Estimación del almacenamiento de carbono en un bosque tropical secundario en el Centro de Sostenibilidad CIEE, Monteverde, Costa Rica

Zona de estudio

Este estudio se realizó en el campus de CIEE San Luis, en las parcelas de monitoreo que fueron establecidas por primera vez en 1997 y 2014 por Diana y Milton Lieberman en los terrenos del Ecolodge and Biological Station San Luis (Universidad de Georgia, Campus Costa Rica) y adquiridas por CIEE en 2019. El sitio cuenta con 50 hectáreas de bosque en las regiones altas del Valle de San Luis a 1100 m de altitud³⁵. Está clasificado como bosque premontano húmedo según Holdridge y es parte del área protegida Arenal-Monteverde^36,37. La propiedad limita con la Reserva del Bosque Nuboso de Monteverde y el Bosque Eterno de los Niños y es el hogar de un conjunto único de flora y fauna del Bosque Nuboso arriba y el Bosque Seco abajo. En Costa Rica, el área habitable de la selva tropical premontana enfrentó una rápida deforestación a mediados y fines del siglo XX, con grandes áreas convertidas en pastos. Como resultado, lo que queda de los bosques solo es superado por el bosque seco tropical como el área de vida más alterada y reducida del país.³⁸.

El área de estudio se basa en dos parcelas preestablecidas en el campus, Camino Real y Zapote. Las dos parcelas son de 100 m × 100 m (1 ha) divididas en 25 subparcelas cada una. Camino Real es una parcela a lo largo del Camino Real Trail con su punto suroeste en 10 ° 16.800 ′ N, 84 ° 47.952 ′ W. Se estableció en una sección de bosque secundario al sur del campus principal con pasos de DHP a partir de 2014. La parcela Zapote está en el lado norte del campus, cerca del Sendero Zapote, y su esquina noroeste está ubicada en 10 ° 17.321 ′ N, 84 ° 47.800 ′ W. Históricamente, una gran parte de la propiedad se usaba para café, guayaba, plátanos y pastoreo. tierra hasta la década de 1970. Sin embargo, el área dentro de la parcela Zapote se ha utilizado menos intensivamente y se parece más a un bosque primario en comparación con la parcela Camino Real en las laderas más bajas de la propiedad cerca de Río Alondra, como se muestra en³⁹ Figura 3.

Plano del campus y ubicación de las parcelas Zapote y Camino Real. Plano del campus delineado en rojo, las áreas forestales correspondientes a Zapote en azul y Camino Real en verde. (2018 Google, Imagen © 2019 Maxar Technologies).

Métodos

Las evaluaciones de biomasa, captura y secuestro de carbono, es un área activa de estudio y se han publicado varios métodos.^{30,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48, 49}. En este estudio, la estimación de las existencias de carbono se derivó directamente de las variables dasométricas de los árboles midiendo los atributos de los árboles de las muestras de campo, como los diámetros (DAP), la altura de los árboles y utilizando una ecuación alométrica. Todas las mediciones de este estudio se realizaron de acuerdo con la Norma Nacional de Costa Rica INTE / DN 03: 2016 Metodología para la cuantificación y reporte de remociones de gases de efecto invernadero resultantes de actividades forestales (Norma Nacional INTE / DN 03: (2016)⁵⁰. Esta es la norma oficial para el desarrollo de inventarios del Programa de Neutralidad de Carbono y el Protocolo para el Establecimiento y Medición de Parcelas de Muestra Permanentes en Bosques Naturales.³⁹.

Diseño experimental

Cada parcela de una hectárea se dividió en 25 subparcelas y luego en 10 subparcelas de 20 m por 20 m designadas para muestreo (Fig. 4). Este diseño representó el 40% de las dos parcelas de una hectárea estudiadas y el 1.6% del área total de bosque (20 parcelas cada una de 0.04 ha / 50 ha^-1= 1,6%).

La representación esquemática de las subparcelas elegidas para este estudio son las subparcelas sombreadas.

Reconocimiento de campo

Las parcelas, Zapote y Camino Real, se montaron por primera vez en 2014. Por lo tanto, antes de ir al campo, era necesario mirar los datos recogidos anteriormente. Esto incluyó una lista de árboles con un DAP ≥ 10 cm, su número asignado, especies, medidas de diámetro previamente registradas y condiciones de los árboles junto con sus coordenadas. Al reconocer si un árbol necesitaba una nueva etiqueta; por ejemplo, si la etiqueta faltaba, estaba rota, caída o cubierta por el crecimiento de un árbol, se creó una nueva etiqueta y se adjuntó al árbol para referencia futura.

La esquina noroeste de la parcela Zapote fue identificada por GPS, luego se utilizó una brújula para ubicar las siguientes subparcelas y se verificó con el mapa permanente de la parcela. Donde fue posible, se ubicaron marcadores visibles en las esquinas de las subparcelas. En cada subparcela, los números de etiqueta del árbol y la hoja de datos referenciada se utilizaron para verificar que el árbol estaba en la subparcela asignada. Como la mayoría de las ubicaciones de medición de árboles no estaban marcadas, se numeró el árbol, se midió el DAP (1,3 m desde la base del árbol) y se marcó con pintura para referencia futura.

La esquina suroeste de la parcela Camino Real fue identificada por GPS y luego se usó una brújula para ubicar las siguientes subparcelas. Además, las etiquetas de los árboles en Camino Real tenían el número de subparcela dado (1 a 25) en la etiqueta, lo que también ayudó a encontrar la ubicación correcta de la parcela. Las ubicaciones de medición de árboles en Camino Real estaban bien marcadas con pintura y se verificó el DAP.

Procedimiento de medición del eje

Las mediciones para este estudio se realizaron durante los meses de junio a agosto de 2019. Todos los árboles medidos tenían un DAP ≥ 10 cm y la altura de al menos el 10% de los árboles de la parcela.

La altura de los árboles se determinó usando una vara de medir (cilindro telescópico para alturas) para obtener una altura promedio general de los árboles en la subparcela dada. Si un árbol estaba por encima del poste (40 pies, 12,1 m), se estimó la altura o se usó la altura promedio dentro de la subparcela. Para cada árbol se registró su estado de acuerdo con las condiciones especificadas en Sánchez-Monge³⁹.

Si un árbol parecía un nuevo recluta, se midió su DAP para ver si en realidad era ≥ 10 cm. Se marcó un nuevo recluta con cinta de color con un nuevo número de árbol, que se asignó como el siguiente número en la subparcela de acuerdo con la hoja de datos. Luego se registraron el número, diámetro, condición y ubicación del árbol en función de su proximidad a otros árboles.

Si no se pudiera encontrar un árbol según las coordenadas de la hoja de datos, se escribiría el código de condición 16 (árbol no encontrado). Si un árbol medido previamente hubiera muerto, se registraría como muerto y no se mediría.

Cálculo de CO₂

La siguiente ecuación alométrica, Eq. (1), se utilizó para calcular el carbono aéreo almacenado en las parcelas:

Para estimar la cantidad de carbono capturado, CO₂e, se utilizó un factor de conversión de una tonelada de biomasa forestal a aproximadamente 0,5 toneladas de carbono.

El área basal es DAP²* (π / 4) y h es la altura del árbol.

Sin embargo, un eje no es un cilindro perfecto, por lo que se deben aplicar varios factores de acuerdo con las directrices del IPCC, los «factores de ajuste» son⁵¹:

• FF es el factor de «ajuste de forma» que tiene en cuenta el cambio de diámetro con respecto a la altura. El FF varía entre las especies de árboles pero, si no se pudo identificar la especie, el IPCC permite un FF de 0,7 en árboles forestales, lo que significa que el diámetro promedio es el 70% del DAP.

• CF es la fracción de carbono que representa el volumen estimado de carbono almacenado en el tronco y se considera que es aproximadamente el 50% o 0,5.

• BSW es ​​la gravedad específica básica que se refiere al peso de la madera seca en un árbol. Varía según la especie y está ligada a la densidad de la madera. Si se desconoce la especie de árbol, el IPCC recomienda usar 0.5⁵¹.

• BEFa y BEFg se refieren al volumen de ramas y hojas (BEFa) y raíces (BEFg). Para la biomasa aérea, la estimación para ambos fue de 1.2 volumen de tronco, calculado por el área basal multiplicada por la altura.

Finalmente, 3.67 es la relación entre el peso del carbono y el dióxido de carbono. Esto significa que una tonelada de carbono equivale a 3,67 toneladas de CO₂ (obtenido sobre la base de los pesos moleculares de CO₂ y carbono, de 44/12).

Extrapolación a 50 hectáreas

Para estimar la cantidad total de carbono capturado, se utilizó una imagen de Google Earth del campus de CIEE para estimar cuánto bosque era similar a Zapote, un parche maduro, y cuánto se parecía al Camino Real, un parche aparentemente más perturbado. Todas las áreas de árboles densos se definieron como más maduras, mientras que las áreas con más pastos y crecimiento escaso se definieron como más jóvenes, correspondientes a Zapote y Camino Real, respectivamente. La Figura 3 muestra un mapa del campus con áreas maduras en azul y áreas menos maduras en verde. Se concluyó que el paisaje similar a Zapote era de 22 ha y el similar al Camino Real era de 28 ha.