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