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Monitoreo de contenidos y flujos de carbono en ecosistemas altoandinos y su
aplicacin en el gradiente altitudinal bosque andino-pramo-superpramo de la Reserva
Yanacocha, Pichincha, Ecuador.
Marco Caldern1 marco.calderon@condesan.org Hugo Romero-Saltos2 hgromero@hotmail.com Francisco Cuesta3 francisco.cuesta@condesan.org Selene Bez4 selene.baez@condesan.org
1,3,4 CONDESAN, 2 PUCE
(Versin de discusin 30/11/2012)
1. ANTECEDENTES .................................................................................................................. 4
2. MARCO TERICO ................................................................................................................ 5
3. OBJETIVO............................................................................................................................... 7
4. PREGUNTAS DE INVESTIGACIN .................................................................................. 7
5. PROTOCOLO ......................................................................................................................... 8
5.1 Diseo general ............................................................................................................................. 9
5.2 Cul es la tasa anual o mensual de cambio del contenido de carbono (stocks) en biomasa
area, necromasa area, biomasa subterrnea (races) y suelo (incluye necromasa subterrnea)
en los diferentes ecosistemas del gradiente altitudinal? ........................................................... 11
5.2.1 Estimacin inicial de biomasa area .......................................................................................... 11
5.2.2 Estimacin inicial de necromasa area ...................................................................................... 14
5.2.3 Estimacin inicial de biomasa subterrnea (races) y carbono orgnico del suelo .................... 16
5.2.4 Monitoreo de contenidos de carbono ....................................................................................... 17
5.3 Cul es el flujo de carbono entre los compartimentos de los diferentes ecosistemas de un
gradiente altitudinal? ................................................................................................................ 20
5.3.1 Respiracin de troncos .............................................................................................................. 20
5.3.2 Respiracin del suelo ................................................................................................................. 21
5.3.3 Cada de hojarasca en bosque ................................................................................................... 22
5.3.4 Dinmica de races finas ............................................................................................................ 23
5.4 Materiales de campo ................................................................................................................. 25
6. CASO DE ESTUDIO: RESERVA YANACOCHA, PICHINCHA, ECUADOR. ............. 26
6.1 Objetivos ................................................................................................................................... 26
6.2 Desarrollo de la ecuacin alomtrica local ................................................................................. 28
6.3 Resultados esperados ................................................................................................................ 29
6.4 Manejo y gestin de la informacin ........................................................................................... 29
6.5 Anlisis de datos ........................................................................................................................ 30
7. LITERATURA CITADA ..................................................................................................... 31
8. ANEXOS ............................................................................................................................... 35
8.1 Desarrollo de ecuacin alomtrica para estimacin de biomasa de bosque .............................. 35
8.2 Desarrollo de ecuacin alomtrica para estimacin de biomasa de pajonal de pramo ............ 36
8.3 Procedimiento de laboratorio para determinar la biomasa/necromasa .................................... 37
8.4 Procedimiento de laboratorio para determinar la biomasa basada en submuestras ................. 38
8.5 Procedimiento de laboratorio para determinar la densidad bsica de la madera (gravedad
especfica).................................................................................................................................. 38
8.6 Procedimiento de laboratorio para determinar el contenido de carbono del suelo ................... 40
8.7 Propuesta de formularios de campo .......................................................................................... 41
1. Antecedentes
La Carta de Navegacin de CONDESAN para los prximos cinco aos prioriza el
entendimiento y evaluacin de procesos sociales que ocasionan los cambios ambientales
globales, su impacto en el funcionamiento de los distintos ciclos bio-fsicos, y las
respuestas concebidas desde las sociedades rurales andinas. En este contexto, CONDESAN
ha establecido como una de sus lneas de trabajo, el generar, integrar y sistematizar
informacin sobre ecosistemas andinos, en particular sobre el ciclo hidrolgico, las
propiedades de almacenamiento y secuestro de carbono, y los impactos en la
biodiversidad.
En este marco, CONDESAN implementa actualmente el proyecto Generacin de
conocimiento y fortalecimiento de capacidades como respuesta de adaptacin a los
cambios ambientales en los Andes, con el apoyo financiero de la Agencia Suiza para el
Desarrollo y la Cooperacin (COSUDE). Este proyecto generar informacin sobre los
impactos de los cambios ambientales en ecosistemas altoandinos que sirvan para la toma
de decisiones relacionadas a la gestin de recursos naturales. Dos de los objetivos
principales de este proyecto son el evaluar la dinmica del carbono en ecosistemas
altoandinos y el de consolidar a mediano plazo redes de investigacin sobre el tema.
El presente documento propone un protocolo metodolgico para cumplir con el
primer objetivo. El protocolo est especficamente diseado para monitorear contenidos y
flujos de carbono en ecosistemas altoandinos, por ejemplo en el gradiente bosque andino-
pramo-superpramo, y sus respectivas zonas de transicin. Este protocolo ser
presentado en diversos espacios de discusin, para recoger sugerencias y sumar esfuerzos
con el fin de consolidar un sistema de monitoreo en los Andes.
2. Marco terico
Las emisiones antropognicas de dixido de carbono (CO2) a la atmsfera han
incrementado la concentracin de este gas hasta llegar a 385 ppm (Hansen et al., 2008).
Concomitantemente, se ha producido un incremento en la temperatura media ambiental
del planeta entre 0.3 y 0.6 C1 en los ltimos 100 aos (Carson, 1999; Marengo et al.,
2011). Estos cambios climticos aparentemente han incrementado la frecuencia de
eventos climticos e hidrolgicos extremos (inundaciones, sequas, temperaturas
extremas, retroceso de glaciares, etc.) (Katz y Brown, 1992; Easterling et al., 2000; Francou
et al., 2003). Frente a estas anomalas climticas, han surgido dos necesidades: contar con
procedimientos tcnicos para evaluar el impacto sobre los ecosistemas locales (Foody,
2003; Herold y Johns, 2007; Asner, 2011) y desarrollar medidas de mitigacin y/o
adaptacin orientadas al manejo sustentable de la tierra, las cuales deben tener el valor
agregado de secuestrar carbono y disminuir emisiones (forestacin, reforestacin,
restauracin, entre otras).
Los Andes tropicales alojan ecosistemas montaosos de excepcional biodiversidad
(Smith y Young, 1987; Simpson y Toddzia, 1990; Sklen, 2000; Tonneijck et al., 2009). Se
han reconocido 133 ecosistemas distintos, que a nivel de paisaje pueden ser agrupados
dentro de seis grandes ecosistemas: pramos, punas, bosques montanos, valles secos
interandinos, desiertos de altura y salares (Josse et al., 2009). A pesar que el conocimiento
de la dinmica de carbono en estos ecosistemas es an limitadopues la mayora de
estudios han sido realizados en ecosistemas de tierras bajas (Gibbon et al., 2010)se
estima que los bosques montanos2 contienen ca. 4080 t C/ha en biomasa area y ca.
130240 t C/ha en suelo, mientras que el pajonal de pramo contiene como mximo 20 t
C/ha en biomasa area y hasta 1700 t C/ha en los dos primeros metros de suelo, o ca. 200
t C/ha en los primeros decmetros de suelo (Hofstede, 1999; Winrock, 2008; Bertzky et al.,
1 El incremento de la temperatura durante el siglo XX en los pases del norte de los Andes (Venezuela,
Colombia, Ecuador, Per) ha sido de aproximadamente +0.8 C (Marengo et al., 2011). 2 Los bosques montanos se extienden desde el piedemonte (500 100 m) hasta el lmite arbreo, el
cual vara segn la latitud pero que generalmente est sobre los 3200 m de altitud (Lauer, 1981; Webster et al., 1995).
2010; Mosser et al., 2011)(Figura 1). En comparacin, los bosques hmedos tropicales de
tierras bajas en la Amazona contienen 200375 t C/ha en biomasa area y
aproximadamente 125175 t C/ha en el suelo (Malhi et al., 2006; Bertzky et al., 2010). El
alto contenido de carbono orgnico en los suelos de los pramos (COS) se debe a las bajas
tasas de descomposicin de la materia orgnica por las bajas temperaturas, la formacin
de complejos organometlicos y los aportes de las erupciones volcnicas de los ltimos
millones de aos (Chesworth, 2004; Buytaert et al., 2005).
Figura 1. Contenido de carbono en distintos ecosistemas altoandinos a travs de un gradiente
altitudinal. El perfil topogrfico y el lmite arbreo (ca. 3700 m) refleja el lmite observado en la
Reserva Yanacocha, Pichincha, Ecuador.
En ecosistemas altoandinos, los estudios en gradientes altitudinales son herramientas
poderosas para estudiar la dinmica espacial y temporal del carbono porque permiten
evaluar los efectos de la variacin abitica y bitica sobre los stocks y flujos de carbono
(Malhi et al., 2010; Mosser et al., 2011). Gonzlez et al. (2008) presentan una recopilacin
de factores que deben tomarse en cuenta en la determinacin cuantitativa del carbono
para evitar errores sistemticos de muestreo y tener un buen diseo experimental:
1) Topografa;
2) Estacionalidad climtica del rea de estudio;
3) Variacin espacial del carbono (segn un premuestreo);
4) Profundidad del suelo (segn un premuestreo); y,
5) Historia del uso de la tierra.
3. Objetivo
Proporcionar un mtodo para la cuantificacin de stocks y flujos de carbono en los
diferentes compartimentos de un ecosistema, con el fin de evaluar su variacin espacial y
temporal en ecosistemas altoandinos, particularmente en el gradiente altitudinal bosque
altimontano-pramo (o ecosistemas equivalentes).
4. Preguntas de investigacin
a) Cul es la tasa anual o mensual de cambio del contenido de carbono (stocks) en
biomasa area, necromasa area, biomasa subterrnea (races) y suelo (incluye
necromasa subterrnea) en los diferentes ecosistemas del gradiente altitudinal?
(Figura 2)
Figura 2. Compartimentos de carbono a ser medidos en un intervalo de tiempo. Ba: Biomasa
area, Bs: Biomasa subterrnea, Na: Necromasa area, Ns: Necromasa subterrnea, Ci: Carbono
inorgnico del suelo y Co: Carbono orgnico del suelo.
b) Cul es el flujo de carbono entre los diferentes compartimentos de un ecosistema y como cambian en el tiempo (Figura 3)?
Figura 3. Flujos de carbono entre los diferentes compartimentos a ser medidos en un intervalo de
tiempo. Ba: Biomasa area, Bs: Biomasa subterrnea, Na: Necromasa area, Ns: Necromasa
subterrnea, Ci: Carbono inorgnico del suelo y Co: Carbono orgnico del suelo.
5. Protocolo
Esta propuesta considera algunos de los criterios de diseo experimental de los
estudios de De Castro y Kauffman (1998), Monreal et al. (2005), Tonneijck et al. (2009),
Gibbon et al. (2010), Moser et al. (2010) y Marthews et al. (2012). Dichos estudios fueron
diseados para observar cambios en los contenidos y flujos de carbono de distintos
ecosistemas, tanto en biomasa y suelo a diferentes profundidades a travs de gradientes
altitudinales. Este protocolo cuenta adems con aportes propios como el diseo
estratificado al azar, el muestreo de subcuadrantes pequeos en representacin de un
cuadrante grande, entre otros.
Para ubicar el rea de estudio en un sistema de alta montaa, se sugieren los
siguientes criterios nocionales:
Aislamiento geogrficoPara mantener el estado natural de los ecosistemas en el
tiempo, el gradiente altitudinal en el rea de estudio debe estar ubicado en reas
relativamente alejadas de comunidades locales.
Representatividad de ecosistemasDel bosque al pramo, el gradiente altitudinal
debe tener la mayor representacin posible de ecosistemas en un rea relativamente
pequea (compresin del gradiente vertical). Adems, la extensin del gradiente dentro
de cada ecosistema debe ser ms o menos similar de tal manera que se pueda tener
estimaciones de biomasa equilibradas por ecosistema (e.g. un gradiente no adecuado
sera si una gran parte de ste se encuentra en bosque y slo una pequea parte en
pramo).
AccesibilidadPor el tipo de muestreo aqu propuesto, debe haber relativamente
buena accesibilidad al rea de estudio.
Control de variables ambientales a nivel de ecosistemaSe sugiere que las
caractersticas ambientales dentro de cada ecosistema sean relativamente homogneas
(e.g. una quebrada profunda en medio del rea de estudio de pramo no sera ideal ya
que alterara el microclima local).
5.1 Diseo general
Este protocolo utiliza un diseo experimental estratificado al azar, en el cual, con la
ayuda de sensores remotos, se definen a priori estratos ecolgicos de acuerdo al tipo de
ecosistema (definidos, por ejemplo, segn el tipo de vegetacin, tipo de cobertura de
suelo, etc.), ecotonos existentes (zonas de transicin entre ecosistemas), topografa, etc.
El lmite geogrfico de cada estrato se define luego arbitrariamente y su rea es calculada
(Figura 4). En cada estrato se realiza un muestreo con parcelas ubicadas al azar. El nmero
de parcelas por estrato debe ser tal que el error de muestreo sea bajo (10 % con 95% de
nivel de confianza (Penman et al., 2003)) y la intensidad de muestreo del estrato se
correlacione con su rea (BioCarbon., 2008). El nmero mnimo de unidades de muestreo
puede calcularse con diversas herramientas estadsticas que requieren un premuestreo
para conocer la variacin del sistema (ver e.g. Zar, 1999; Sokal y Rohlf, 2012). Este tipo de
muestreo asegura que cada estrato sea muestreado con similar intensidad y tiene la
ventaja de que la estimacin de contenido de carbono por estrato sea ms exacta
(MacDicken, 1997; Husch et al., 1972 en Orrego et al., 2003).
Figura 4. Ejemplo de gradiente altitudinal que muestra diferentes estratos ecolgicos: bosque,
ecotono bosque-pramo, pramo de pajonal y superpramo. Sitio: Reserva Yanacocha. Fuente:
Google Earth 2012.
Como unidad de muestreo, este protocolo utiliza parcelas permanentes cuadradas de
10x10 m. Las parcelas permanentes se consideran estadsticamente ms eficientes que las
parcelas temporales porque los datos de muestreos sucesivos muestran alta covarianza.
Por ejemplo, para monitoreo de crecimiento de la vegetacin, los datos de una parcela
permanente son ms exactos y fcilmente verificables (MacDicken, 1997; Pearson et al.,
2005). La forma cuadrada de las parcelas3 es recomendada en varios estudios por su bajo
costo y facilidad de establecimiento, menor probabilidad de cometer errores durante
muestreos consecutivos y porque permiten anidar fcilmente subparcelas para
submuestreos complementarios (Vallejo et al., 2005). El tamao de parcela de 10x10 m es
utilizado en este protocolo porque ha sido ya utilizado en varios estudios en diversos
ecosistemas andinos, incluido el pramo (Fehse et al., 1999; Chilito, 2006; Rgnitz et al.,
2009). Adems, este tamao asegura que la parcela se ubique dentro de un solo estrato y
por tanto permite tener mediciones estadsticamente independientes que representen la
variacin de biomasa del rea de estudio (influenciada por caractersticas biticas y
caractersticas abiticas como suelo, altitud, microclima, exposicin, topografa, etc.).
3 Las parcelas cuadradas pueden demarcarse con tubos PVC.
Bosque
Pramo
Superpramo
Ecotono bosque-pramo
Parche de pajonal en bosque
5.2 Cul es la tasa anual o mensual de cambio4 del contenido de carbono (stocks) en
biomasa area, necromasa area, biomasa subterrnea (races) y suelo (incluye
necromasa subterrnea) en los diferentes ecosistemas del gradiente altitudinal
(Figura 5)?
Figura 5. Compartimentos de carbono a ser medidos en un intervalo de tiempo. Ba: Biomasa area, Bs: Biomasa subterrnea, Na: Necromasa area, Ns: Necromasa subterrnea, Co: Carbono orgnico del suelo y Ci: Carbono inorgnico del suelo.
Las secciones a continuacin describen el protocolo metodolgico para la estimacin
de contenidos de carbono en los diferentes compartimentos de un ecosistema. Adems,
se explica el procesamiento de los datos crudos de cada compartimento.
5.2.1 Estimacin inicial de biomasa area
BosqueEstudios previos de composicin florstica y estructura de bosques
altimontanos han demostrado que la mayor parte de individuos arbreos se encuentran
ubicados en la clase diamtrica 510 cm (Jrgensen et al., 1995; Paucar, 2011). Sin
embargo, no debe olvidarse que en bosques altimontanos muchas especies de rboles y
arbustos presentan mltiples ramificaciones
mediciones dasomtricas de todos los tallos que tengan un dimetro mayor al lmite
inferior establecido, incluyendo ramas. El punto de medicin del dimetro (PMD) es el
punto de interseccin entre un plano imaginario ubicado a una altura de 1,30 m sobre el
suelo (es decir, un plano paralelo al suelo) y cada tallo. En ciertos bosques es comn que
muchos rboles (individuos) tengan tallos mltiples o ramificaciones, las cuales deben
tambin medirse y registrarse como pertenecientes a un mismo rbol. Los tallos o
individuos postrados, o inclinados, que no crucen el plano imaginario deben ser
muestreados si su dimetro a 1,30 m desde su origen (PMD) es mayor al lmite establecido
(e.g. 5 cm).
La informacin registrada para cada rbol ser la siguiente (ver Anexo 8.7):
- Nmero de parcela;
- Especie5;
- Nmero de rbol (individuo);
- Nmero de cada tallo;
- Altura total de cada tallo (o longitud en caso de que el tallo sea postrado);
- Dimetro de cada tallo en el PMD; y,
- Dimetros de la copa de cada tallo (en direccin N-S y E-O).
Para la determinacin de la biomasa area se sugiere el desarrollo de una ecuacin
alomtrica local (Anexo 8.1). Si no es posible elaborar una ecuacin local, se puede utilizar
una ecuacin desarrollada para el mismo tipo de bosque. Sin embargo el uso de
ecuaciones no locales aumenta la incertidumbre en la estimacin de biomasa (Alvarez et
al., 2012).
PramoPara el muestreo de biomasa area en reas no boscosas (pramo,
superpramo o ecosistemas similares) se anidan dos crculos imaginarios de 2,5 y 5,0 m de
radio dentro de cada parcela cuadrada de 10x10 m (la misma utilizada en bosque)
(Monreal et al., 2005; Gonzlez et al., 2008; Avils et al., 2009). Dichos crculos definen, a
manera de reloj, 12 posiciones de submuestreo (Monreal et al., 2005). Cada posicin es
5 Se recomienda realizar colecciones botnicas para determinar con certeza la especie en un herbario.
representada por una subparcela de 50x50 cm, que se considera la unidad de
submuestreo. De estas 12 subparcelas, se escogen cuatro subparcelas para el muestreo:
dos en el crculo exterior y dos en el crculo interior, formando una cruz (Figura 6). La
direccin de la cruz se define al azar.
En las cuatro subparcelas de 50x50 cm, se debe cosechar toda la vegetacin presente
(e.g. pajonal, arbustos, etc.), cortando al ras del suelo con una tijera podadora. Las
muestras colectadas deben ser pesadas en campo (peso fresco), empacadas
hermticamente y transportadas a laboratorio para determinar su biomasa y contenido de
carbono (ver Anexo 8.3). En caso que no sea logsticamente posible transportar toda la
vegetacin colectada se puede tomar una submuestra representativa para ser procesada
en laboratorio (ver Anexo 8.4). El contenido de carbono por subparcela se obtiene
promediando los contenidos de carbono de las cuatro subparcelas muestreadas. Para
extrapolar el contenido de carbono a la parcela de 10x10 m se deben hacer los clculos
correspondientes. Adicionalmente, en cada una de las subparcelas se debe determinar la
cobertura vegetal presente y el porcentaje de dominancia de diferentes formas de
crecimiento (e.g. macolla o penacho, rosetas caulescentes, rosetas acaulescentes, musgos,
almohadillas, arbustos, etc.).
Para la determinacin de biomasa area para toda el rea de estudio se sugiere
elaborar una ecuacin alomtrica para la estimacin de biomasa a partir de variables de
fcil medicin (i.e. ecuacin alomtrica para pajonal de pramo, Anexo 8.2). Esta ecuacin
servira para estimar de manera no destructiva la biomasa en otras reas del paisaje.
Alternativamente, se pueden utilizar diversos mtodos geoestadsticos de distinto grado
de complejidad para extrapolar la biomasa a nivel de paisaje en base a las muestras
tomadas.
Figura 6. Diseo del muestreo de biomasa area y necromasa en pramo dentro de cada
parcela de 10x10 m (unidad de muestreo) utilizando cuatro subparcelas de 50x50 cm en cruz. La
direccin se define al azar. Adaptado de Monreal et al. (2005).
5.2.2 Estimacin inicial de necromasa area
BosquePara el muestreo de necromasa area en bosque se anidan dos crculos
imaginarios de 2,5 y 5,0 m de radio dentro de la parcela de 10x10 m (Monreal et al., 2005;
Gonzlez et al., 2008; Avils et al., 2009). Dichos crculos definen, a manera de reloj, 12
posiciones de submuestreo (Monreal et al., 2005). Cada posicin es representada por una
subparcela de 50x50 cm, que se considera la unidad de submuestreo. En cuatro
subparcelas ubicadas en forma de cruzdos en el crculo exterior y dos en el crculo
interior en forma de cruz direccionada al azar (Figura 7)se debe cosechar toda la
necromasa de detritos finos presente (hojarasca, ramas cadas con dimetro ca. 2,5 cm y longitud ca.
>1 m dentro de la parcela de 10x10 m. Para estimar la necromasa de un tronco o rama
cado, debe estimarse su volumen a partir de mediciones del dimetro (inicio, punto
medio y final) y longitud (distancias inicio-punto medio y punto medio-final). Para estimar
la necromasa de un tronco muerto en pie, se debe medir el dimetro y la altura para
estimar su volumen. Finalmente, para transformar el volumen a biomasa se debe estimar
la densidad bsica de la madera del tronco o rama muerta mediante muestras tomadas
con un barreno de incremento si es posible (ver Chave, 2006), o si la madera est en
avanzado grado de descomposicin, simplemente mediante una muestra representativa
de sta.
Las muestras de necromasa se procesan en laboratorio para obtener su peso seco
(Anexo 8.3). Los valores de las cuatro subparcelas se promedian para obtener un nico
valor para la parcela de 10x10 m, con su respectiva desviacin estndar. Para la
extrapolacin de valores de necromasa a nivel de paisaje se pueden utilizar diversos
mtodos geoestadsticos de distinto grado de complejidad.
PramoLa necromasa presente en cada cuadrante de 50x50 cm (hojarasca, ramas
cadas, individuos muertos en pie, etc.) se cosecha segn las posiciones del reloj arriba
definidas (Figura 7). Las muestras (o submuestras) recolectadas deben empaquetarse para
ser analizadas en laboratorio, donde se obtendr su peso seco (Anexos 8.3 y 8.4). Al igual
que antes, los valores de las cuatro subparcelas se promedian para obtener un nico valor
para la parcela de 10x10 m, con su respectiva desviacin estndar. Para la extrapolacin
de valores de necromasa a nivel de paisaje se pueden utilizar diversos mtodos
geoestadsticos de distinto grado de complejidad.
Figura 7. Diseo del muestreo de necromasa en bosque y pramo dentro de cada parcela de
10x10 m (unidad de muestreo) utilizando subparcelas de 50x50 cm, en ecosistemas altoandinos.
Las subparcelas resaltadas representan un muestreo al azar. Adaptado de Monreal et al. (2005).
5.2.3 Estimacin inicial de biomasa subterrnea (races) y carbono orgnico del
suelo
Bosque y pramoEn cada subparcela donde se muestrea la biomasa area y
necromasa area (Figura 8), se toma una muestra de suelo en el centro de la subparcela
con la ayuda de un barreno. Las profundidades de muestreo pueden definirse mediante
una examinacin visual de los horizontes presentes en el suelo mediante una o ms
calicatas por ecosistema, de al menos 2 m de profundidad y cercanas a las parcelas. El
espesor observado de cada horizonte del suelo define las profundidades a muestrear en
cada subparcela. El nmero de muestras de suelo a diferentes profundidades en cada
subparcela depende de los recursos disponibles, pero al menos los dos primeros
horizontes deben ser muestreados. Se deben tambin tomar muestras en las calicatas
utilizando cilindros de volumen conocido (Tonneijck et al., 2009).
Para estimar la biomasa subterrnea, las races se separan de las muestras del suelo y
se clasifican en races finas (dimetro
se empaqueta hermticamente y se mantiene en refrigeracin hasta el momento del
anlisis fsico-qumico de laboratorio (Anexo 8.6). Al igual que antes, los valores de
biomasa subterrnea y contenido de carbono orgnico del suelo de las cuatro subparcelas
se promedian para obtener un nico valor para la parcela de 10x10 m, con su respectiva
desviacin estndar. Para la extrapolacin de valores de biomasa subterrnea y carbono
en el suelo a nivel de paisaje se pueden utilizar diversos mtodos geoestadsticos de
distinto grado de complejidad, acoplados con muestreo de profundidad del suelo
utilizando un radar de penetracin en tierra (e.g., Sucre et al., 2011).
Figura 8. Diseo del muestreo de biomasa subterrnea y suelo dentro de cada parcela de
10x10 m (unidad de muestreo) utilizando subparcelas de 50x50 cm, en ecosistemas altoandinos.
Las subparcelas resaltadas representan un muestreo al azar. Adaptado de Monreal et al. (2005).
5.2.4 Monitoreo de contenidos de carbono
Frecuencia de monitoreoPara monitorear los cambios de carbono en el tiempo en
los reservorios medidos dentro de los diferentes ecosistemas del gradiente altitudinal, la
frecuencia del monitoreo de las parcelas de 10x10 m carbono debe considerar la
influencia de la dinmica de los procesos naturales sobre la tasa y magnitud de cambio del
carbono y basarse en un anlisis costo-beneficio (e.g., MacDicken, 1997). En sistemas con
bajas tasas de variacin en contenidos de carbono a nivel de ecosistema se recomienda un
intervalo de muestreo relativamente grande (reduccin de la frecuencia de monitoreo)
porque el error de medicin en intervalos de muestreo pequeos podra ser mayor a las
verdaderas tasas de cambio (Andrade y Ibrahim, 2003). Para la biomasa area, el intervalo
de muestreo que suele ser usado en bosques tropicales es de ca. 5 aos (Valencia et al.,
2009) mientras que para el suelo donde el contenido de carbono total cambia ms
lentamente, el intervalo de tiempo suele ser ms largo (Pearson et al., 2007). Para este
protocolo, considerando que los ecosistemas en estudio incluyen no solo bosque sino
tambin pramo, se ha escogido un intervalo de 2 aos. Este intervalo, sin embargo,
puede variar segn las necesidades cientficas (e.g., estudio de la regeneracin de la
vegetacin) o las limitaciones logsticas (e.g., recursos econmicos y humanos). Una
desventaja de muestrear en intervalos de tiempo largos es el riesgo de perturbacin
natural o antropognica, cuyo efecto no se podra capturar con dichos intervalos. Por
esto, es recomendable realizar visitas peridicas al rea de estudio, o monitoreo por
sensores remotos, para verificar que el paisaje no ha sido sustancialmente afectado por
fenmenos no naturales. Los muestreos de carbono se deben realizar en la misma
estacin del ao para reducir la incertidumbre generada por las variaciones climticas.
Biomasa area en el bosquePara el recenso de los rboles en las parcelas de 10x10
m en bosque se debern medir las mismas variables dasomtricas de todos los rboles
dentro de la parcela siguiendo el protocolo descrito en 5.2.1. Adicionalmente se deben
mapear y medir los nuevos rboles (reclutas) que se encuentren en la parcela.
Dems compartimentosPara todos los dems reservorios (biomasa area en
pramo y necromasa area, biomasa subterrnea y carbono orgnico del suelo en bosque
y pramo), el monitoreo de cambios de contenido de carbono se realiza en las posiciones
de submuestreo en cada crculo, que definen 12 posiciones de submuestreo para
monitoreo en el tiempo (Monreal et al., 2005). Como se explic en la seccin 5.2.1 de
pramo, los cuatro cuadrantes se ubicarn formando una cruz, cuya direccin debe ser
definida al azar en cada tiempo de muestreo (excluyendo obviamente los cuadrantes
muestreados en el pasado) y debe evitar el muestreo de la posicin inmediatamente
contigua a la posicin muestreada anteriormente, para reducir el impacto por pisoteo
(Figura 9). El tener dos crculos imaginarios de diferente tamao en una misma parcela
permite realizar muestreos menos invasivos en el tiempo, pero representativos de la
parcela de 10x10 m.
Al igual que en el primer muestreo, se obtienen datos de cuatro subparcelas que
luego sern promediados para obtener un nico valor para la parcela de 10x10 m, que es
el que se analiza estadsticamente.
Figura 9. Diseo de las unidades (parcela de 10x10m) y subunidades muestrales (subparcelas
de 50x50 cm) para el monitoreo de biomasa area, necromasa area, biomasa subterrnea y
suelo, en ecosistemas altoandinos. Las subparcelas resaltadas representan un muestreo al azar en
cada etapa de monitoreo. Adaptado de Monreal et al. (2005).
5.3 Cul es el flujo de carbono entre los compartimentos de los diferentes
ecosistemas de un gradiente altitudinal (Figura 10)?
Figura 10. Flujos de carbono entre los diferentes compartimentos de un ecosistema. Las
flechas representan los flujos instantneos entre compartimentos. Cada cuadrado representa al
ecosistema en dos tiempos distintos. Ba: Biomasa area, Bs: Biomasa subterrnea, Na: Necromasa
area, Ns: Necromasa subterrnea, Ci: Carbono inorgnico del suelo y Co: Carbono orgnico del
suelo.
5.3.1 Respiracin de troncos
La respiracin de troncos se debe tomar cada mes, mediante la utilizacin del mismo
sistema IRGA utilizado para respiracin del suelo. La cmara de respiracin se acopla a un
collar plstico instalado hermticamente sobre el tronco. La altura y el dimetro del collar
de PVC dependen del dimetro del tronco y del dimetro que sea necesario para
acoplarse a la cmara. Para ubicar los collares se debe limpiar el fuste y fijar los collares al
tronco mediante cualquier tipo de sellante (Figura 11). El collar se debe colocar 20 cm
encima del punto de medicin del dimetro en un rea del tronco sin irregularidades. En
este protocolo se sugiere ubicar, en cada parcela de 10x10 m, collares plsticos en
individuos representativos de cada clase diamtrica de las especies ms comunes del
bosque. Se sugiere medir al menos dos individuos en cada clase diamtrica.
Figura 11. Ubicacin del collar de PVC sobre el tronco. Fuente Marthews et al. (2012)
5.3.2 Respiracin del suelo
La respiracin del suelo se refiere al flujo de salida total de CO2 del suelo, lo cual
representa el efecto conjunto de la respiracin de hetertrofos y auttrofos actuando
sobre diferentes compartimentos del suelo (Figura 12) (Marthews et al., 2012).
Figura 12. Particin del flujo total de CO2 del suelo en diferentes fuentes y compartimentos.
Modificado de Marthews et al. (2012).
Las mediciones de respiracin del suelo se deben tomar cada mes, mediante la
utilizacin de un analizador infrarrojo de gases (IRGA, por sus siglas en ingls) acoplado a
una cmara de respiracin de suelo. Esta cmara a su vez se acopla a un collar plstico
instalado de manera permanente sobre el suelo. Un collar plstico es un tubo de PVC de
Respiracin
de races
Respiracin
rizo-microbiana
Respiracin
microbiana derivada de
la descomposicin de
detritos vegetales
Respiracin
microbiana derivada
del uso de MOS
Respiracin
microbiana derivada
del efecto de cebado
(priming)
CO2 derivado de races
CO2 derivado de plantas
Respiracin de
auttrofosCO2 derivado de materia orgnica
del suelo (MOS)
Respiracin microbiana / Respiracin de hetertrofos
Flujo total de CO2 del suelo
Fuente
sC
om
part
imento
s
10 cm de altura y 11 cm de dimetro (o el dimetro que sea necesario para acoplarse a la
cmara). En este protocolo, se propone ubicar 5 collares plsticos dentro de cada parcela
de 10x10 m (Figura 13). Cada tubo debe insertarse 5 cm en el suelo para minimizar el
disturbio de la estructura del suelo, el dao a races y evitar fugas de CO2 durante el uso
del equipo. Para realizar la correccin del volumen de la cmara, se debe medir la altura
del tubo sobre el suelo en cada medicin. Antes de la primera medida, los collares deben
dejarse instalados por unos das para minimizar el efecto de disturbio.
5.3.3 Cada de hojarasca en bosque
Las mediciones de hojarasca se deben realizar mensualmente (dependiendo de la
dinmica del bosque esta frecuencia puede cambiar). Para la medicin y monitoreo de los
contenidos de carbono en la hojarasca, se propone ubicar 1 trampa de hojarasca en el
centro de cada parcela de bosque (Figura 13).
La pantalla de recoleccin de las trampas debe ser cuadrada de 1 m de lado, la
elevacin perpendicular desde el suelo debe ser de 80 cm. Tanto la base de la trampa
como los lados de la pantalla deben estar construidos con tubo PVC. Adems, stas deben
ser totalmente rgidas y estar fijadas adecuadamente al suelo6.
El proceso de campo para el monitoreo de hojarasca es el siguiente:
a. Evaluar si las trampas estn en buenas condiciones para la recoleccin de hojarasca.
En especial se debe evaluar la presencia de agujeros en la malla recolectora,
obstculos que impiden la recoleccin adecuada de hojarasca, inclinacin de la trampa
y rotura de la trampa. En todos estos casos se debe anotar el estado de la trampa y
buscar una solucin para su arreglo.
b. Si la trampa no est en buenas condiciones, la hojarasca debe ser descartada y la
trampa debe ser reparada.
6 El procedimiento de construccin de las trampas de hojarasca se detalla en Muller-Landau y Wright
(2010).
c. Si la trampa est en buenas condiciones, la hojarasca debe ser colectada y empacada
en fundas hermticas, para su transporte a laboratorio.
Figura 13. Ubicacin de los collares para medir respiracin del suelo dentro de todas las
parcelas y de la trampa de hojarasca dentro de las parcelas de bosque.
5.3.4 Dinmica de races finas7
Las races constituyen una gran proporcin de productividad terrestre primaria neta,
flujos de carbn y otros nutrientes hacia los suelos que muchas veces igualan o superan
los flujos provenientes de detritos de la superficie (Metcalfe, 2007; Graefe et al., 2008).
Para medir el crecimiento de races en este protocolo se sugiere utilizar ncleos de
crecimiento interior. Los ncleos de crecimiento interior definen un cilindro libre de races
dentro del suelo, dentro de este ncleo se mide el crecimiento de las races por un
perodo de tiempo determinado. El procedimiento para ubicar un ncleo de crecimiento
de races empieza con la remocin del suelo formando un hoyo de 14 cm de dimetro y de
30 cm de profundidad dentro de cada una de las parcelas de 10x10 m. El suelo extrado de 7 Todas las mediciones de flujos de carbono tomadas en campo sirven adems para calcular la
produccin primaria neta de estos ecosistemas. Para mayor referencias revisar Clark et al. (2001a) y Clark et al. (2001b)
cada ncleo se separa de acuerdo al nmero de horizontes presentes y estos se limpian de
races a mano. Las races recolectadas se empacan y secan en laboratorio para estimar su
biomasa. En cada uno de los huecos se inserta una malla cilndrica de las mismas
dimensiones del ncleo (Figura 14). El suelo libre de races de cada perfil se reinserta en
cada uno de los ncleos manteniendo la estructura vertical original del suelo. Adems se
debe colocar un poco de hojarasca sobre la superficie del ncleo para imitar las
condiciones de campo.
Figura 14. Malla plstica para los ncleos de crecimiento interno de races. Fuente: Marthews
et al. (2012).
En cada muestreo se retira la malla del ncleo y se separan las races del suelo a
mano, estas se empacan hermticamente y se envan a laboratorio para determinar su
biomasa (Anexo 8.3). El suelo se vuelve a insertar en los huecos y se coloca un poco de
hojarasca sobre este para tratar de recrear las condiciones naturales.
Se propone ubicar 5 ncleos de crecimiento interno de races dentro de cada una de
las parcelas de 10x10 m. La frecuencia de monitoreo ser trimestral con muestreos
alternados, as, cada tres meses se muestrear solo un ncleo de crecimiento interno de
races. El primer ncleo a muestrear se determina de manera aleatoria y para las
mediciones siguientes se sigue el sentido de las agujas del reloj, dejando el ncleo ubicado
en el centro de la parcela para el final del perodo de muestreo es decir 15 meses (Figura
15).
Figura 15. Ubicacin de los ncleos de crecimiento interno de races dentro de todas las
parcelas.
5.4 Materiales de campo
Analizador infrarrojo de gases
Balanza digital de campo
Barras
Barreno para suelo, broca de dimensiones de 3 x 18
Barreno de incremento (Pressler)
Brjula
Calibrador
Cmara fotogrfica
Clinmetro
Cinta de marcaje
Cinta diamtrica
Collares plsticos de PVC
Computadora de campo
Equipo de seguridad
Etiquetas metlicas
Flexmetro
Fundas negras y fundas hermticas de plstico
Fundas de tela
GPS Garmin S62C
Libreta de apuntes, para registro de datos de campo y laboratorio.
Machete
Malla plstica
Marcadores
Maso de goma
Pintura en espray
Palas
Podadoras areas
Sierras
Serrucho
Tijeras
Tijeras podadoras (de una y dos manos)
Tubo plstico PVC
6. Caso de estudio: Reserva Yanacocha, Pichincha, Ecuador. 6.1 Objetivos
1. Generar y validar un protocolo metodolgico para la cuantificacin y monitoreo de
contenidos de carbono en la biomasa vegetal y en el suelo y su variacin espacial y
temporal en el gradiente altitudinal bosque andino-superpramo.
2. Probar el protocolo estableciendo una lnea base del contenido de carbono en
biomasa area, necromasa area, biomasa subterrnea (races) y carbono orgnico
del suelo.
3. Desarrollo de una ecuacin alomtrica para un bosque altimontano en la Reserva
Yanacocha.
El levantamiento de la lnea base y monitoreo de carbono en biomasa area, biomasa
subterrnea, necromasa y carbono en suelos se realizar en la Reserva Yanacocha,
Provincia de Pichincha (en direccin SE hacia el cerro Ingapirca). Se estudiar el gradiente
altitudinal bosque altimontano-pramo-superpramo desde 3600 hasta 4300 m de altitud.
El gradiente elegido tiene su comienzo en un bosque de pramo dominado por Polylepis
pauta, Gynoxys spp., Buddleja spp., Oreopanax sp. y Escallonia myrtilloides, atraviesa el
ecotono bosque-pramo, continua en un pramo de pajonal dominado por Calamagrostis
intermedia, y culmina en un superpramo arbustivo dominado por varios arbustos
esclerfilos como Chuquiraga jussieui, Valeriana microphylla y Baccharis caespitosa, y
hierbas postradas y en cojn como Werneria nubigena, Oreomyrrhis andicola y Plantago
sericea.
En este gradiente se ubicarn 34 parcelas de 10 x 10 m, distribuidas de manera
proporcional al rea de cada uno de los ecosistemas/estratos reconocidos, de tal manera
que cada estrato se muestrea con similar intensidad (Tabla 1, Figura 16). El rea total de
estudio es de ca. 84 ha. El muestreo en cada estrato se realizar siguiendo el protocolo
antes mencionado.
Tabla 1. Diseo de muestreo en cada uno de los estratos reconocidos en el rea de
estudio dentro de la Reserva Yanacocha, Pichincha, Ecuador.
Estrato rea estimada
(ha)
Fraccin del rea
Nmero de parcelas
Intensidad de muestreo (%)
Bosque altimontano
17 0,33 10 0,59
Pramo de pajonal
18 0,35 14 0,77
Superpramo 16 0,32 10 0,61
Total 51 1 34 0,66
Para cuantificar los contenidos de carbono en el ecotono bosque-pramo se ubicarn
4 transectos de 80 metros cada uno, la mitad del transecto estar dentro del bosque y la
otra mitad en pramo. A lo largo del transecto se ubicarn cuadrantes de muestreo de
50x50 cm cada 5 m. En estos cuadrantes se realizarn los mismos muestreos que los
realizados en los cuadrantes dentro de las parcelas de 10x10 m (biomasa area en
pramo, necromasa superficial en bosque y pramo, carbono en suelo y biomasa
subterrnea en bosque y pramo).
Figura 16. Ubicacin de las parcelas permanentes de muestreo (crculos morados) dentro de
los estratos (ecosistemas) reconocidos en el rea de estudio dentro de la Reserva Yanacocha,
Pichincha, Ecuador.
6.2 Desarrollo de la ecuacin alomtrica local
Se propone el desarrollo de una ecuacin alomtrica para bosque altoandino (una para
todo el bosque) ubicado en la Reserva Yanacocha, de acuerdo al procedimiento
especificado en el Anexo 8.1. Las variables con las que se trabajar para elaborar la
ecuacin son la altura total del rbol, dimetro del fuste, dimetro de copa y densidad
bsica de la madera. Adems se comprobar la incidencia en el desempeo de la ecuacin
de otras variables como la altitud a la que se encuentra la parcela, pendiente entre otras.
6.3 Resultados esperados
- Cuantificacin del carbono a diferentes escalas (parcela, hectrea y estrato) en cada
uno de los reservorios (areo, subterrneo, necromasa y suelo), de acuerdo a los
procedimientos establecidos.
- Determinacin de la variacin en el contenido de carbono en el gradiente altitudinal
estudiado en los reservorios elegidos.
- Valores de densidad bsica de la madera para las principales especies arbreas
elegidas del bosque.
- Desarrollo de la ecuacin alomtrica especfica (una para el bosque) para estimar el
contenido de carbono contenido en la biomasa area del bosque de la zona de
estudio.
- Anlisis de los contenidos de carbono orgnico del suelo y biomasa subterrnea a
diferentes profundidades a lo largo del gradiente altitudinal.
- Variaciones en el tiempo de todos los parmetros analizados anteriormente.
6.4 Manejo y gestin de la informacin
Para el manejo de la informacin recopilada se propone crear una base de datos en
Access, las los campos, tablas y las relaciones de estas se muestran en la Figura 17. Los
datos estn organizados de tal manera que se evita repetir la informacin relevante.
La tabla no solo contiene datos recopilados sino que tambin se han insertado campos
que calculan automticamente los contenidos de humedad y la biomasa total (en el caso
de submuestras). Adems las tablas contienen reglas bsicas de validacin de campos
para comprobar la consistencia de los datos (e.g valores positivos, etc.)
Figura 17. Esquema de relaciones de la base de datos propuesta.
6.5 Anlisis de datos
Se realizarn diferentes anlisis estadsticos a los datos obtenidos en campo y
laboratorio, entre estos:
- Pruebas de normalidad, test de Shapiro-Wilks.
- Anlisis de varianzas entre estratos, ANOVA.
- Anlisis de componentes principales.
- Extrapolacin de los datos de biomasa en todos los estratos, mtodos kriging,
cokriging, inverso a la distancia.
- Correlaciones, Spearman y Pearson, entre la biomasa, necromasa y otras variables
fsicas.
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8. Anexos
8.1 Desarrollo de ecuacin alomtrica para estimacin de biomasa de bosque
Los modelos alomtricos son herramientas estadsticas que permiten obtener valores
de produccin de biomasa en funcin de unas pocas variables de fcil medicin, tales
como el dimetro del fuste y la altura total (Loetsch et al., 1973; Segura y Andrade, 2008).
En la mayora de los trabajos realizados en zonas tropicales y templadas se ha encontrado
que la variable independiente que mejor explica la biomasa de un rbol es el dimetro
(Overman et al., 1994; Chave et al., 2001)
El proceso de construccin de modelos alomtricos comprende (Loetsch et al., 1973;
Segura y Andrade, 2008):
- Seleccin del sitio y de las especies
- Estimacin del tamao de la muestra: a partir de los datos de variabilidad de
biomasa o dimetro obtenidos durante el premuestreo. La frmula para calcular el
tamao de muestra es la siguiente (Pearson et al., 2007):
(
)
Donde: E = error de estimacin deseado o permitido (e.g. 0,1 para 10% de error); t
= estadstico de la muestra proveniente de la distribucin-t para un nivel de
confianza del 95%, generalmente se utiliza un valor de 2 para este parmetro; s =
desviacin estndar de la muestra; = promedio del dimetro de todos los
individuos (cm).
- Seleccin de los individuos a muestrear: los individuos seleccionados para cortar,
medir y pesar deben representar la variabilidad presente en la poblacin y deben
pertenecer a todas las clases diamtricas elegidas.
- Medicin, corte y pesaje de los individuos muestreados. En el caso de que un rbol
presente varios tallos que cumplan con los requisitos establecidos en el protocolo
(dimetro 2,5 cm), se cosechar solo uno de stos y se lo tratar como una
observacin independiente para los clculos de biomasa para el desarrollo de la
ecuacin (Fehse et al., 1999). Una vez cortada se pesa y se secciona para obtener
submuestras que sern llevadas a laboratorio para determinar la densidad de la
madera (ramas) y el contenido de biomasa, segn los protocolos detallados en el
Anexo 6.1 y 6.3.
- Organizacin de los datos y correlacin entre variables
- Seleccin de los mejores modelos alomtricos:
o Definicin de las variables: Las variables independientes se seleccionan con
base en los ms altos coeficientes de correlacin de Pearson con la
biomasa.
o Pruebas de modelos genricos: Por la gran tendencia a la utilizacin de
funciones logartmicas para la estimacin de biomasa, la ecuacin que
generalmente se usa es:
Donde Y = Biomasa, 0 y 1= parmetros estimados, X = variable
independiente y i= trmino de error aleatorio (Alvarez Condo, 2008)
o Seleccin del modelo de mejor ajuste a los datos: Se deben evaluar como
mnimo los siguientes criterios estadsticos: R2, error estndar, AIC entre
otros.
Para desarrollar la ecuacin se requiere extraer muestras de madera para determinar
la densidad bsica de la madera (fuste), esto se har empleando un barreno de
incremento para extraer una muestra cilndrica de madera del rbol (Anexo 8.5).
8.2 Desarrollo de ecuacin alomtrica para estimacin de biomasa de pajonal de
pramo
Debido al inters en el uso de metodologas menos invasivas para la cuantificacin y
prediccin de biomasa area en la vegetacin herbcea, que en algunos tipos de
ecosistemas altoandinos es la vegetacin predominante, se han desarrollado
metodologas para la elaboracin de estas que toman en cuenta diferentes variables como
el porcentaje de cobertura, el dimetro de la base la altura de la macolla, el dimetro de la
corona entre otras (Johnson et al., 1988).
Los resultados obtenidos por Johnson et al. (1988), muestran que el modelo que
mejor estima la biomasa de la vegetacin herbcea que crece en forma de macolla es el
que calcula el volumen de esta como un cilindro de base elptica. Las variables necesarias
para elaborar estas ecuaciones son los dimetros basales de la macolla en direccin N-S y
E-O (dimetro 1 y dimetro 2 respectivamente, Figura 18) y la altura mxima de la
macolla, ste mtodo ha sido utilizado y validado en varios estudios en ecosistemas
herbceos incluido el pramo8 (Assaeed, 1997; Nafus et al., 2009; Eynden, 2011). El
proceso para la elaboracin de la ecuacin alomtrica es el mismo descrito en 8.1.2.
Figura 18. Clculo del volumen del cilindro de base elptica de la macolla, utilizando el dimetro
basal y la altura. Fuente: Johnson et al. (1988)
8.3 Procedimiento de laboratorio para determinar la biomasa/necromasa
Las muestras de biomasa (area y subterrnea) y necromasa frescas deben secarse
hasta alcanzar un peso seco estable (usualmente entre 48 y 72 horas) a 70 C9 (Rgnitz et
8 Las ecuaciones alomtricas que utilizan el porcentaje de cobertura de la especie o especies en estudio
como nica variable independiente tienen grandes coeficientes de variacin en zonas donde la vegetacin es escasa (Assaeed, 1997)
9 Esta temperatura es la mxima a la que podran secarse las muestras si se quisiera utilizar tambin
estas muestras para estudios de dinmica de nutrientes, pues una temperatura mayor a 70 C volatilizar algunos compuestos nitrogenados.
al., 2009). El peso seco es la biomasa. La concentracin de carbono en una muestra (g C / g
muestra) puede asumirse que es igual a 0,5. Sin embargo, para aumentar la exactitud en
las estimaciones de carbono, se recomienda realizar anlisis qumicos de las muestras
utilizando por ejemplo un ANALIZADOR CHN.
8.4 Procedimiento de laboratorio para determinar la biomasa basada en submuestras
Para determinar la biomasa de una muestra cuando solamente se ha colectado una
submuestra de sta, debe calcularse primero el contenido de humedad de la submuestra
(Ecuacin 1).
Ecuacin 1
donde CH = contenido de humedad, pf = peso fresco de submuestra y ps = peso seco
de submuestra. Para determinar el peso seco se debe seguir el procedimiento
mencionado en el Anexo 8.2.
Para calcular el peso seco total de la muestra en base al contenido de humedad de la
submuestra se utiliza (Chambi, 2001):
Ecuacin 2
Donde Ps = peso seco de la muestra = biomasa de la muestra, Pf = peso fresco de la
muestra (pesado en campo) y CH = contenido de humedad de la submuestra (Ecuacin 1).
8.5 Procedimiento de laboratorio para determinar la densidad bsica de la madera
(gravedad especfica)
Se debe determinar el volumen verde de la muestra (de las ramas y del cilindro
extrado del fuste): El volumen10 puede ser medido de dos formas. El mtodo dimensional
(Chave, 2006) y por el principio de Arqumedes (inmersin en agua) (Ananias, 1998). El
primer mtodo asume que la muestra tiene una forma regular tomando las medidas de
10
Para esto la muestra debe mantenerse a humedad constante. Colocar todo el cilindro dentro del agua, durante media hora, para asegurar la distribucin homognea del agua.
los lados o del dimetro en puntos diferentes y la longitud del cilindro. Debido a la
naturaleza de las muestras el mtodo recomendado es el segundo ya que permite
mediciones sencillas de volmenes de madera de forma irregular, se sumerge
completamente la muestra saturada en un recipiente con agua, el peso del agua
desplazada es igual al volumen de la muestra (Ananias, 1998).
Se debe secar la muestra en estufa a 100110 C hasta que alcance un peso constante
(24 a 72 horas). El peso debe ser tomado inmediatamente despus de retirado del horno,
para evitar que el agua del aire altere la medicin.
El valor de la densidad bsica de la madera es igual al cociente entre la masa del
material seco dividido por el volumen verde (g/cm3) (Ecuacin 5).
Ecuacin 3
Donde Db = densidad bsica de la madera (g/cm3), Ps = peso seco de la madera (g),
Vv= volumen de la madera saturada de agua (cm3)
Luego se calcula el peso seco del fuste de acuerdo a la ecuacin 6 (Dauber et al., 2000)
Ecuacin 4
Donde: Psf = Peso seco del fuste, Db = Densidad bsica de la madera y Vf = Volumen
del fuste
El volumen del fuste se debe calcular hasta la primera ramificacin, se realizarn
mediciones de longitud y dimetro en diferentes secciones ya que no es un cilindro
perfecto, luego estos volmenes se suman para dar el resultado final.
8.6 Procedimiento de laboratorio para determinar el contenido de carbono del suelo
Una vez separadas las races se tomar una submuestra de suelo de volumen
conocido con la ayuda de un cilindro de 5 cm de dimetro y 5 cm de altura11 para
determinar la densidad aparente y el contenido de carbono (Tonneijck et al., 2009).
El contenido de carbono se determina a partir de la siguiente ecuacin:
(
) Ecuacin 5
Donde = Es la densidad del suelo medido en (g/cm3), = Es la profundidad a la cual
se tom la muestra (cm) y C = Es el porcentaje en peso de carbono orgnico en el suelo.
Para determinar la densidad aparente es necesario determinar el peso seco de la
muestra de volumen conocido (aproximadamente 100 cm3), para lo cul es necesario
secar la muestra a 100110 C por un mnimo de 24 horas hasta que alcance un peso
estable (Pearson et al., 2007):
El clculo de la densidad aparente se determina con la siguiente ecuacin:
Ecuacin 6
Donde = densidad aparente, M = peso de seco, V = volumen de la muestra (volumen
del cilindro muestreador)
Para determinar el contenido de carbono orgnico e inorgnico del suelo se realizarn
diferentes anlisis como (e.g. Walkley-Black, prdida por ignicin) (Davies, 1974; Manna et
al., 2007).
Se sugiere tambin realizar los siguientes anlisis:
- pH
11
El volumen de la muestra debe ser conocido para poder determinar la densidad aparente (parmetro necesario para el clculo de COS)
- Contenido de humedad
- Macronutrientes
- Textura
8.7 Propuesta de formularios de campo
Tabla 2: Formulario para la medicin y cosecha de individuos arbreos
Tabla 3: Formulario para la medicin y cosecha de biomasa y necromasa
Elevacin
Responsable
N-S E-O
Formulario para la medicin y cosecha de individuos arbreos
Nombre (nmero) del estrato (Bosque, Ecotono de transicin bosque-paramo)
CdigoN de
rbol
Altura
total
(cm)
Dimetros de copa
(cm)
Fecha de medicin
Cdigo Parcela
EspecieDimetro
(cm)
N de
tallo
Elevacin
Responsable
X Y X Y Observaciones
V1 V3
V2 V4
Centro
x y
Formulario para la medicin y cosecha de biomasa y necromasa
Nombre (nmero) del estrato
Cdigo Muestra:
Biomasa, necromasa
Peso verde de la
muestra
Porcentaje de
cobertura en cuadrante
Fecha de medicin
Cdigo Parcela
Coordenadas parcela
Coordenada pto. Medicin Especie dominante en el
cuadrante
Tabla 4: Formulario para la extraccin y monitoreo del suelo.
Fecha de medicin
Cdigo Parcela
Coordenadas x y
Hora de MedicinCdigo MuestraPeso de Muestra Fresco
(gr)
Volumen del
cilindro
Formulario para la extraccin y monitoreo del suelo
Elevacin:
Responsable:
Pendiente:
Nombre (nmero) del estrato