Determinación del contenido de carbono en la biomasa aérea del páramo de la Reserva Ecológica Yanacocha

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(1)ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CARBONO EN LA BIOMASA AÉREA DEL PÁRAMO DE LA RESERVA ECOLÓGICA YANACOCHA. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AMBIENTAL. ERIKA IVONNE ALBÁN MOLINA ([email protected]) JESSICA ALEXANDRA GRANDA GARZÓN ([email protected]). DIRECTOR: ANA LUCÍA BALAREZO Ph. D. ([email protected]). Quito, Abril 2013.

(2) II. DECLARACIÓN. Nosotras, Erika Ivonne Albán Molina y Jessica Alexandra Granda Garzón, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.. A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.. _________________________ ERIKA ALBÁN. _________________________ JESSICA GRANDA.

(3) III. CERTIFICACIÓN. Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Erika Ivonne Albán Molina y Jesica Alexandra Granda Garzón, bajo mi supervisión.. ____________________________ DRA. ANA LUCÍA BALAREZO DIRECTOR DEL PROYECTO.

(4) AGRADECIMIENTO. A Dios, por ser la luz de mi vida, quien me ha acompañado siempre y a quien debo todos mis logros. A mis papás, por su infinito amor, por su comprensión y paciencia. A nuestra directora, Dra. Ana Lucía Balarezo, quien siempre ha confiado en nuestras capacidades y nos ha demostrado su cariño. A mi amiga, Jéssica Granda, por tantos años de amistad compartida, por años de verdadera amistad; y a mis amigos, por haber alegrado tantos días de estudio, con quienes compartí alegrías y tristezas.. Erika.

(5) II. AGRADECIMIENTO. A Dios, porque me ha dado sabiduría y fuerza para culminar esta etapa con su bendición. A mis padres Juan y Norma por ser mi razón de ser y apoyarme en los buenos y malos momentos, a mis hermanas Patricia y Karen por la confianza y cariño brindados día a día, a Cami y Dani porque con su sonrisa me mostraron la verdadera satisfacción de la meta alcanzada. A toda mi familia y amigos, que me han acompañado y alentado; a mi mejor amiga y compañera de tesis Erika, quien con sus consejos y alegría ha marcado cada paso de mi vida. A Ernesto por ser mi apoyo incondicional y mostrarme que con dedicación y paciencia todo se puede lograr. A la Dra. Ana Lucía Balarezo quien afectuosamente puso a nuestra disposición su experiencia y conocimientos.. Jessica.

(6) III. DEDICATORIA. A mi mamá, la reina de mi corazón; y a mis tres estrellas que siempre me cuidan, Diesel, Goku y Lía.. Erika.

(7) IV. DEDICATORIA. A mis padres, hermanas, sobrinas, Pelu y Sammy pues este trabajo más allá que un documento es el logro de una familia.. Jessica.

(8) V. INDICE. Capítulo 1 El carbono en el cambio climático ............... …………………………………1 1.1. Efecto Invernadero ......................................................................................... 1. 1.1.1. Estructura de la atmósfera ....................................................................... 1. 1.1.2. Definición del Efecto Invernadero ............................................................ 2. 1.1.3. Gases de Efecto Invernadero (GEI)......................................................... 4. 1.2. Cambio climático ............................................................................................ 6. 1.2.1. Antecedentes ........................................................................................... 6. 1.2.2. Definición del cambio climático ................................................................ 6. 1.2.3. Consecuencias del cambio climático ....................................................... 7. 1.2.4. Protocolo de Kyoto .................................................................................. 8. 1.3. Ciclo del carbono ........................................................................................... 9 1.4. Importancia del páramo en el secuestro de carbono.................................... 10 Capítulo 2 Aspectos generales del área de estudio .................................................. 13 2.1. Antecedentes ............................................................................................... 13. 2.2. Ubicación geográfica .................................................................................... 13. 2.3. Caracterización del componente físico y biótico del área de estudio ........... 14. 2.3.1. Características físicas ............................................................................ 14. 2.3.2. Características biológicas ...................................................................... 16. 2.4. El papel de la Reserva Ecológica Yanacocha en el Cambio Climático ........ 16. 2.4.1. Servicios ambientales ............................................................................ 16. Capítulo 3 Metodología para la determinación de carbono en el páramo ................. 18 3.1. Metodología general de muestreo en campo ............................................... 18. 3.1.1. Definición del área de cobertura ............................................................ 18. 3.1.2. Depósitos de carbono a medir ............................................................... 18.

(9) VI. 3.1.3. Número de parcelas de muestreo.......................................................... 20. 3.1.4. Forma y tamaño de las parcelas............................................................ 20. 3.1.5. Tipo de parcelas .................................................................................... 23. 3.1.6. Herramientas para definir la localización y demarcación de los límites….. de las parcelas…... ................................................................................ 23. 3.1.7. Localización de las parcelas .................................................................. 23. 3.1.8. Demarcación de límites de las parcelas ................................................ 23. 3.1.9. Colecta y almacenamiento de las muestras .......................................... 24. 3.2. 4. 3.2.1. Establecimiento de parcelas en la REY ................................................. 24. 3.2.2. Metodología para la determinación de carbono en la biomasa y…………. necromasa……………………….…..…..…………………………………...30. Resultados .......................................................................................................... 33 4.1. Medición del carbono almacenado ............................................................... 33. 4.1.1. Depósitos de carbono en el páramo ...................................................... 33. 4.1.2. Carbono equivalente (CO2e).................................................................. 35. 4.2 5. Metodología aplicada en el páramo de la Reserva Ecológica Yanacocha ... 24. Análisis de los datos de campo .................................................................... 36. Conclusiones y recomendaciones ...................................................................... 40 5.1. Conclusiones ................................................................................................ 40. 5.2. Recomendaciones........................................................................................ 40. Bibliografía…………………………………………………………………………………...42 Anexo 1 Método Walkley and Black……………………………………………………...45 Anexo 2 Contenido total de carbono por parcela…………………………………….…48 Anexo 3 Carbono en la biomasa aérea………………………………………………….50 Anexo 4 Carbono en la necromasa…………………………………………………...….52.

(10) VII. ÍNDICE DE CUADROS. Cuadro 1.1 Composición química de la atmósfera……………………………………. 1. Cuadro 1.2 Potencial del Calentamiento Global de los GEI ...................................... .5 Cuadro 1.3 Tipos de páramos en el Ecuador ........................................................... 12 Cuadro 2.1 Distribución de las formaciones vegetales de la REY....................... ….15 Cuadro 3.1 Descripción de depósitos de carbono en un ecosistema………………. 18 Cuadro 3.2 Número de parcelas ubicadas en la ladera de estudio…………………..25 Cuadro 3.3 Resultados obtenidos en laboratorio a través de la metodología……..…… Walckley & Black ....................................................................................................... 31 Cuadro 4.1 Peso seco de necromasa y biomasa ...................................................... 36 Cuadro 4.2 Superficie en Km2 de los diferentes tipos de páramos del Ecuador…….36.

(11) VIII. ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1.1 Capas de la Atmósfera ............................................................................... 2 Figura 1.2 Efecto Invernadero Natural ........................................................................ 3 Figura 1.3 Ciclo global de Carbono ............................................................................. 7 Figura 1.3 Tendencias de la temperatura superficial desde 1860 al 2000… ………....7 Figura 2.1 Ubicación de la REY ................................................................................ 13 Figura 2.2 Formaciones vegetales de la Reserva Ecológica Yanacocha .................. 15 Figura 3.1 Esquema de una PPCM ........................................................................... 20 Figura 3.2 Disposición de parcelas circulares concéntricas ...................................... 21 Figura 3.3 Metodología de los compartimientos ........................................................ 21 Figura 3.4 Formaciones vegetales del área de estudio ............................................. 24 Figura 3.5 Colecta de las muestras de la biomasa aérea ......................................... 26 Figura 3.6 Esquema de muestreo de reloj ................................................................ 27 Figura 3.7 Vista del tubo de PVC usado para delimitar las parcelas ......................... 28 Figura 3.8 Vista de una subparcela luego de haber extraído la muestra .................. 29 Figura 3.9 Muestras colectadas en bolsas plásticas…………………………………....29 Figura 4.1 Biomasa (g) vs Altitud (m) ........................................................................ 36 Figura 4.2 Dominancia % vs Altitud (m) .................................................................... 37 Figura 4.3 Contribución de carbono vs formas de vida…………………….. …...........37.

(12) IX. ÍNDICE DE SIGLAS C. Carbono. CH4. Metano. cm.. centímetro. cm2. centímetro cuadrado. CMNUCC. Convención Marco de la Naciones Unidas para el Cambio Climático. CO2. Dióxido de carbono. CONDESAN. Consorcio para el Desarrollo Sostenible de la Ecorregión Andina. COP. Conferencia de las Partes. g.. gramo. GEI. Gas de Efecto Invernadero. ha.. hectárea. HFCs. Hidrofluorocarbonos. kg.. kilogramo. m.. metro. m2. metro cuadrado. m.s.n.m.. metros sobre el nivel del mar. MAC. Mecanismo de Acción Conjunta. MDL. Mecanismo de Desarrollo Limpio. N2O. Óxido nitroso. O2. Oxígeno.

(13) X. O3. Ozono. OMM. Organización Mundial Meteorológica. ONU. Organización de las Naciones Unidas. PCG. Potencial de Calentamiento Global. PFC. Perfluorocarbono. Pg. Petagramo. PK. Protocolo de Kyoto. PNUMA. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. ppm. partes por millón. REY. Reserva Ecológica Yanacocha. SF6. Fluoruro de azufre. ton.. toneladas. UV. Rayos ultravioleta. W. Watt.

(14) XI. RESUMEN. Los páramos constituyen ecosistemas que son importantes a más de la flora y fauna acogida, por su capacidad de secuestro de carbono; altas toneladas de CO 2 están contenidas en la vegetación y suelo. Esta capacidad de almacenamiento de carbono está relacionada a las bajas tasas de descomposición que se dan en los suelos y al alto contenido de humedad, que suman otra característica de interés sobre la conservación de los páramos, la capacidad de retención de agua. La Reserva Ecológica Yanacocha (REY) se ubica en la ladera occidental del volcán Guagua Pichincha y se extiende desde los 3.100 hasta los 4.415 m.s.n.m.; dentro de esta reserva se presentan tres formaciones vegetales bien diferenciadas que son: superpáramo, páramo y bosque. Para el monitoreo de carbono se ha escogido una ladera de montaña de 84 ha en la cual se destacan las tres formaciones vegetales. Este proyecto únicamente determinara el contenido de carbono en el páramo y superpáramo de la REY. Páramo y superpáramo suman 41 ha en la ladera escogida. Para la determinación de carbono se instalaron 24 parcelas de 10x10 m 2 y dentro de éstas, 4 subparcelas de 50x50 cm 2, con el fin de extraer la biomasa aérea. En total se instalaron 96 parcelas de monitoreo permanente; éste es el inicio del proyecto “Captura de Carbono” propuesto por el CONDESAN junto con la Fundacion Jocotoco. Los resultados obtenidos muestran una tasa de almacenamiento igual a 3,71 toneladas de carbono por hectárea (tC/ha), esto significa que la REY almacena 7.642,73 toneladas de CO2. De los resultados obtenidos también se ha podido evidenciar que a medida que se asciende, la vegetación cambia de pajonal a almohadillas, y que este cambio también influye en el contenido de carbono almacenado, pasando de 0.17 Kg de carbono a 0.68 kg de carbono por parcela..

(15) XII. ABSTRACT. Paramo is an ecosystem that is important because of the flora and the fauna conteined and also because of its ability of carbon`s capture. High tonnes of CO2 are present in the vegetation and soils. This ability of carbon`s capture is related to low rates of descomposition and the high humidity of the soils, that add another characteristic at the ecosystem, ability of water storage. Reserva Ecológica Yanacocha (REY) is located in western blade of Guagua Pichincha volcanose and extends since 3.100 througt 4.415 m.s.n.m. In this reserve there are three life zones: superparamo, paramo and forest. In order to calculate the carbon contained, a mountain blade had been choosed, this extends 84 ha. This study will determine the carbon contained in the páramo and superparamo only. Paramo and superparamo are 41 ha in the blade choosed. 24 plots of 10x10 m 2 have been setted up for carbon´s determination, inside of it, 4 plots of 50x50 cm 2 have been setted up too, all biomass will be taken off. 96 plots will be setted up. This is the beginning of the Project “Captura de Carbono” proposed by CONDESAN together with Fundacion Jocotoco. Results show that carbon´s capture rate is 3,71 tonns per hectare (tC/ha), this means that REY stores 7.642,73 tonnes of CO2. Changes of carbon´s capture rate are related to the kind of vegetation and the altitude, if the vegetation changes from pajonal to almohadillas the rate change from 0,17 kg C to 0,68 kg C per plot..

(16) XIII. PRESENTACIÓN. El Ecuador cuenta con 1´258.500 ha de páramos (Robayo et al., 2001), ecosistema altamente frágil y amenazado por la expansión demográfica. Debido a las condiciones climáticas extremas (<5°C), las tasas de descomposición y resilencia son bastante bajas, razón por la cual se constituyen como ecosistemas frágiles; los suelos de páramo, caracterizados por su alto contenido de carbono, son elegidos para la agricultura, actividad que cambia drásticamente las características de los suelos, alterando totalmente los procesos hidrológicos naturales, es decir, se producen cambios en las tasas de infiltración y escorrentía (Robayo et al., 2001). El tradicional enfoque de la conservación de los ecosistemas de páramo se ha centrado en su importancia como fuente reguladora de agua sin embargo, los páramos también son importantes por su potencial de secuestro de carbono tanto en el suelo como en la biomasa aérea. El carbono cumple un papel fundamental en los procesos fisicoquímicos y biológicos del planeta. Los procesos de captura y emisión de carbono (ciclo del carbono) son parte de un sistema de tres reservorios: biomasa aérea y subterránea, necromasa y suelos; se ha demostrado que en el pajonal de los páramos es posible obtener 40 toneladas máximo por hectárea de carbono elemental. (Medina, 1999). Actualmente, el tema del cambio climático ha tomado fuerza a tal punto que existen retribuciones por “conservar” estos ecosistemas, más allá de la belleza paisajística del lugar y de las especies endémicas que puedan albergarse, existe un interés mayor el cual se centra en el potencial de carbono que éste ecosistema es capaz de secuestrar. La Reserva Ecológica Yanacocha (REY) presenta tres formaciones vegetales: bosque siempre verde montano alto, bosque de Polylepis y páramo (Robayo et al., 2001). El CONDESAN a través de la Fundación Jocotoco impulsan el proyecto “Captura de Carbono”, en el cual se determinará el potencial de secuestro de carbono de la REY. En este estudio únicamente se analizará el potencial de secuestro de carbono de la biomasa aérea del páramo de la REY..

(17) CAPÍTULO 1. 1. EL CARBONO EN EL CAMBIO CLIMÁTICO 1.1 EFECTO INVERNADERO La temperatura del planeta ha venido ascendiendo debido al efecto invernadero causado por la constante emisión de una serie de gases a la atmósfera que no permiten que el calor sea emitido al exterior. La presencia de estos gases está incrementando desde la revolución industrial y actualmente se ha acelerado (OMM, 2008). 1.1.1 ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA La atmósfera es una capa de gases que cubre la tierra, estos gases son atraídos por la gravedad de la Tierra y se mantienen si la temperatura es baja. Cuadro 1.1 Composición química de la atmósfera COMPONENTE. CONCENTRACIÓN EN MASA. Nitrógeno (N2). 78,08 %. Oxígeno (O2). 20,95 %. Argón (Ar). 1,28 %. Vapor de agua. 0-2,5 %. Dióxido de carbono (CO2). 553 ppm. Neón (Ne). 13 ppm. Kriptón (Kr). 2,9 ppm. Hidrógeno (H2). 0,03 ppm. Ozono (O3). 0-20 ppm. Metano (CH4). 1,72 ppm. Fuente: Calvo, 2001. El Cuadro 1.1 presenta las concentraciones en masa de los componentes de la atmósfera, el nitrógeno y oxígeno son los componentes principales ya que representan el 99% de la composición total de la atmósfera, sin embargo estos no son gases de efecto invernadero (GEI), es decir si la atmósfera estuviera constituida sólo por estos gases, sería igual de respirable como lo es actualmente, pero la temperatura típica de la Tierra sería -18°C. Por lo tanto los GEI que.

(18) 2. representan el 1% de la composición, son los que permiten que la temperatura ascienda a 15°C (Jaramillo, 2004). 1.1.1.1Capas de la atmósfera terrestre La atmósfera se compone de varios estratos esféricos concéntricos separados por estrechas zonas de transición; el límite superior se fija a aproximadamente 10.000 km sobre el nivel del mar, donde los gases se dispersan en el espacio. Aunque más del 99% de la masa de la atmósfera se concentra en los primeros 40 km desde la superficie terrestre como se muestra en la Figura 1.1, estos niveles atmosféricos se diferencian por su composición química, la cual produce diversas variaciones de temperatura (Calvo, 2001). Figura 1.1 Capas de la Atmósfera. Fuente: Calvo, 2001. 1.1.2 DEFINICIÓN DEL EFECTO INVERNADERO El clima de la Tierra está influenciado por el flujo de energía desde el sol, dicha energía llega a la Tierra en longitud de ondas cortas. Aproximadamente 1/3 de la energía solar que alcanza la zona superior de la atmósfera se refleja directamente al espacio exterior, mientras los 2/3 restantes son absorbidos por la atmósfera y la superficie terrestre. Para mantener un equilibrio, la Tierra debe irradiar al espacio en promedio la misma cantidad de energía que es absorbida. Como la Tierra es.

(19) 3. mucho más fría que el sol, irradia energía en longitudes de onda más largas sobre todo en la parte infrarroja del espectro (Moreta, 2010). Según Garduño (1998), la atmósfera absorbe gran parte de la radiación térmica emitida por los suelos y el océano, y la vuelve a irradiar a la Tierra, este ciclo se lo denomina efecto invernadero (Figura 1.2), el mismo que permite calentar la superficie del planeta; sin el efecto invernadero natural la temperatura promedio de la superficie terrestre estaría por debajo de los 0°C. Sin embargo, las actividades humanas principalmente la quema de combustibles fósiles y la tala indiscriminada de árboles han intensificado el efecto invernadero natural dando lugar al calentamiento mundial. Figura 1.2 Efecto Invernadero Natural. Fuente: Calvo, 2001. Por otro lado se debe recalcar que el efecto invernadero que se menciona en la actualidad debería llamarse incremento antropogénico del efecto invernadero ya que a lo largo de la historia de la Tierra se han producido calentamientos (enfriamientos) naturales y el clima ha cambiado varias veces (Garduño, 2004)..

(20) 4. 1.1.3 GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI) De acuerdo a Cuatecontzi y Gasca (2004): los GEI en la atmósfera son aquellos componentes gaseosos, tanto naturales como antropogénicos, que absorben y reemiten radiación infrarroja a la Tierra, en un nivel tal que no se generen interferencias peligrosas en el sistema climático. Ese nivel debería lograse en un período que sea suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten de manera natural al cambio climático. Los GEI cubren una amplia gama de gases de origen tanto natural como antropogénico. Se debe tomar en cuenta dos características para estimar el efecto invernadero de los gases: 1. Forzamiento radiativo: se define como el cambio en el balance entre la radiación solar que ingresa y la radiación infrarroja que sale de la Tierra (IPCC, 2001) 2. El Potencial de Calentamiento Global (PCG): es un factor considerado representativo de la medida cuantitativa de los impactos relativos promediados globalmente del forzamiento radiativo de un gas en particular. (Gasca y Cuatecontzi, 2004). Los gases de efecto invernadero se resumen a continuación: ·. Dióxido de carbono (CO2): gas que se produce de forma natural gracias a la respiración de los seres vivos, descomposición aerobia de la materia orgánica, emisiones volcánicas, entre otras; y también como subproducto de la combustión de combustibles fósiles, cambio del uso de la tierra y varios procesos industriales. Es el principal gas de efecto invernadero antropogénico que afecta al equilibrio de la radiación del planeta. A este gas se lo ha tomado como referencia frente a los demás y se le ha asignado un PCG de 1 (IPCC, 2001).. ·. Ozono (O3): es un gas de la atmósfera que se crea en la estratósfera de forma natural gracias a las reacciones fotoquímicas entre gases. En grandes cantidades el O3 es perjudicial para varios organismos vivos y tiene un papel decisivo en el equilibrio de la radiación estratosférica. El O3 es un gas de efecto invernadero y está presente en dos ámbitos atmosféricos distintos, forma parte de la capa estratosférica y, es un contaminante concentrado en los.

(21) 5. niveles bajos de la atmósfera por lo que se le llama O 3 troposférico, el mismo que bloquea la radiación solar ultravioleta. (Gasca y Cuatecontzi, 2004). ·. Metano (CH4): hidrocarburo producido por la descomposición anaerobia de residuos, digestión animal, producción y distribución de gas natural y combustión incompleta de combustibles fósiles.. ·. Óxido nitroso (N2O): potente gas de efecto invernadero emitido por el frecuente uso de fertilizantes, combustión de combustibles fósiles y biomasa, producción de ácido nítrico y cambio de uso de la tierra.. ·. Hidrofluorocarbonos (HFC): se producen de manera comercial como sustitutos de los clorofluorocarbonos y se utilizan en refrigeración y elaboración de semiconductores.. ·. Hexafluoruro de Azufre (SF6): se utiliza en la industria para el aislamiento de equipos de alto voltaje y la fabricación de sistemas de enfriamiento de cables.. ·. Perfluorocarbonos (PFC): son subproductos de la fundición de aluminio y uranio. También, sustituyen a los clorofluorocarbonos en la fabricación de semiconductores.. Según Ruiz y Cruz (2004), los GEI se dividen en gases de efecto indirecto que son aquellos que tienen la capacidad para influir en la concentración de otros gases de efecto invernadero y los de efecto directo como el CO 2, CH4, N2O y los halocarbonos. El Cuadro 1.2 presenta la vida media y el potencial de calentamiento global para cuatro GEI con escenarios de 20, 100 y 500 años. Cuadro 1.2 Potencial del Calentamiento Global de los GEI GAS. VIDA MEDIA años. CO2. POTENCIAL DE CALENTAMIENTO GLOBAL 20 Años. 100 Años. 500 Años. 1. 1. 1. CH4. 12. 62. 23. 7. N2O. 114. 275. 296. 156. CCl2F2. 100. 10.200. 10.600. 5.200. Fuente: IPCC, 2001. Sólo a los gases de efecto invernadero se les puede asignar un valor de Potencial de Calentamiento Global (Cuadro 1.2) y éste cambia dependiendo del escenario.

(22) 6. de tiempo que se desea comparar. El compuesto de referencia es el CO 2 y el PCG establece a cuántos gramos de CO2 equivale un gramo de otro compuesto. De acuerdo al IPCC el acuerdo internacional es usar un escenario a 100 años.. 1.2 CAMBIO CLIMÁTICO 1.2.1 ANTECEDENTES A partir del desarrollo de los fundamentos físicos durante el siglo XIX, varios científicos comenzaron a investigar qué variables influyen en la temperatura de la Tierra, inicialmente se explicó por qué la Tierra no puede congelarse, la razón proviene de la existencia de una capa que rodea al planeta, la atmosfera; posteriormente, este hallazgo originó el término “efecto invernadero”. La idea de que el ser humano pueda influir en el cambio climático no era de preocupación, más bien se creía que eran los fenómenos naturales los cuales afectaban en mayor medida al cambio climático y, de producirse dicho calentamiento, éste era tomado como benéfico para el desarrollo de los cultivos (Weart, 2006). El tema del cambio climático toma atención pública en el año 1988, durante la Conferencia de Toronto, organizada por el Gobierno Canadiense, la Organización Mundial Meteorológica (OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA); donde se acuerda el compromiso que debe tener la humanidad para reducir los gases de efecto invernadero (GEI), causantes del incremento en la temperatura del planeta. Este compromiso fue llevado hacia un nivel más formal, donde se presenten resultados científicos sobre el cambio climático, es así como se crea el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC). 1.2.2 DEFINICIÓN DEL CAMBIO CLIMÁTICO El cambio climático puede ser definido como una modificación de los fenómenos meteorológicos respecto a su tendencia habitual, en el cual los componentes climáticos varían, producto de la presencia de los GEI. Las modificaciones del clima se deben a dos causas, la primera y de menor incidencia es la manifestación de fenómenos naturales como eventos volcánicos,.

(23) 7. en los cuales por ejemplo, hay liberación de altas concentraciones de gases; la segunda y de mayor preocupación, es la actividad antropogénica, que se centra en la emisión de GEI que en síntesis incrementan la temperatura de la Tierra, desencadenando drásticos cambios en sistemas físicos y biológicos del planeta. 1.2.3 CONSECUENCIAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO Actualmente, el cambio climático ha producido alteraciones tanto en los ciclos biogeoquímicos de la naturaleza, como en el hombre. Estos cambios pueden resumirse en: ·. Aumento del nivel del mar, se conoce que el mar ha crecido cerca de 10-20 cm en el transcurso del último siglo como resultado del derretimiento de los polos. Con el aumento del nivel del mar, las zonas costeras son las más vulnerables a desaparecer junto con sus ecosistemas tales como los manglares (Molinelli, 2001).. ·. Intensificación de la magnitud y frecuencia de las precipitaciones, debido al incremento de la temperatura que ocasiona mayores niveles de evaporación. El promedio de la temperatura superficial global ha venido aumentando desde el siglo XIX, pero ha tenido un crecimiento acelerado durante el siglo XX con incrementos entre los 4 y 8°C, lo que implica la temperatura más alta registrada durante los últimos mil años. En la Figura 1.3 se pueden evidenciar estos cambios.. Figura 1.3 Tendencias de la temperatura superficial terrestre 1860 al 2000. Fuente: Estrada, 2001.

(24) 8. ·. Detrimento de la calidad de las aguas superficiales, debido a las altas tasas de evaporación que provocan una concentración de los contaminantes, de manera directa, la flora, fauna y el hombre son los más afectados.. ·. Afectación a la calidad del suelo debido a la pérdida de humedad. ·. Ensanchamiento de la región desértica del planeta a causa de las altas temperaturas, aunque el cambio se dé paulatinamente, los efectos pueden llegar a ser irreversibles.. 1.2.4 PROTOCOLO DE KYOTO 1.2.4.1Origen del protocolo de Kyoto En Agosto de 1990, el IPCC presenta el primer informe científico sobre el cambio climático donde se afirma su existencia y peligrosidad; la Organización de las Naciones Unidas (ONU) frente a los resultados de este informe, alentó la aprobación de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) con el objetivo de establecer parámetros de las concentraciones de gases que originan el efecto invernadero, asumiendo que el cambio climático es inevitable (Lagos y Velez, 2010) y, crear una estructura general que involucre a los gobiernos para establecer políticas frente al cambio climático (CMNUCC, 2012). Este compromiso fue celebrado por 150 países y por la Comunidad Europea en la Cumbre para la Tierra, celebrada en Río de Janeiro en 1992. La Convención pretende mantener el aumento de la temperatura global por debajo de los 2°C que es viable únicamente si la concentración de CO2 es inferior a las 450 partes por millón (ppm) (Mendez, 2010). El órgano supremo de la CMNUCC es la Conferencia de las Partes (COP), quien se encarga de reunir a los países que han ratificado la Convención. La diferencia entre el Protocolo de Kyoto (PK) y la Convención (CMNUCC) es que el primero pone en práctica la Convención mientras que la Convención únicamente incentiva a los países a involucrarse en la reducción de GEI (CMNUCC, 2012). 1.2.4.2Resumen del Protocolo de Kyoto El protocolo de Kyoto entra en vigencia en el año 2005, consta de 28 artículos los cuales se encuentran vinculados a los principios de la Convención. El PK reconoce como GEI a: dióxido de carbono (CO2); metano (CH4); óxido nitroso.

(25) 9. (N2O); hidrofluorocarbonos (HFC); perfluorocarbonos (PFC); hexafluoruro de azufre (SF6). De manera general, el PK apunta a una reducción de emisiones de GEI comprendida entre un mínimo del 8% y un máximo del 10% respecto a las emisiones del año base, 1990, según corresponda a cada uno de los países (CMNUCC, 2012).. 1.3 CICLO DEL CARBONO El carbono es el elemento fundamental de los compuestos orgánicos, por lo que la unión molecular del carbono con el oxígeno constituye el CO 2, gas resultante de procesos tanto geoquímicos como biológicos, y cuya presencia en la atmósfera es fundamental en la regulación de la temperatura del planeta. El CO 2 ha sido un componente importante, desde hace miles de millones de años cuando la actividad volcánica del planeta lo emitía hacia la atmósfera primitiva y evitaba la salida de la radiación, produciendo junto al vapor de agua el calentamiento del planeta. La importancia del CO2 y del vapor de agua en la atmósfera es tal que sin su presencia la temperatura promedio actual sería -33°C más fría, por lo que el planeta estaría totalmente congelado (Jaramillo, 2004). La Figura 1.4 presenta el ciclo global del carbono, en donde los compartimientos de carbono están expresados en PgC (1Pg=10 15gramos). El ciclo inicia con la producción primaria bruta (120 PgC/año) donde aproximadamente la mitad regresa a la atmósfera en forma de CO2 debido a la respiración (Ra), mientras que la otra mitad se fija y se convierte en carbohidratos durante la fotosíntesis. El crecimiento anual de las plantas es el resultado de la diferencia entre el carbono fijado y el respirado, y se lo conoce como producción primaria neta (PPN). La diferencia entre la fijación de carbono por la PPN y las pérdidas por la respiración se conoce como la producción neta del ecosistema (PNE), aunque se debe considerar también las pérdidas de carbono por el fuego, la cosecha, el transporte por los ríos a los océanos y la erosión, y lo que queda es el carbono que se acumula efectivamente a nivel global conocido como producción neta del.

(26) 10. bioma (PNB), se ha calculado que el PNB anual en la década de los ochenta era 0,2 PgC y 1,4 PgC para los años noventa (Jaramillo, 2004). Figura 1.4 Ciclo global de Carbono. Fuente: Schlesinger, 1997. 1.4 IMPORTANCIA DEL PÁRAMO EN EL SECUESTRO DE CARBONO En las cimas de la cordillera de los Andes, se encuentra uno de los ecosistemas más extraordinarios, los páramos andinos de Ecuador, Venezuela, Colombia y Perú, que con sus climas extremos, hermosos paisajes y formas de vida adaptadas a estas condiciones han representado un eje importante para el desarrollo de la población asentada en estas zonas (Arcos, 2010). Según Buytaert (2006) los páramos cubren las regiones entre los 3.000 y 5.000 m.s.n.m. y están formados por planicies y valles de origen glacial, en los que se aprecian abundantes lagos, lagunas y pantanos. Debido a su aislamiento se afirma que el grado de endemismo y especiación en los páramos es muy alto, pudiendo encontrar alrededor de 500 especies de plantas adaptadas a las condiciones de estos ecosistemas (Arcos, 2010)..

(27) 11. De acuerdo a Buytaert et al. (2006) se estima que el 98% del agua usada para riego proviene de fuentes superficiales de agua generadas en el páramo. Si bien la capacidad de los páramos de proveer agua se debe a las altas precipitaciones, en algunas zonas el rol más importante lo tienen los suelos profundos que predominan en estos ecosistemas alto-andinos. Por otro lado se debe conocer el tipo de vegetación de cada páramo (Cuadro 1.3) y así relacionarla con la capacidad de secuestro de carbono, ya que los páramos difieren debido a su alta variabilidad de factores naturales y antropogénicos. Según Podwojeski (2002) los suelos del páramo presentan altos contenidos de materia orgánica y elevado grado de porosidad, por lo que son más vulnerables ante las actividades agrícolas, de pastoreo y quema de la vegetación, ya que esto aumenta la escorrentía y reduce la infiltración afectando finalmente al potencial de almacenamiento de agua. Actualmente, se ha demostrado que los páramos al igual son importantes por su potencial de almacenamiento de carbono tanto en los suelos como en la vegetación. A pesar de que el tema no ha sido totalmente desarrollado, en el país existen estudios que confirman que en los suelos del páramo se puede almacenar hasta 1.700 tonC/ha y en la vegetación cerca de 40 tonC/ha (Medina, Mena y Josse, 1999) Según Medina et al. (1999), un inadecuado manejo del páramo puede ocasionar erosión en el suelo y aumento en la descomposición de materia orgánica por lo que se incrementa la emisión de carbono a la atmósfera..

(28) 12. Cuadro 1.3 Tipos de páramos en el Ecuador Tipo. Distribución. Géneros característicos Calamagrostis, Festuca y Stipa. Páramo de pajonal. Es el más extenso y cubre cerca matizadas por zonas boscosas de del 70% de la superficie de. Polylepis, Buddleja y Miconia,. páramo.. arbustos de géneros como Valeriana, Chuquiragua, entre otras.. Páramo de Frailejones. Páramos del Carchi y. Espeletia pycnophylla aunque la. Sucumbíos, con una mancha. forma de vida más abundante es el. pequeña en los LLanganates.. pajonal. Sector de las antenas, cerca del Páramo herbáceo. páramo de la Virgen en la. de almohadillas. Reserva Ecológica Cayambe. Azorella, Werneria y Plantago. Coca. En los páramos de la cordillera Páramo. oriental más húmeda. pantanoso. (Cayambe, Antisana, Llanganates y Sangay).. Páramo seco. Páramo arbustivo del Sur Superpáramo. En el sur de Azuay y norte de Loja.. Lilaeopsis, Cortaderia, Chusquea, y varios géneros formadores de almohadillas Oreobolus. Stipa y otras hierbas resistentes a la desecación como Orthrosanthus y Buddleja Vegetación arbustiva y herbácea. En la provincia de Loja.. dominada por Puya, Miconia, Oreocallis y Blechnum.. Se sitúa a los 4.200 m.s.n.m... Draba, Culcitium, Chuquiragua, Cortaderia y Gentiana. Fuente: Medina y Mena, 2001.

(29) 13. CAPITULO 2 2. ASPECTOS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO 2.1 ANTECEDENTES El área donde se encuentra ubicada la Reserva Ecológica Yanacocha (REY) correspondió a terrenos que conformaban la “Hacienda Yanacocha”, en la cual se desarrollaban actividades agrícolas y ganaderas. En el año 2001, la Fundación Jocotoco adquirió 960 de estas hectáreas y comenzó con la administración de la REY; actualmente la reserva cuenta con 1203 hectáreas.. 2.2 UBICACIÓN GEOGRÁFICA La REY está ubicada en la ladera occidental del Volcán Guagua Pichincha, a aproximadamente 35 Km al noroccidente del Distrito Metropolitano de Quito, en la parroquia de Nono, Provincia de Pichincha. En general, la REY consta de tres formaciones vegetales: el bosque siempre verde montano alto, bosque de Polylepis y páramo de pajonal. En la Figura 2.1, utilizando una imagen de Google Earth se puede observar la ubicación de la REY, en referencia al volcán “Guagua Pichincha” y a la ciudad de Quito, provincia de Pichincha. Figura 2.1 Ubicación de la REY. Fuente: Google Earth.

(30) 14. Los límites de la Reserva Ecológica Yanacocha son: Norte: Bosque Protector de la Subcuenca alta de los ríos Pichán y Verde Cocha. Sur y Oeste: Bosque Protector Mindo Nambillo. Este: Bosque Protector Flanco Oriental de Pichincha y Cinturón Verde de Quito (Robayo et al., 2001).. 2.3 CARACTERIZACIÓN DEL COMPONENTE FÍSICO Y BIÓTICO DEL ÁREA DE ESTUDIO A continuación se detallan las características topográficas, climáticas y de uso del suelo de la REY. 2.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 2.3.1.1 Topografía El rango altitudinal de la REY está comprendido entre los 3.100 a 4.415 m.s.n.m.. Dentro de la REY, las elevaciones más importantes son los Cerros Ingapirca y Yanaurcu, desde sus cimas es posible observar arenales, producto de la meteorización y oxidación de las rocas en calderas de volcanes extintos y activos del país (CONDESAN, 2011). En general, la REY consta de tres formaciones vegetales: a) el bosque siempre verde montano alto, que en el Ecuador se extiende desde los 3.000 hasta los 3.400 m.s.n.m. y corresponde a una vegetación de transición entre el bosque de neblina y el páramo; b) los bosques de Polylepis, que se caracterizan por encontrarse por encima de los 3.500 m.s.n.m. y por estar dominados por especies del género Polylepis; c) y el páramo de pajonal, generalmente se encuentra ubicado en laderas y colinas sobre los 3.600 m.s.n.m.; donde predomina la paja y especies de plantas arrosetadas (Sierra, 1999). La Figura 2.2 permite visualizar, a través de una imagen de Google Earth, las formaciones vegetales descritas anteriormente..

(31) 15. Figura 2.2 Formaciones vegetales de la Reserva Ecológica Yanacocha. Fuente: Google Earth. 2.3.1.2 Climatología La REY está caracterizada por fuertes vientos y por la presencia de neblina que sube desde el bosque y se mantiene hasta los 3.700 m.n.s.m., dando lugar a una temperatura media anual de 5°C. El verano se extiende desde los meses de junio hasta agosto con un promedio mínimo de pluviosidad de 550 mm, la precipitación media anual es de 1.500 mm. Las intensidad de las lluvias es alta en comparación a aquellas que se producen en Quito, y la escorrentía en el páramo es baja (Robayo et al., 2001). 2.3.1.3 Cobertura y usos del suelo La REY comprende una área de aproximadamente 1.200 ha. El Cuadro 2.1 muestra la distribución superficial por tipo de ecosistema. El uso del suelo en la REY está restringido a la protección de la biodiversidad..

(32) 16. Cuadro 2.1 Distribución de las formaciones vegetales de la REY Hábitat. Superficie (ha). Bosque de polylepis. 130,74. Bosque siempre verde montano alto. 300,98. Páramo. 562,08. Pastizal. 99,98. Área reforestada. 109,46. Fuente: Robayo et al, 2001. 2.3.2 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS 2.3.2.1Descripción de la flora del páramo de la Reserva Yanacocha Según Salgado (2010), en la REY se registraron 85 géneros vasculares, repartidas en un total de 139 especies vasculares: 13 helechos, 1 gimnosperma, 17 monocotiledóneas y 107 eudicotiledóneas, las cuales representan un 9% de la diversidad de la flora de páramo del Ecuador. Las familias con mayor riqueza fueron: Asteraceae (24 sp), Rosaceae (11 sp), Scrophulariaceae (10 sp), Poaceae (8 sp), Gentianaceae (6 sp), Fabaceae (6 sp) y Caryophyllaceae (4 sp). Los géneros mejor representados son: Lachemilla (6 sp), Calceolaria (5 sp), Baccharis (4 sp), Geranium (4 sp), Lupinus (4 sp) y Valeriana (4 sp).. 2.4 EL PAPEL DE LA RESERVA ECOLÓGICA YANACOCHA EN EL CAMBIO CLIMÁTICO 2.4.1 SERVICIOS AMBIENTALES 2.4.1.1 Almacenamiento de agua La REY se ubica en las estribaciones del volcán Rucu Pichincha, en las laderas de los cerros Yanaurco e Ingapirca (Robayo et al., 2001), en esta zona se forman vertientes que alimentan los microsistemas fluviales: hacia la vertiente oriental, un valle glaciar de donde nace el río Pichán, el mismo que desemboca en el río Guayllabamba; y en la vertiente occidental, la cuenca alta del río Mindo, afluente de la subcuenca del río Blanco, que a su vez forma parte de la cuenca del río Esmeraldas, que finalmente desemboca en el Océano Pacífico (Salgado, 2010), de esta forma se demuestra que las fuentes hídricas de la.

(33) 17. REY constituyen un importante aporte para la ciudad de Quito y otras zonas del noroccidente de la provincia como, Nono y Mindo. En resumen, la evapotranspiración estimada es 304,54 mm/año y la cantidad de agua que aporta a las fuentes hídricas cercanas es 6’719.343.8 m 3 de agua, cantidad que aporta a las fuentes hídricas cercanas. Según la EMMAPQ (2012) la ciudad de Quito consume mensualmente cerca de 20’200.000 m 3, por lo que la reserva anual de agua de la REY estaría aportando con aproximadamente un 1/3 de este volumen..

(34) 18. CAPITULO 3 3. METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE CARBONO EN EL PÁRAMO Existen varias metodologías que se aplican para el monitoreo de carbono en especies vegetales, a continuación se describen algunas de estas para el establecimiento del método más idóneo de determinación de biomasa.. 3.1 METODOLOGÍA GENERAL DE MUESTREO EN CAMPO 3.1.1 DEFINICIÓN DEL ÁREA DE COBERTURA En general, tanto los proyectos de conservación así como los destinados a obtener certificados de carbono pueden ser estudiados muestreando parte del área de estudio cuando el área es extensa ó el área total si el área es pequeña (Rügnitz et al., 2009). Los límites del área de estudio se los define mediante georeferenciamiento,. utilizando. sistemas. de. información. geográfica,. coordenadas GPS e interpretación de imágenes satelitales, para lo que previamente se requiere mapas del lugar. Para reducir los errores se puede dividir el área de estudio, para lo cual se analizan las comunidades vegetales presentes ya que son un reflejo de las características ambientales, incluyendo clima, suelos, régimen hídrico, entre otros factores. Así como la vegetación proporciona gran parte de la arquitectura de un hábitat, también influye en sobre manera la formación de la comunidad faunística. Por lo que un mapa de vegetación proporciona información resumida sobre paisajes, ecosistemas y biodiversidad lo que permite definir sitios de acuerdo a estas interrelaciones (Killeen, et al., 2005). 3.1.2 DEPÓSITOS DE CARBONO A MEDIR Cuando se realiza la determinación de depósitos de carbono es imposible, por cuestión de tiempo y recursos, medir toda la biomasa presente en el área de estudio, por lo que se acude a una técnica de muestreo, donde un conjunto de muestres escogido para representar el universo con un margen de error.

(35) 19. aceptable para representar a un universo con un margen de error aceptable. Existen dos métodos de muestreo el probabilístico y no probabilístico. En el primero las unidades de muestreo son seleccionadas mediante sorteo por lo que cada una tiene la misma probabilidad de ser escogida. En el muestreo simple se retira aleatoriamente de la población cada elemento de la muestra, si los elementos de la muestra se presentan de forma secuencial se puede utilizar el muestreo sistemático y por último, si la población es heterogénea se recomienda escoger el muestreo estratificado, donde se divide toda la población en subpoblaciones que presenten elementos homogéneos. En el muestreo no probabilístico se conoce con poca precisión la variabilidad por lo que no es muy recomendado (Rügnitz et al., 2009). En el Cuadro 3.1 constan de los distintos tipos de depósitos de carbono, esta información está basada en la Guía de Buenas Prácticas de Uso de la Tierra, Cambio de Uso de Tierra y Silvicultura (IPCC, 2005), la misma que permite estimar, medir, vigilar y notificar las variaciones del carbono almacenado y las emisiones antropógenas de gases de efecto invernadero por las fuentes, así como la absorción antropógena por los sumideros. Cuadro 3.1 Descripción de depósitos de carbono en un ecosistema Tipo de Material. Descripción. Biomasa aérea Biomasa. Toda la biomasa que se encuentra sobre el suelo incluyendo troncos, ramas, hojas, etc. Toda la biomasa de raíces, se excluyen. Materia orgánica viva Biomasa Subterránea. raíces finas de menos de 2mm de diámetro porque son difíciles de separar.. Necromasa. Madera muerta. Materia orgánica muerta. Troncos caídos, árboles muertos en pie, entre otros. Hojas, ramas, cáscaras de frutos que se. Hojarasca. encuentren sobre el suelo en diferentes estados de descomposición.. Suelos. Materia orgánica en el suelo. Comprende el carbono orgánico en los suelos a una profundidad específica y raíces con diámetros menores a 2 mm. Fuente: IPCC, 2001.

(36) 20. Los depósitos de carbono a medir dependen de los recursos económicos, por lo que generalmente se descarta la biomasa subterránea (raíces) y necromasa, para lo cual antes de realizar el muestreo se debe tener claro que resultados se espera obtener (Rügnitz et al., 2009). 3.1.3 NÚMERO DE PARCELAS DE MUESTREO El número de parcelas es un factor primordial ya que permite tener una muestra representativa de todo el universo a muestrear, generalmente se calcula este valor utilizando la desviación estándar obtenida de datos preliminares obtenidos previo al muestreo, el error admitido (referente al nivel de confianza que generalmente es 10%) y la superficie de cada lugar. Como precaución contra imprevistos futuros que puedan impedir la localización de alguna de las parcelas, se recomienda establecer 10% más de la cantidad calculada de parcelas (Rügnitz et al., 2009) 3.1.4 FORMA Y TAMAÑO DE LAS PARCELAS Las unidades de muestreo en campo han adoptado Figuras geométricas como rectángulos, cuadrados y círculos, aunque el factor limitante para escoger la forma está relacionado con el efecto de borde, que permite no alterar la parte interna de la parcela que va a ser muestreada (Melo y Vargas, 2003). ·. PARCELAS RECTANGULARES O TRANSECTOS. Según Melo y Vargas (2003) las parcelas más utilizadas son las rectangulares, pues resulta fácil caminar en línea recta por los bordes de las mismas sin necesidad de hacer grandes desplazamientos y también se puede tomar parte de la información desde afuera así se reduce el impacto negativo al interior de la parcela. Los muestreos denominados RAP siguen el patrón de parcelas rectangulares donde se establecen 10 parcelas de 2x50 m 2, con un área total de 1000 m2 y al interior de estos transectos se registran todos los individuos. ·. PARCELAS CUADRADAS. Las dimensiones de las parcelas cuadradas dependen del tipo y objetivos del estudio, pero se tienen parcelas estándar de 100 m 2 (10x10 m), 400 m2 (20x20 m), 625 m2 (25x25 m) y 2.500 m2 (50x50 m)..

(37) 21 Para determinar la dinámica de sucesión de la vegetación, el monitoreo de la biodiversidad y el nivel de crecimiento de la masa vegetal, se utilizan las denominadas Parcelas Permanentes de Monitoreo Cuadradas (PPMC), constituidas por una parcela de 100x100 m, la cual se divide en 10 transectos de 10x100 m, cada transecto se divide en 10 unidades de 10x10 m cada una (Figura 3.1). En primer lugar se traza la línea principal, desde el punto de origen, luego una línea de 100 m de longitud perpendicular a la principal. De esta manera, se obtienen dos líneas base, perpendiculares entre si y unidas por uno de sus extremos. A partir del punto de origen, se comienza a cerrar la parcela construyendo las unidades de registro (10x10 m) para cada uno de los transectos (Melo y Vargas, 2003). Figura 3.1 Esquema de una PPCM. Fuente: Cruz y Cervera, 2000. ·. PARCELAS CIRCULARES. Otra forma de establecer una unidad de muestreo son las denominadas parcelas circulares, que son utilizadas en áreas con bajas pendientes. Por su fácil instalación son usadas para realizar inventarios forestales homogéneos. También, han sido utilizadas para realizar estudios sobre la estructura de un hábitat ya que se puede instalar unidades de muestreo centradas en un individuo de interés. De acuerdo con esto, Melo (1995) utilizó cuatro parcelas circulares dispuestas en forma concéntrica, como la que se muestra en la Figura. 3.2, para evaluar el hábitat de. la. regeneración natural de.

(38) 22 Campnosperma panamensis, Otoba gracilipes y Symphonia globulífera que son tres especies de árboles típicos de los bosques de guandal ubicados en la parte sur del litoral colombiano. Figura 3.2 Disposición de parcelas circulares concéntricas. Fuente: Melo, 1995. En algunos estudios se han establecido combinaciones de forma y tamaño de parcelas como la metodología descrita por Lamprecht (1990) donde se toma un compartimiento A de forma cuadrada de 50x50 m 2, a partir del centro que es descrito por la intersección de sus dos diagonales, se traza una parcela circular “B” de 15 m de radio y finalmente el compartimiento “C” lo constituye un conjunto de 12 parcelas cuadradas de 2x2 m, que se disponen dentro del compartimiento B y siguiendo las diagonales de la parcela principal, como se puede apreciar en la Figura 3.3. Figura 3.3 Metodología de los compartimientos. Fuente: Lamprecht, 1990.

(39) 23 3.1.4 TIPO DE PARCELAS Es de gran importancia evaluar la viabilidad de tiempo, costo y recursos por lo que en general es imposible realizar en toda el área de estudio el muestreo. Así, para estimar la cantidad de biomasa y evaluar los cambios en cada depósito a lo largo del tiempo, se puede utilizar parcelas permanentes o temporales. Se consideran parcelas temporales cuando las parcelas utilizadas en un segundo muestreo son diferentes a las primeras; y permanentes cuando las parcelas de muestreo son las mismas en cualquier momento de medición. Generalmente, las parcelas permanentes son más eficientes y son usadas para inventarios de especies vegetales en los que se desea monitorear el crecimiento vegetal a lo largo del tiempo aunque la principal desventaja es que las parcelas pueden deteriorarse por otras actividades, obteniéndose resultandos erróneos (Melo y Vargas, 2003). 3.1.5 HERRAMIENTAS PARA DEFINIR LA LOCALIZACIÓN Y DEMARCACIÓN DE LOS LÍMITES DE LAS PARCELAS Para la definición de parcelas, es necesario el uso de ciertos equipos y herramientas que ayuden a obtener datos confiables y representativos del área de trabajo. Es primordial el uso de un GPS y brújula. Para el establecimiento de las parcelas es necesario el uso de: cinta métrica o flexómetro, tubos de ¾” de diámetro y 1 m de largo, podadoras manuales, marcadores permanentes, guantes; y bolsas plásticas y de tela. 3.1.6 LOCALIZACIÓN DE LAS PARCELAS Según Melo y Vargas (2001) para localizar las parcelas se debe dividir el mapa del área de estudio en Cuadros o polígonos y poner un número a cada uno, además que las parcelas deben estar distribuidas lo más uniforme posible, esto con respecto al tamaño y proporción. 3.1.7. DEMARCACIÓN DE LÍMITES DE LAS PARCELAS. De manera independiente del tipo y tamaño, cada parcela debe ser georeoferenciada con GPS, tomando ya sea alguno de los vértices o el centro de la parcela como referencia para futuras mediciones; además, que cada uno de estos puntos debe ser marcado con tubos PVC pintados de un color distintivo que no se camufle con el ecosistema..

(40) 24 Los tubos PVC son comúnmente usados debido a su fácil manejo, bajo costo y sus características de durabilidad; pueden ser de 0,5 a 1 m de largo no más altos ya que su instalación sería dificultosa. Luego de establecer el centro de la parcela se puede usar una base de madera en forma de cruz que permita instalar los vértices en el caso de parcelas cuadradas y el radio en caso de parcelas circulares, dicha estructura no puede ser de gran tamaño para facilitar su transporte; se puede usar sogas sobre la estructura en forma de cruz con el fin de compensar la medida requerida. En el caso de no contar con dicha estructura la opción más fácil y viable es la utilización de brújula para orientar los cuatro puntos cardinales y una cinta métrica para medir las distancias entre vértices (Melo y Vargas, 2003). 3.1.8 COLECTA Y ALMACENAMIENTO DE LAS MUESTRAS Para colectar las muestras se puede utilizar tijeras podadoras manuales, con las cuales se cortará toda la vegetación existente dentro de los límites de las subparcelas, procurando que las raíces de la vegetación no sean incluidas. Cada muestra colectada debe ser colocada en una funda o un saco plástico etiquetado, con el número de la parcela, tipo de vegetación y la zona de vida de la cual fue extraída (Rügnitz et al., 2009). Una vez llevadas las muestras al laboratorio es preferible colocarlas en refrigeración con la finalidad de que no se pudran o sequen demasiado si están expuestas al sol.. 3.2 METODOLOGÍA APLICADA EN EL PÁRAMO DE LA ECOLÓGICA YANACOCHA. RESERVA. 3.2.1 ESTABLECIMIENTO DE PARCELAS EN LA REY En la Figura 3.4 se identifican las formaciones vegetales: bosque, páramo y superpáramo del área de estudio escogida (84 ha). Se ha escogido esta ladera de montaña en particular porque presenta las tres formaciones vegetales descritas anteriormente y relativa facilidad para el establecimiento de parcelas, es decir, la pendiente permite trabajar al personal de campo sin necesidad de usar arnés ni líneas de vida..

(41) 25 Figura 3.4 Formaciones vegetales del área de estudio. Fuente: Google Earth 2012. ·. Definición del área de cobertura. El páramo de la REY se extiende en un gradiente altitudinal de 3.900 a 4.300 m.s.n.m. (Calderón et al., 2012). El área de monitoreo de carbono comprende el páramo y superparamo (24 ha). ·. Número de Parcelas de Muestreo. El número de parcelas a muestrear fue determinado según la fracción del área de muestreo y el número de parcelas totales definidas por CONDESAN para el estudio, en este caso 50 parcelas definidas utilizando como referencia el factor de intensidad de 0,59 (MacDicken, 1997) de acuerdo al área de muestreo (84 ha).. Donde:. ݂௔ ൌ. fa=Fracción del área At= Área total de la ladera Ap=Área de cada formación vegetal. ஺೛ ஺೟. (3.1).

(42) 26 ݂௔ ൌ. Ͷͳ ൌ ͲǡͶͻ ͺͶ. ܰ௣ ൌ ܰ௧ ‫݂ כ‬௔. Donde:. (3.2). Np= Número de parcelas por formación vegetal Nt= Número de parcelas totales fa= Fracción del área ܰ‫ ݌‬ൌ ͷͲ ‫Ͳ כ‬ǡͶͻ ൌ ʹͶ‫ݏ݈ܽ݁ܿݎܽ݌‬. En las formaciones vegetales: páramo y superpáramo se definieron 24 parcelas cuadradas de 10x10m2, dentro de cada una se estableció cuatro subparcelas de 50x50 cm2 (Calderón et al., 2012); y se extrajo biomasa y necromasa presente, en total se muestrearon 96 subparcelas (Cuadro 4.1). Cuadro 4.1 Número de parcelas ubicadas en la ladera de estudio Formaciones. ÁREA ESTIMADA. FRACCIÓN. NÚMERO DE. vegetales. (ha). DEL ÁREA. PARCELAS. Bosque altimontano. 27. 0,32. 16. Parche de pajonal. 3. 0.04. 2. 13. 0,15. 8. Páramo de pajonal. 41. 0,49. 24. Total. 84. 1. 50. rodeado por bosque Ecotono bosque– páramo. Fuente: Calderón et al, 2012. ·. Depósitos de carbono a medir. Se escogieron dos depósitos, biomasa aérea que incluye toda la materia orgánica viva que se encuentra sobre el suelo (musgos, paja, rosetas, almohadillas entre otras); y necromasa es decir la materia orgánica muerta; cabe recalcar que en el trabajo de campo se extrajo tanto biomasa como necromasa al mismo tiempo y en laboratorio se realizó la respectiva.

(43) 27 separación. La Figura 3.5 muestra una parcela en la cual se realiza el trabajo de extracción de biomasa aérea utilizando una podadora manual. El trabajo de campo duró dos meses, se escogió julio y agosto por ser meses de verano que presentan condiciones favorables al momento de recolectar las muestras. El trabajo en laboratorio se realizó durante septiembre y octubre, meses en los cuales se mantenían las muestras de biomasa en refrieración para evitar pérdidas inherentes de humedad. Figura 3.5 Colecta de las muestras de la biomasa aérea. Fuente: REY. ·. Tamaño de parcelas de muestreo. Se establecieron parcelas cuadradas debido a los bajos costos, facilidad de establecimiento y por su disposición para determinar niveles de crecimiento de la vegetación en proyectos a futuro (Vallejo et al., 2005). Se instalaron parcelas cuadradas de 10x10 m2 asegurándose de que la parcela no se ubique en dos formaciones vegetales intersecadas, esto para tener mediciones estadísticamente independientes que representen la variación de biomasa del área de estudio. Además se establecieron cuatro subparcelas cuadradas de 50x50 cm2 por cada parcela de 10x10 m2. Se escogieron subparcelas de este tamaño para que el trabajo de campo no sea intensivo sobre la biomasa y se evite el pisoteo, con tamaños menores es posible trabajar con una sola persona por subparcela. ·. Tipo de Parcelas. Se establecieron parcelas permanentes con el fin de monitorear a futuro los cambios de carbono en la biomasa, para esto se utilizó dos círculos imaginarios.

(44) 28 de 2,5 y 5 m de radio inscritos dentro de una parcela cuadrada (Monreal et al., 2005; González et al., 2008; Avilés et al., 2009). Dichos círculos definen, a manera de reloj, las 12 posiciones de submuestreo para monitoreo en el tiempo1 (Monreal et al., 2005). Figura 3.6 Esquema de muestreo de reloj. Fuente: Monreal et al, 2005. Cada posición es representada por un cuadrante de 50x50 cm 2, que se considera la unidad de submuestreo. En cada muestreo, se obtuvieron datos de cuatro cuadrantes de 50x50 cm2 que luego serán relacionados con el área total de la parcela. Las cuatro subparcelas se ubicaron: dos en el círculo de 2,5 m y dos en el círculo de 5 m de radio, formando una cruz, como se indica en la Figura 3.6. La dirección de la cruz en cada tiempo de muestreo debe ser definida al azar (excluyendo los cuadrantes ya muestreados). El tener dos subparcelas circulares de diferente tamaño duplica el número de submuestras sin tener que aumentar el número de parcelas, y además permite realizar muestreos en el tiempo menos invasivos.. 1. El monitoreo a futuro de estas parcelas queda a consideración en estudios posteriores pues en este trabajo solo se determinará la tasa de carbono por hectárea..

(45) 29 ·. Herramientas para definir al localización y demarcación de los límites de la parcelas. Para localizar las parcelas, se utilizó un mapa del área de estudio donde previamente ya se estableció la ubicación de cada parcela y con ayuda de un GPS se llegó al centro de cada parcela para su posterior demarcación. Los vértices de las 24 parcelas cuadradas de 10x10 m, fueron ubicados con una brújula, posteriormente se utilizó una estructura de madera en forma de cruz de 2,5 m y tubos PVC de 1 m de largo y pintados de color celeste para demarcarlos. Finalmente con marcadores permanentes se colocó en cada tubo el código respectivo, en la Figura 3.7 se indica como quedaron los tubos que delimitan las parcelas. Figura 3.7 Vista del tubo de PVC usado para delimitar las parcelas. Fuente: REY. Donde: SO= es la ubicación geográfica del tubo en este caso suroeste; SE= sureste, NE= noreste, NO= noroeste, C= centro de la parcela. P= páramo. 03= número de parcela: N°3 H7= hora de muestreo: 7 horas.

(46) 30 ·. Colecta y Almacenamiento de muestras. Se extrajo de cada subparcela de 50x50 cm 2 la biomasa y necromasa con podadoras manuales (Figura 3.8), posteriormente se colocó la muestra en bolsas de tela debidamente etiquetadas con el código respectivo (Figura 3.9). Después, se separó la biomasa de la necromasa en laboratorio, colocándolas en bolsas ziplock etiquetadas. Finalmente, las muestras fueron transportadas a Agrocalidad, laboratorio que realizó la determinación del peso seco. Figura 3.8 Vista de una subparcela luego de haber extraído la muestra. Fuente: REY. Figura 3.9 Muestras colectadas en bolsas plásticas. Fuente: REY. 3.2.2 METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE CARBONO EN LA BIOMASA Y NECROMASA Para determinar el carbono en la biomasa aérea se tomó una adaptación del método para la cuantificación de carbono orgánico denominado Walkley & Black para comprobar que la biomasa cumple con el 50% de carbono establecido por el IPCC.El método (Walkley & Black) se aplica en matrices de suelo para la determinación de carbono orgánico. El principio del método es oxidar el contenido de materia orgánica presente en el suelo a través de la.

(47) 31 reacción entre el dicromato de potasio (K2Cr2O7) y ácido sulfúrico (H2SO4). A partir del calor de disolución del H2SO4 se alcanza una temperatura suficientemente alta (120-140°C) permitiendo que la solución de K2Cr2O7 oxide el contenido de materia orgánica de la muestra (Arrieche I;et al., 2008) La relación 2:1 de ácido (H2SO4 (96% v/v]): dicromato (K2Cr2O7 [1 N]) resulta ser la óptima para alcanzar temperaturas cercanas a los 120-140ºC, y para ello es conveniente una rápida disolución del ácido, lograda a través de la agitación orbital del recipiente de reacción (tubo o erlenmeyer), evitando que queden partículas de la muestra adheridas a las paredes del mismo y fuera del alcance de la mezcla oxidante (Arrieche I;et al., 2008). (Ver Anexo 1). Para asegurar la oxidación de la materia orgánica a través de este método es necesario tamizar la muestra hasta un Ø 0,5 mm para una mayor recuperación de monóxido de carbono CO (Carreira, D., 2008). Haciendo una analogía de este método, las muestras de biomasa aérea se analizaron de la siguiente manera: 1. Se pesaron las muestras en bandejas de aluminio de 50x30 cm 2 para determinar el peso inicial húmedo. 2. Se secaron las muestras (al conocer la heterogeneidad de las muestras es decir, no todas l las muestras tienen la misma proporción de pajonal y almohadillas, se decidió realizar el análisis de humedad de la muestra completa y no de una submuestra con el fin de disminuir errores subjetivos) a temperatura constante igual a 80 °C durante 48 horas, posteriormente las muestras se colocaron en desecadores. 3. Se procedió a pesar las muestras secas hasta alcanzar un peso constante. (Ver Anexo 2) 4. Se molieron las muestras mediante el uso de un mortero, para luego ser pasadas a un tamiz de Ø 0.5mm de abertura. 5. Utilizando una balanza analítica, se pesó 0,0100 ± 0,0025 g de muestra molida seca, con Ø 0,5 mm, en un erlenmeyer. 6. Se añadió 10 ml de K2Cr2O7 (1 N) y 20 ml de H2SO4 (96% v/v), se homogenizó la muestra a través de movimientos orbitales. Luego se aforó con agua destilada, hasta 100 ml..

(48) 32 7. El tiempo de digestión de la muestra fue de 24 horas. 8. Para proceder con la lectura de la muestra, se utilizó un equipo HACH DR/2010. Se preparó un blanco2. 9. En una celda de 25 ml se traspasó la muestra digestada a través de un filtro para evitar interferencias por la presencia de sólidos suspendidos. A través de un espectrofotómetro con el programa #430 y longitud de onda (λ) 610nm, se determinó el % de carbono.3 10. Para el cálculo del valor final de carbono en % se divide la lectura del espectrofotómetro (%) para el peso registrado. Los resultados obtenidos en este ensayo se resumen en el Cuadro 4.2. Cuadro 4.2 Resultados obtenidos en laboratorio a través de la metodología Walckley & Black MUESTRA. PESO. Lectura. %. g. Espectrofotómetro. Carbono. λ: 610nm 1. 0,0122. 0,59. 48,36. 2. 0,0119. 0,58. 48,74. 3. 0,0121. 0,59. 48,76. 4. 0,0106. 0,57. 53,77. 5. 0,0111. 0,58. 52,25. 6. 0,0108. 0,57. 52,78. 7. 0,011. 0,58. 52,73. 8. 0,0114. 0,58. 50,88. 9. 0,012. 0,58. 48,33 ‫ݔ‬ҧ =50,73. Elaborado por: Albán Erika y Jessica Granda. El valor promedio de carbono obtenido en la Cuadro 4.2, será asumido como el 50% tal como lo establece el IPCC.. 2. El blanco es preparado con 10 ml de K2Cr2O7 (1 N) y 20 ml de H2SO4 (96% v/v) sin usar suelo, esto para garantizar que el K2Cr2O7 (1 N) no se oxide y sirva como “blanco”. El blanco es de color naranja. 3 La cantidad de carbono medida es proporcional a la cantidad de Cr+6 remanente que es medido por medio de un espectrofotómetro, si existe material oxidante, en este caso carbono, la muestra tiene coloración verdosa debido a la oxidación del K2Cr2O7..

(49) 33. CAPITULO 4 4. RESULTADOS 4.1 MEDICIÓN DEL CARBONO ALMACENADO La biomasa y necromasa han sido separadas con el fin de obtener el carbono almacenado únicamente en la biomasa. Además, se ha identificado la dominancia según la forma de vida en cada subparcela muestreada. Los resultados se muestran en el Cuadro 5.1. Según Cuatrecasas (1958), el páramo se clasifica de acuerdo a la fisonomía y taxonomía4 en subparamo, páramo y superparamo. El páramo se ubica entre los 3500 a 4400 m.s.n.m. y esta caracterizado por la presencia de Calamagrostis, festuca y almohadillas; la máxima altitud de la ladera de montaña escogida es 4.267 m.s.n.m. por lo que en conclusión según lo establecido por Cuatrecasas, el área de monitoreo es una zona de páramo (Medina y Mena, 2001). Según Mena y Medina (2001), se denomina páramo a la formación vegetal ubicada en el rango altitudinal de 3.400-4.000 m.s.n.m. y superpáramo a la formación vegetal sobre los 4700 m.s.n.m., la máxima altitud de la ladera de montaña escogida es 4.267 m.s.n.m. por lo que en conclusión según lo establecido por Mena y Medina, el área de monitoreo es una formación vegetal de páramo. 4.1.1 DEPÓSITOS DE CARBONO EN EL PÁRAMO A continuación se detallan los cálculos realizados para obtener la tasa de carbono por área de muestreo. El potencial de la REY será considerado como las toneladas de CO2 que almacena la reserva en su biomasa; se han escogido estas unidades para facilitar la interpretación de resultados con respecto al cambio climatico. 4.1.1.1 Biomasa aérea A través de un análisis estadístico de los datos mostrados (Ver Anexo 2), se ha calculado la desviación estándar de todos los datos de campo (σ2), con el fin de hacer una discriminación de aquellos datos que presentan una desviación 4. La fisonomía hace referencia a los rasgos visualmente evidenciables y la taxonomía a los principios de clasificación de los seres vivos..