(3.039*DAP)+             0.926
                         (0.14*[DAP.sup.3])

Ecuacion lineal          BS = -371.585+(20.991*DAP)+         0.951
multiple 1               (5.107*AF)

Ecuacion potencial       BS = 0.008*([DAP.sup.2.8449])*     0.9660
multiple (*)             ([AF.sup.0.4620])

Ecuacion lineal          BS =-100.738+(8.23432*DAP)-        0.9659
multiple 2               (18.0297*AF)+(1.17655*DAP*AF)

Fuente: Analisis de regresion con softwares estadisticos: SPSS
17.0, Microsoft Excel 2010, HidroEsta, Statgraphics Plus, donde
[r.sup.2] es el indice de correlacion.
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Author:Marcelo Quintana, Jorge Luis
Publication:Ecologia Aplicada
Date:Jan 1, 2012
Words:3663
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