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CURSO AGROFORESTERÍA CON CULTIVOS ANUALES Y PERENNES
“Diversidad y almacenamiento de carbono, en dos
sitios con diferente grado de intensificación de uso
de suelo de Nicaragua”
Willan Javier Caicedo Albán
Turrialba, 27 de enero del 2016
Candidato a Msc. en Agroforestería y Agricultura Sostenible
Comité Asesor:Jenny Ordoñez. Ph. D.
Bryan Finegan, Ph.D.
Geovana Carreño Rocabado, Ph.D.
Miguel Cifuentes, Ph.D.
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
MATERIALES Y MÉTODOS
RESULTADOS
DISCUSIÓN
CONCLUSIONES
Maestría en Agroforestería y Agricultura Sostenible
Artículo
I y II
Pérdida de la diversidad
y el cambio climático
(Geist y Lambin 2002;
Chacón et al. 2007)
CO260%
CH4
20%
Otros
14%
N2O
6%
INTRODUCCIÓN
Ganaderías no eficientes con el
ambienteCambio del uso del suelo con
prácticas no adecuadas
Más emisiones CO2
Monocultivos con alto uso
agroquímicos
INTRODUCCIÓN
BOSQUES principal sumidero
terrestre de CO2 atmosférico
(Tubiello et al. 2014; Dixon 1995)
Se puede almacenar cantidades importantes de C en la
biomasa de los árboles presentes en los sistemas agroforestales Albrecht y Kandji (2003), Somarriba et al.
(2013)
Conservación de la
biodiversidad
Y mitigación del
cambio climático
INTRODUCCIÓN
Producción de
alimentos
A la
necesidad
Logro del bienestar
humano
Las problemáticas agropecuarias y forestales en Nicaragua, centradas en el
avance de la frontera agrícola (Orozco y López 2013).
INTRODUCCIÓN
Política pública nacional. Cifras indican que estos sistemas se extienden ya en
alrededor 16 % de la superficie total del país (INAFOR 2009) .
La información científica en C almacenado y diversidad es fragmentada.
Estudios se han interesado solo en usos de suelo como CC, CF y PA (Almendarez
et al. 2013; Silva 2015).Vacíos de información en usos como GB, CV y PT.
Amenazan las
reservas de bosque
de la zona
atlántica del país
OBJETIVO GENERAL
Evaluar los cambios en la diversidad taxonómica, el carbono epigeo
almacenado en el componente leñoso (árboles y palmas) y la relación entre
ambas variables en diferentes usos del suelo de dos sitios con distinto estado
de desarrollo agrícola, en la Región Central y Región Autónoma de la Costa
Caribe Norte de Nicaragua.
Objetivos específicos
1.- Evaluar la influencia del tipo de uso de suelo (granos básicos, cacao, café, pasturas,
cercas vivas y patios) en la diversidad taxonómica y el carbono almacenado del componente leñoso.
2.- Evaluar las diferencias en diversidad taxonómica y carbono almacenado en el
componente leñoso entre dos sitios con diferente estado de desarrollo agrícola.
3.- Analizar la relación entre diversidad de especies abundancia de individuos y el carbono epigeo almacenado en usos de suelo agrícola de los dos sitios de estudio.
Preguntas de investigación e hipótesis
Maestría en Agroforestería y Agricultura Sostenible
¿Cómo los diferentes usos de suelo agrícola influyen sobre la diversidad taxonómica del
componente leñoso en los dos sitios con distinto estado de desarrollo agrícola?
Artículo 1.
Diversidad taxonómica
HIPÓTESIS: i) los usos de suelo agrícola con cultivos que tienen mayor
tolerancia a la asociación de árboles y/o palmas y menores prácticas
agrícolas presentarán mayor diversidad taxonómica y composición
botánica del componente leñoso. ii) los sitios con menor desarrollo agrícola
(menor intensificación y agricultura más reciente) y menor acceso a los
mercados tendrán mayor diversidad taxonómica y composición botánica
del componente leñoso.
Preguntas de investigación e hipótesis
1.- ¿Cuáles son las diferencias en la cantidad de C almacenado en la biomasa aérea en los diferentes usos de
suelo y en los dos sitios con distinto estado de desarrollo agrícola?
2. ¿Cuál es la relación entre el C almacenado, la diversidad especies y la abundancia de individuos en los diferentes usos
de suelo presentes en los dos sitios de estudio?
Artículo 2.C almacenado y la relación
de este con la diversidad de
especies y abundancia de
individuos.
Hipótesis pregunta 1: i) los usos de suelo agrícola con mayor tolerancia de los cultivos a la
asociación de árboles y/o palmas y menores prácticas agrícolas almacenarán mayores
cantidades de carbono. ii) los sitios con un menor estado de desarrollo agrícola (menor
intensificación agrícola y agricultura más reciente) tendrán mayor cantidad de C
almacenado en la biomasa aérea del componente leñoso.
Hipótesis pregunta 2: los usos de suelo más ricos en especies arbóreas, presenten mayor
diversidad de árboles y mayor almacenamiento de C, en consecuencia se espera una
relación positiva entre la diversidad y el C almacenado.
MATERIALES Y MÉTODOS
UBICACIÓN DEL ESTUDIO
90 fincas
Seis usos de suelo Agroforestales
Dos zonas con diferente estado de desarrollo agrícola.
El Tuma – La Dalia - zonas de
minifundio y potencialmente
mayor intensificación con larga
historia de uso agrícola,
predominan cultivos más
comerciales.
Waslala.- zonas de agricultura
más reciente, menor
intensificación agrícola,
predominan las pasturas
arboladas y producción degranos básicos en áreas
grandes.
(Leguía et al. 2014; Orozco y López
2013)
Región Central y la Región Autónoma de la Costa Caribe Norte
MÉTODOLOGÍA
Estrategias de muestreo
A cada uso de suelo dentro de
cada finca se le denomino
“parcela”.
Para los usos de suelo CF, CC, PA y
GB el muestreo se realizó
mediante transectos de 2000 m2
(100x20m).
Para los PT se realizaron censos
completos.
En las CV se utilizó una
adaptación del método de
muestreo propuesto por Detlefsen
et al. (2012) por medio de
segmentos, de 200 m2 (líneas
100x2m).
MÉTODOLOGÍA Colección de datos de campo
Se registraron individuos con
DAP ≥ 9.9 cm. Árboles del
genero Citrus con diámetros
≥ 4.8 cm.
Los individuos fueron
identificados con su nombre
local y/o científico. Se
realizaron colectas de
material vegetativo, las
cuales fueron enviadas al
Herbario de la UNAN-León.
En cada individuo se midió
DAP, Hc, H y también se
determinó FEB en individuos
podados.
Diversidad
taxonómica
METODOLOGÍA
Análisis de los datos
El índice de valor de
importancia y el de
similitud de Bray –Curtis.Artículo 1
Métricas
de
diversidad
La composición de las
especies. Con
información a nivel de
usos de suelo.
Curvas de rarefacción y
acumulación de especies
La riqueza y densidad de
especies a nivel de
paisaje. Con información
a nivel de las parcelas
La riqueza de especies (ha),
índices de Shannon (H’) y
Simpson (D’) además curvas
de rango – abundancia
La diversidad y equidad de
especies. Con información
a nivel de parcelas.
Para analizar…por sitio y
uso de suelo
Se consideró
diversidad
alfa y beta
Diversidad
taxonómica
METODOLOGÍA
Análisis de los datos
Artículo 1
Análisis de
varianza y
comparación de
medias
Análisis univariados
con modelos lineales
generales y mixtos.
Prueba LSD de Fisher
(α = 0.05)
Efectos F.= usos de suelo y sitios. Efectos
A.= sitio*N°finca y
como covariable
área de muestreo.
La falta de
homogeneidad de
varianza se corrigió
utilizando modelos con
varianzas residuales
heterogéneas,
mediante funciones de
varianzas admitidas
(Balzarini et al. 2008). Di Rienzo et al.
(2013).
Variables:
Riqueza/ha
Índice H’ y D’
Densidad ind/ha
Área basal
Artículo I: Diversidad taxonómica del componente leñoso en diferentes usos de
suelo en dos sitios con distinto estado de
desarrollo agrícola de Nicaragua.
Resultados
Mostró diferencias entre sitios y entre usos de suelo dentro de cada sitio. Las 10 especies leñosas
representaron el 46% en El Tuma-La Dalia y el 40% en Waslala.
Composición con base al IVI entre sitios y usos de suelo
Valores relativos del IVI de las diez especies más importantes para cada uso de suelo
0
2
4
6
8
10
12
14
Gu
azu
ma u
lmif
oli
a
Ery
thri
na
fu
sca
Cord
ia a
llio
dora
Pla
tym
isci
um
dim
orp
ha
ndru
m
Ma
ngif
era
ind
ica
Gli
rici
dia
sep
ium
Tab
ebuia
ro
sea
Lon
choca
rpus
min
imif
loru
s
Ced
rela
od
ora
ta
Per
sea a
mer
ica
na
IVI
(%)
PT
PA
GB
CV
CF
CC
En El Tuma – La Dalia
0
2
4
6
8
10
12
14
Cord
ia a
llio
dora
Sen
na s
iam
ea
Ing
a o
erst
edia
na
Tab
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ro
sea
Ma
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Ced
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ta
Gm
elin
a a
rbore
a
Cit
rus
sinen
sis
Sp
ond
ia m
om
bin
IVI
(%)
PT
PA
GB
CV
CF
CC
Waslala
Existieron usos de suelo en donde ciertas especies fueron más importantes ecológicamente que otras,
no todas las especies estaban presentes en todos los sistemas estudiados. Ej.
Con relación a similitud en composición entre sitios y usos de suelo
Las CV fue el uso de suelo más disimilar en comparación a los otros usos de suelo. La
composición floristica de los PT es más similar a los CC y el CF (Bray-Curtis de alrededor 44%), y
son menos similares con GB y PA (Bray-Curtis de solo entre el 33-36%).
La similitud florística entre los dos sitios de estudio fue del 60%, reportando
144 especies compartidas.
Índices Bray-Curtis para comparaciones entre usos de suelo
El Tuma - La Dalia Waslala
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
Número de individuos
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Riq
ueza d
e e
specie
s
El Tuma - La Dalia Waslala
Riqueza de especies acumulada por sitio
Por sitio .- existió superioridad de riqueza de especies acumulada en Waslala sobre El Tuma – La
Dalia.
Riqueza de especies acumulada por uso de suelo
En El Tuma – La Dalia, los CF y PT presentan mayor
riqueza que el resto de usos de suelo. Mientras que
las CV, PA y GB no se diferenciaron entre sí.
CC
CF
CV
GB
PA
PT
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Número de individuos
0
20
40
60
80
100
120
140
Riq
ueza d
e e
specie
s
CC
CF
CV
GB
PA
PT
CC
CF
CV
GB
PA
PT
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Número de individuos
0
20
40
60
80
100
120
140
Riq
ueza d
e e
sp
ecie
s
CC
CF
CV
GB
PA
PT
En Waslala, la mayor riqueza de especies se
encontró en los PT y CC, seguidos de los PA y GB,
que fueron iguales pero superiores a la riqueza de
especies en los CF. La riqueza de especies más
baja fue reportada en las CV.
La diversidad del componente leñoso por sitio y por uso de suelo, con
información a nivel de parcela.
Los CF fueron los sistemas con mayor riqueza y equidad en sus especies. mientras que las PA y GBfueron los sistemas menos ricos y menos equitativos. Se observó una interacción entre usos de
suelo agrícola y sitios estudiados. La interacción reveló el cambio en importancia relativa de los
usos de suelo dependiendo del sitio.
El Tuma - La Dalia Waslala
CF CV PT CC PA GB5
10
15
20
25
Riq
ueza esp
ecies (h
a)
a
bc cd
cde
e
f
ab
cd
cd
bc
de
e
a
bc cd
cde
e
f
ab
cd
cd
bc
de
e
El Tuma - La Dalia Waslala
El Tuma - La Dalia Waslala
CF CV PT CC PA GB1.50
1.88
2.25
2.63
3.00
Ín
dice H
'
a
ab
ab abc
c
c
ab
c
ab ab
bc
c
a
ab
ab abc
c
c
ab
c
ab ab
bc
c
El Tuma - La Dalia Waslala
Para las variables: a) Riqueza de especies (ha-1); b) Índice H’
La densidad y área basal del componente leñoso por sitio y por uso de suelo, con información a nivel de parcela.
Los CF tienen la mayor densidad y área basal seguidos de las CV, mientras
que los GB presentaron los menores valores para estas variables. Los CC, PT, y
PA mostraron valores intermedios de densidad de individuos.
Medias marginales para las variables: a) Densidad de especies leñosas
(individuos ha-1) y b) área basal (m2 ha-1)
CF CV CC PT PA GB0
16
31
47
63
79
94
110
Densid
ad (
indiv
iduos h
a-1
)
a
b
bcc
c
d
a
b
bcc
c
d
CF CV CC PT PA GB0
1
3
4
6
7
Áre
a b
asal (m
2 h
a-1
)
a
a
b
bb
c
a
a
b
bb
c
Discusión
Diferencias en patrones de composición y diversidad por sitio
Las especies encontradas en los dos sitios son generalistas que viven en muchos lugares y toleran
diferentes condiciones ambientales (Sánchez et al. 2012; Esquivel et al. 2009; Méndez y Bacon
2005; López et al. 2003).
La dominancia de estas en gran parte se debe al manejo agrícola de los productores al
mantener y sembrar estas especies en sus fincas para proveer productos y servicios a la familia
(Sánchez et al. 2004; Martínez Rayo 2003).
Las diferencias de riqueza de especies acumulada tomando en cuenta el grado de
intensificación, historial agrícola y la composición de uso de suelo predominantes en los dos
paisajes (Augusseau et al. 2006; Benton et al. 2003 y Kindt et al. 2008).
Si bien no se mostró diferencias entre sitios en términos de riqueza de especies por ha, diversidad
estimada con el índice H’ y D’, densidad de individuos y área basal con información a nivel de
parcela. El sitio si modificó la importancia relativa de los usos de suelo.
Discusión
Diferencias en patrones de composición y diversidad por uso de suelo
La composición de especies varió con base a las diferentes prácticas de manejo agrícola y el propósito
productivo de los usos de suelo (Leiva Granados 2013 y Williams y López 2008).
La mayor riqueza y diversidad de especies a nivel de parcela en los CC, CF y PT, se deben a que estos
usos de suelo son sistemas en policultivos (Orozco y López 2013; Mendez et al. 2010; Blanckaert et al.
2004 y Méndez et al. 2001).
Se encontró menor riqueza y diversidad de especies en los GB y PA (Kindt et al. 2008; Scales y Marsden
2008; y Benton et al. 2003).
Los usos de suelo con mayores prácticas de manejo agrícola como los CF y CC tienen una mayor
riqueza y alta diversidad de especies por parcela. Sin embargo cuando se habla de riqueza acumulada
a nivel de paisaje se encuentran por debajo de los PT. Esto significa que los agricultores en los usos de
suelo más manejados (CF y CC) dejan una alta riqueza y diversidad para una misma variedad de
especies.
Conclusiones Artículo I
La composición de especies y la riqueza acumulada a nivel de
paisaje es diferente tanto por sitios como por uso de suelo.
La riqueza de especies (ha), los índices de diversidad H’ y D’, la
densidad de individuos y el área basal por parcela, se diferenciaron
solo por uso de suelo.
En La Dalia los CF y las CV fueron más diversos y equitativos que en
Waslala, el patrón cambió para los CC, PA y GB, que fueron más
diversos y equitativos en Waslala que en la Dalia.
Los PT no se diferencian en diversidad y equidad entre los dos sitios,
mostrando niveles intermedios entre todos los usos de suelo.
Carbono almacenado
y la relación de este
con la diversidad de
especies y
abundancia de
individuos.
METODOLOGÍA
Análisis de los datos
Estimación de biomasa aérea y C
almacenado en el componente leñoso
Artículo 2 Mediante ecuaciones alométricas de la plataforma de
GlobAllome Tree (FAO, CIRAD y UNITUS 2015).
Análisis univariados con modelos
lineales generales y mixtos. Prueba LSD
de Fisher (α = 0.05)
Efectos F.= usos de suelo y sitios.
Efectos A.= sitio*N°finca y como
covariable área de muestreo.
La falta de homogeneidad de varianza se corrigió utilizando
modelos con varianzas residuales heterogéneas (Balzarini et al.
2008).
Carbono
almacenado y la
relación de este con
la diversidad de
especies y
abundancia de
individuos.
METODOLOGÍA
Análisis de los datos
Carbono almacenado
Artículo 2
Riqueza de especies
Para evaluar la correlación se aislaron los
efectos parciales a través de un análisis de
sendero (path analysis); (Pérez et al. 2013 y
Balzarini et al. 2008), para descomponer la
correlación.
Di Rienzo et al.
(2013).
Abundancia de
individuos
Los análisis se realizaron con los datos
por parcela. Se declaro variable
dependiente al C almacenado y como
variables predictoras a la abundancia y
riqueza. Se transformó las tres variables a
logaritmo natural, corrección de
supuestos (Pérez et al. 2013).
Artículo II: Relación entre carbono almacenado, riqueza de especies y
abundancia de individuos de diferentes usos
de suelo en dos sitios con distinto estado de
desarrollo agrícola de Nicaragua.
Resultados
Con relación al C almacenado en biomasa aérea por sitio y por uso de suelo, con información
a nivel de parcela.
Los CF tuvieron el mayor C almacenado en la biomasa aérea por ha-1, sin diferenciarse
estadísticamente de los CC y CV, mientras que los GB presentaron el menor C almacenado. LosPT y PA mostraron valores intermedios
Medias marginales de C almacenado en la biomasa aérea en cada uso de suelo
CF CC CV PT PA GB5
8
10
13
16
C a
lmac
enad
o (M
g ha
-1)
a
abab
b
b
c
a
abab
b
b
c
Relación de C almacenado, la riqueza y abundancia de individuos
La importancia de la riqueza vs. la abundancia de individuos sobre el C almacenado en la
biomasa aérea varió por uso de suelo. En CV, CF y PT la abundancia de individuos mostró mayor
efecto sobre el C almacenado en comparación al efecto mostrado por la riqueza de especies
CV
Análisis de sendero sobre el C almacenado en la biomasa aérea
CF
PT
Relación de C almacenado, la riqueza y abundancia de individuos
Los usos de suelo CC, GB y PA la riqueza de especies reveló mayor efecto sobre el C
almacenado en la biomasa aérea que la abundancia de individuos.
CC
Análisis de sendero sobre el C almacenado en la biomasa aérea
GB
PA
Diferencias de almacenamiento de C en biomasa aérea por uso de suelo y por
sitio.
El C almacenado en la biomasa aérea fue mayor conforme incrementó la
complejidad de los sistemas (Albrecht y Kandji 2003; Pinargote Chang 2014).
Se evidencia la relación directa de la densidad y el área basal de los
individuos con la biomasa y por ende el C almacenado (Chacón y Harvey
2013; Chacón et al. 2007).
No hubo diferencias en la cantidad de C almacenado en biomasa aérea
entre los dos sitios. Posiblemente esto se debe a que a pesar de que los
paisajes se encuentran en diferentes estado de historial agrícola la
información proviene de sistemas modificados en donde las prácticas de
manejo y la cultura de asociar árboles a los usos de suelo es similar en los dos
sitios.
Discusión
Relación de C almacenado, la riqueza yabundancia de individuos
Caso 1.- > efecto de abundancia, Los
resultados posiblemente se debe a que
estos tengan alta abundancia de un grupo
reducido de especies (riqueza constante) y
muchas especies con pocos individuos, en
donde es más probable que el C
almacenado está más influenciado por la
abundancia de individuos.
Discusión Caso 2.- > efecto de la riqueza, Los
resultados posiblemente se debe a que los
individuos que están en estas parcelas,
responden a un variado número de
especies (no hay la plantación o
mantenimiento de un mismo número deespecies), en donde cada especie que
esté presente en estos usos de suelo aporta
también a incrementos en el C
almacenado.
Ranking de los usos de suelo para las variables riqueza, abundancia de individuos y C almacenado.
Conclusiones Artículo II
El C almacenado en la biomasa aérea se incrementa con la complejidad
arbórea de los sistemas agrícolas estudiados.
La capacidad de almacenar C en sistemas agroforestales es similar en dos
sitios con diferente estado de desarrollo agrícola.
Se evidencia la relación directa de la densidad y el área basal de los
individuos con la biomasa y por ende el C almacenado.
Existe una relación positiva entre el C almacenado en la biomasa aérea y la
diversidad de especies que depende de los usos de suelo agrícola.
Se mostró que la abundancia de individuos tiene un efecto determinante
sobre la riqueza de especies y sobre el C almacenado en la biomasa aérea.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN