50 Septiembre 2013

Jose Navarro-Pedreño, Begoña Díez Martín, Ignacio Meléndez Pastor, Ignacio Gómez Lucas Departamento de Agroquímica y Medio Ambiente. Universidad Miguel Hernández de Elche.

En el presente artículo se ha estimado la cantidad de carbono y nitrógeno que permanece retenida en el palmeral de Elche, y lo que supone como contribución al secuestro de gases efecto invernadero, el contenido en los residuos que se obtienen anualmente por las podas, así como el volumen total de residuo biomasa producido. El palmeral se encuentra constituido básicamente por la palmera datilera (Phoenix dactylifera), y estas podas se pueden relacionar con la gestión y secuestro de CO2 atmosférico, y pueden ser una fuente de energía biomasa y para nuevos materiales y usos, dado que se producen de forma regular y en grandes cantidades.

Estimación del contenido de C, N y biomasa de El Palmeral de Elche (Patrimonio de la Humanidad)

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ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE C, N Y BIOMASA DE EL PALMERAL DE ELCHE (PATRIMONIO DE LA HUMANIDAD)

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EL PAPEL DE LAS MASAS FORESTALES como sumidero

de carbono es fundamental, provocando un flujo des-

de la atmósfera a las plantas, favoreciendo la produc-

ción de una biomasa estable en el tiempo y reduciendo

así la concentración de CO2 atmosférico. Se estima que

un bosque puede almacenar hasta 15t/ha y año de C

en forma de biomasa (UNEP, 2006). Por ello es de gran

importancia determinar la contribución de las masas

vegetales. Aproximadamente el 45-50% de su com-

posición en peso seco es carbono elemental [7], y su

origen es atmosférico. El mantenimiento de grandes

masas vegetales y la adecuada gestión de sus residuos

pueden contribuir a reducir los efectos negativos del

cambio climático, ya que la deforestación contribuye

a la emisión de gases de efecto invernadero en un 25-

30%, mucho más de lo que se pensaba y más que la

combustión de petróleo y gas [2].

Los principales Gases de Efecto Invernadero (GEI)

son CO2, CH4, N2O, SF6, HFC y PFC, por tanto, tiene

un especial interés determinar los contenidos de C y

de N, elementos estructurales básicos de las plantas,

presentes en los residuos vegetales y partícipes de los

GEI. El incremento y mantenimiento de las masas fo-

restales es una de las soluciones más adecuadas para

reducir el problema de la alta concentración de CO2 en

la atmósfera, fijar carbono en las estructuras vegetales

y almacenar nitrógeno, junto con otras estrategias.

Esas masas pueden ser fuente de residuos cuyo des-

tino puede ser directamente el suelo, pero también

pueden ser procesados: compostados, transformados

en combustible-biomasa o nuevos materiales. Además,

cerca de la mitad del peso de un árbol maduro es car-

bono elemental, y, mientras el árbol está vivo y pro-

ductivo, éste fija más carbono en su estructura del que

devuelve a la atmósfera.

El Palmeral de Elche está constituido por un sistema

de regadío histórico en el que se distinguen dos zonas:

el palmeral rural, que se encuentra disperso por todo

el término municipal, y el palmeral histórico o urbano

que comprende el área declarada Patrimonio de la Hu-

manidad y que tiene una especial atención en cuanto

a sus cuidados y podas.

La palmera datilera Phoenix dactylifera es una planta

monocotiledónea de porte arbóreo, con tronco o esti-

pe rugoso. Es una especie dioica, presenta pie macho

y pie hembra. El tallo, denominado estipe, es monopo-

dial de forma alargada y cilíndrica, de diámetro más o

menos constante en su longitud, y de carácter leñoso

que le confiere un porte arbóreo a esta planta.

Las hojas maduras, las palmas, son pinnado-com-

puestas; quedan partidas con los foliolos lanceolados

muy agudos y plegados, y van creciendo secuencial-

mente de una en una. En la copa, las palmas se en-

cuentran distribuidas por edades, situándose en la

parte más alta las jóvenes, seguidas de las adultas y

maduras, y en la parte más baja las hojas senescentes.

El número total de palmeras adultas que forman

el conjunto del Palmeral en el término municipal de

Elche se estima en unos 200.000 ejemplares adultos

en la actualidad [3]. En esta estimación no se tienen

en cuenta los cerca de 500.000 nuevos ejemplares

de porte variado existentes en los más de 200 viveros

de palmeras, que sin duda pueden llegar a contribuir

positivamente al incremento en el almacenamiento y

secuestro de carbono conforme vayan alcanzando la

madurez las plantas.

La finalidad de este trabajo es valorar la implicación

del Palmeral de Elche en el almacenamiento de CO2,

estimar el contenido de C y N en los residuos proceden-

tes de las palmeras y su posible contribución positiva

para reducir los efectos del cambio climático.

METODOLOGÍAEl Palmeral se encuentra en un estado evolutivo de

madurez. El desarrollo positivo del palmeral y su creci-

miento a lo largo del tiempo deberían contribuir a au-

mentar la cantidad de carbono almacenado en forma

de biomasa vegetal. Con esta premisa, se estudia el N

junto con el C, porque están presentes en muchos GEI

y sus ciclos biogeoquímicos son de enorme importancia

en los ecosistemas terrestres.

Para cuantificarlo se realizó, por un lado, la valora-

ción del peso de las palmeras, configurando un indivi-

duo tipo, y, por otro, se analizó el contenido en C y N

El número total de palmeras adultas que forman el conjunto del Palmeral, en el

término municipal de Elche, se estima en unos 200.000 ejemplares adultos

Tabla 1. Datos para la estimación de la palmera tipo (Gracia, 2006) [3]

Diámetro estipe (m)

Altura de estipe (m)

Nº de hojas

Media aritmética 0,42 9,45 35,54

Desviación estándar 0,08 3,56 8,09

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CAPTURA DE CO2

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densidad media del tallo se obtuvo mediante el método

de inmersión y desplazamiento de agua de fracciones

del mismo; a partir del volumen y la densidad, se estimó

el peso seco medio del estipe. En el caso de las hojas,

por su mayor manejabilidad, a pesar de su longitud, los

parámetros morfológicos se determinaron por medida

directa y se secaron y pesaron. Se partió de 150 mues-

tras de cada parte facilitadas por el Servicio de Parques

y Jardines del Excmo. Ayuntamiento de Elche.

Con la finalidad de comparar los resultados, se uti-

lizaron dos métodos de determinación para calcular

el contenido en C y N. El primero utilizó la ignición a

550oC, en horno mufla para el C, considerando que

en materia vegetal seca la proporción de C se sitúa en

torno al 45 y 50% (utilizamos dado el porte herbáceo

de la palmera el factor de 0,475). El método empleado

para determinar el contenido de N en las palmeras

fue el método Kjeldahl, que transforma el nitrógeno

orgánico a ión amonio [1]. La segunda metodología

utilizada fue la determinación con autoanalizador ele-

mental de C y N (Carlo Erba modelo CHNS-O EA1108),

en el que se utilizó cebada para el calibrado del ins-

trumental.

Para el conjunto de datos obtenidos, se determinó

la normalidad de la población (test de Kolmogorov-

Smirnov), se calculó la media, desviación estándar y el

intervalo de confianza para una probabilidad del 95%.

RESULTADOSLos datos cumplían con las condiciones de normalidad

y fueron utilizados para determinar los parámetros re-

queridos. El contenido de carbono estimado median-

te calcinación en las palmas y estipe de la palmera se

muestra en la Tabla 2.

Considerando como valor medio del número de hojas

en la palmera tipo de 35,54 [3], podemos estimar que

por diferentes metodologías. A partir de ambos datos

se procedió a estimar el contenido total de C y N del

palmeral y el de los residuos anuales.

Se definió un individuo estándar y representativo de

las características medias de todas las palmeras, consi-

derando el estipe y las hojas: diámetro medio y altura

del estipe, el número medio de hojas presentes (y las

producidas anualmente); los datos fueron obtenidos

a partir de la Tesis Doctoral de Gracia (2006) [3] y se

muestran en la Tabla 1.

A la vista de estos datos, se puede indicar que el Pal-

meral histórico de Elche presenta un conjunto de pal-

meras con una altura media cercana a los 10 metros,

y con bastante frondosidad. El número de frondes que

presentan las distintas especies de palmera es variable,

la forma y tamaño se asocia al uso de esta especie [6].

Se ha constatado que en las condiciones del campo

del sur de Alicante, la palmera crece un promedio de

10 cm cada año [5], por lo que la edad media de las

palmeras que constituyen El Palmeral de Elche rondaría

los 100-150 años.

El sistema radicular, de tipo fasciculado, es mucho

más complejo de valorar, considerándolo parte inte-

grante de la biota edáfica y, por tanto, formador de

materia orgánica del suelo; los frutos producidos sólo

aparecen en las palmeras hembras. Por ello, la “pal-

mera tipo” la simplificamos en dos grandes partes de

masa aérea vegetal: estipe y hojas. Para el tallo se con-

sideró un volumen de forma cilíndrica, mientras que la

Tabla 2. Resultados de los análisis de las hojas y el tallo

Valor medio

Desv. Estándar I.C. (95%)

PALMA

Peso seco (g) 1.105,32 383,59 89,23

C (g/kg ms) 445,63 4,00 0,91

ESTIPE

ρ (g/cm3) 0,23 0,09 0,02

C (g/kg ms) 421,50 23,97 5,42

Tabla 3. Resultados de los análisis de nitrógeno Kjeldahl en las palmas

Valor medio

Desv. Estándar I.C. (95%)

PALMAS

N (g/kg ms) 9,7 1,9 0,4

ratio C/N 47,6 9,7 0,4

ESTIPE

N (g/kg ms) 15,8 4,4 0,1

ratio C/N 29,4 11,2 5,4

El método empleado para determinar el contenido de N en las palmeras fue el Kjeldahl, que transforma el nitrógeno

orgánico a ión amonio

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ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE C, N Y BIOMASA DE EL PALMERAL DE ELCHE (PATRIMONIO DE LA HUMANIDAD)

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tipo con esta metodología es similar a los datos ante-

riores, ligeramente superior, obteniendo 142,6 kg y 5,6

kg por ejemplar, respectivamente.

El censo del Palmeral histórico dado por Gracia

(2006) [3] señala que existían unos 181.138 ejempla-

res. Teniendo en cuenta los contenidos en carbono y

nitrógeno de una palmera tipo y estos datos, se puede

indicar que en el conjunto del palmeral se encuentran

inmovilizados alrededor de 25.822,45 t de C y 1.013,3

t de N, con una biomasa total aproximada de 56.786

t (Figura 1).

La pérdida de ejemplares del Palmeral en los últimos

años ha favorecido la disminución de la fijación de C y

N por parte de la vegetación. Entre los datos históricos

de densidades de palmeras en la zona histórica urbana

(aproximadamente 412 ha), se encuentran en los ar-

chivos valores de de 700 palmeras/ha contabilizadas

por Cavanilles en 1797, lo que significa que había unas

308.840 palmeras.

Normalmente, las poblaciones de palmeras que ocu-

pan una zona tienden a llegar a un estado de equilibrio

demográfico (Barot et al., 2000), salvo que sea el hom-

bre el que intervenga de forma decisiva. Ese equilibrio

puede favorecer la estabilidad en cuanto a la fijación de

gases invernadero en estas masas vegetales

el contenido de C en esta parte aérea es aproximada-

mente de 17,5 kg. Para los estipes, partiendo de los

datos de la palmera tipo (diámetro de 0,42 metros y

la altura de 9,45 metros), el volumen medio resultante

de estipe fue de 1,31 m3. A partir de dicho volumen, y

de la densidad media de estipe (0,23 g/cm3), se estimó

que la masa media seca de estipe es de 274,2 kg. Por

tanto, el contenido total de C obtenido para un estipe

es de 117,1 kg de C en tallo en peso seco. Una vez

obtenido el contenido total de carbono para los com-

partimentos aéreos considerados, se puede indicar que

el contenido total de carbono para la palmera tipo se

sitúa aproximadamente en 134,6 kg de C.

El contenido total de N en cada hoja se puede es-

timar a partir del peso seco medio de la hoja y el N-

Kjeldahl (Tabla 3). De este modo, el valor medio de

nitrógeno en la hoja, expresado en g/kg de masa seca

es de 9,7, mucho más bajo como era de esperar que

el de C, cuya ratio se muestra también en la Tabla 3.

Para el cálculo del contenido de nitrógeno total de

las hojas y los estipes se siguieron las mismas conside-

raciones que para el C. Se estimó el contenido total

de nitrógeno para la palmera tipo como la suma de

ambos, considerando el número de hojas y el volumen

y densidad del tallo, obteniendo un total de 4,8 kg de

N para una palmera tipo.

Los datos obtenidos en cuanto a C y N, mediante

el analizador elemental Carlo Erba modelo CHNS-O

EA1108, se muestran en la Tabla 4 para palmas y es-

tipes.

El valor obtenido para el contenido de carbono en

palma es cercano al 47%, mientras que en el estipe es

aproximadamente 45%, y, en el caso del N, porcen-

tualmente la acumulación es mayor en el tallo. Pode-

mos estimar que el contenido en C y N en la palmera

Sumario

Tabla 4. Resultados obtenidos con el analizador elemental para el C y N expresados en porcentaje respecto del peso seco de la muestra

C (g/kg m.s.) Media Desv. Estandar I.C. (95%)

Palma 466,3 1,1 0,5

Estipe 453,1 2,9 1,3

N (g/kg m.s.) Media Desv. Estandar I.C. (95%)

Palma 10,7 0,2 0,1

Estipe 18,9 0,4 0,2

Figura 1. Contenido de C y N (t) y biomasa en peso seco (t) del Palmeral de Elche

En el conjunto del palmeral se encuentran inmovilizados alrededor de

25.822,45 t de C y los 1.013,3 t de N, con una biomasa total aproximada de

56.786 t

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CAPTURA DE CO2

(10), 905-913.

[2] Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome. 2000. Carbon sequestration options under the clean development mechanism to address land degradation. Ed. FAO. Roma.

[3] Gracia i Vicente, L. 2006. Indicadores ambientales y paisajísticos del Palmeral de Elche. Tesis Doctoral UMH. 318p. Elche.

[4] López Deltell, V. 2009. El Palmeral evita los gases de invernadero que emiten 10.000 ilicitanos cada año. Diario Información de Elche, 15/Julio/2009.

[5] Ortiz, C.; Gracia i Vicente, L. 2000. Análisis paisajístico del Palmeral de Elche. Un agrosistema milenario monumental. Ed. Interlibro, Murcia.

[6] Roca Alcázar, F. 2008. Las palmeras en el conocimiento tradicional del grupo indígena amazónico Aguaruna-Huambisa. Las palmeras en América del Sur. Rev. Per. Biol. 15(supl. 1), 147-149.

[7] Schlensinger, W. H. 1997. Biogeochemistry: An analysis of global change. 2nd ed. Academic Press, San Diego.

REFERENCIAS DE INTERNET[1] Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO).

Taller de Cambio climático de la FAO Roma, 2006.

Fecha de última consulta: 31 de enero de 2008.

[2] http://www.fao.org/newsroom/es/news/2006/1000385/index.html

Iberdrola.

Fecha de última consulta: 7 de septiembre de 2009.

[3] www.iberdrola.es

Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino.

Emisiones de gases de efecto invernadero.

Fecha de última consulta: 31 de marzo de 2009.

[4] http://www.marm.es/

Adapted from: UNEP (2006). Forests and climate change. Global Environment Outlook 3.

http://www.unep.org/GEO/geo3/english/180.htm [Accessed 3 July 2007]

CONCLUSIONESLa producción anual de palmas en cada ejemplar se

estima en 15 hojas/año, con un crecimiento medio de

estipe de unos 10 cm (Gracia, 2006). Con estos datos

podemos estimar que cada palmera transforma aproxi-

madamente 7,4 kg de carbono atmosférico a carbono

biomasa por año, es decir, supone un secuestro de 27,9

kg de CO2/año. Este dato indica que son aproximada-

mente unas 1.477 t de carbono el secuestrado anual-

mente (5.418 t de CO2/año). En el caso del nitrógeno,

puede almacenar anualmente unas 323 t de nitróge-

no. Aunque estas cantidades anuales puedan parecer

modestas, se hace necesario fomentar la creación de

sumideros de carbono y mantener los existentes como

estrategia para reducir los problemas asociados a los

GEI. Adicionalmente, se generan residuos en forma de

biomasa, cuyo destino puede ser su reutilización para

la producción de energía y otros usos, fomentando un

equilibrio entre emisiones de CO2 y captaciones.

REFERENCIAS[1] Bremner, J. M.; G. A. Breitenberck. 1983. A simple method for determination of ammonium in semimicro-Kjeldahl analysis of soils and plant materials using a block digester. Commun in Soil Sci. Plant Anal, 14

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