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REVISTA SEMESTRAL DE LA ESCUELA DE CIENCIAS AMBIENTALES
DICIEMBRE 2013 • ISSN: 1409-2158
Emisiones de gases de
efecto invernadero,
conservación y captura
de carbono con árboles y
otros servicios ambientales
EMISIONES DE GASES DE EFECTO
INVERNADERO, CAPTURA Y CONSERVACIÓN
DE CARBONO CON ÁRBOLES, Y OTROS
SERVICIOS AMBIENTALES
Diciembre 2013- N.º 46 - ISSN 1409-2158
Ciencias Ambientales, revista semestral de la Escuela de Ciencias
Ambientales de la Universidad Nacional, fue creada en 1980. Su
objetivo es estimular y difundir la investigación y la discusión científica en el campo de lo ambiental. Publica resultados de investigación referentes a situaciones ambientales y, secundariamente,
ensayos teóricamente consistentes con algún enfoque científico,
atinentes a problemas de ese mismo ámbito temático. Se dirige
principalmente a académicos, estudiantes de nivel superior y funcionarios e integrantes de organizaciones gubernamentales y no
gubernamentales con competencias en lo ambiental.
634.9
C569C
Ambientales/ Escuela de Ciencias Ambientales.—
N.º 46 (2013) – Heredia, C.R.
Semestral
1. Ecología
Publicaciones periódicas.
I. Universidad Nacional. Escuela de Ciencias
Ambientales.
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Revista semestral de la
Escuela de Ciencias Ambientales,
Universidad Nacional
Teléfono: (506) 2277-3688
Fax: (506) 2277-3289
[email protected]
Apartado postal: 86-3000
Heredia, Costa Rica
www.ambientico.una.ac.cr
Consejo editor
Gerardo Budowski, Universidad para la Paz
Enrique Lahmann, UICN
Enrique Leff, Universidad Autónoma de México
Sergio Molina, Universidad Nacional
Olman Segura, Ministerio de Trabajo
Rodrigo Zeledón, Universidad de Costa Rica
Director y editor
Eduardo Mora, Universidad Nacional
Fotografía
Alessandra Baltodano
Asistencia
Rebeca Bolaños
Foto de portada
Juan José Pucci
Ciencias Ambientales 46: 3-4, ISSN: 1409-2158/2013.
Contenido
Editorial
La revista Ciencias Ambientales da un giro,
procurando dar un salto
Jorge Herrera, Víctor H. Beita, David Solórzano,
Hazel Argüello y Agustín Rodríguez
Determinación de emisiones de metano y óxido
nitroso generadas en plantaciones de arroz en
Guanacaste, Costa Rica
Jorge Herrera, José F. Rojas y Asdrúbal Bolaños
Diagnóstico preliminar de los niveles de
emisión de amoníaco y sulfuro de hidrógeno
en distintas modalidades de producción en
granjas avícolas en Costa Rica
EDITORIAL
3
5
15
Jorge Herrera, José F. Rojas, Susana Rodríguez,
Antonieta Rojas y Víctor H. Beita
Determinación de emisiones de metano en tres
embalses hidroeléctricos en Costa Rica
27
William Fonseca, Laura Ruiz,
Marilyn Rojas y Federico Alice
Modelos alométricos para la estimación de
biomasa y carbono en Alnus acuminata
37
Gilmar Navarrete
Proyecto de Captura de Carbono en Fincas de
Pequeños(as) y Medianos(as) Productores(as)
de la Región Brunca, Costa Rica
Víctor Meza
Adopción de usos de la tierra compatibles
con el servicio ecosistémico hídrico en fincas
agrícolas de la región centroamericana
Ronny Villalobos, Tania Bermúdez y Marilyn Romero
Percepción que de la rehabilitación forestal de la
zona de protección del río Pirro tienen sus vecinos
La revista Ciencias Ambientales
da un giro, procurando dar
un salto
51
60
75
Normas mínimas para la presentación de
artículos a la revista Ciencias Ambientales con
vistas a su publicación
84
Sistema de arbitraje de la revista
Ciencias Ambientales
88
urante más de tres décadas, nuestra re-
D
Como bien se sabe, la producción científica
vista semestral Ciencias Ambientales
en Costa Rica es muy modesta y breve, debido a
-impresa y digital- se ha dedicado a di-
la relativa pequeñez de la comunidad científica,
fundir conocimiento científico sobre temas am-
a la magra tradición de la práctica investigativa
bientales. Entre las ediciones # 14 y # 46 (esta
en el país y a la cortedad de los recursos dedica-
última es la presente), cada número ha sido “te-
dos. En relación con el volumen de la producción
mático”: cada uno ha estado dedicado al abordaje
científica, la cantidad de revistas universitarias
de un mismo asunto por parte de todos los articu-
abocadas a publicar resultados de investigación
listas. Pero, a partir del # 47 (primer semestre de
es muy grande. Esta particular circunstancia
2014, en preparación), hemos decidido iniciar la
tiene como consecuencia que las revistas no sue-
transición hacia ediciones que traten, cada una
len contar con suficiente material de alta calidad
de ellas, una diversidad de temas -como hicimos
para llenar una cantidad suficiente de páginas
desde la edición # 1 hasta la # 13-, por supuesto
que las distingan del folleto o la separata, sin
todos pertenecientes a la cuestión ambiental y de
dejar de cumplir la periodicidad que se indica en
indiscutible pertinencia.
sus portadas (frecuentemente son semestrales).
Simultáneamente a ese giro, y con la mira
A este drama se suma la escasez de lectores rea-
puesta en contribuir más a la discusión y al avan-
les, que son distintos de aquellos que la reciben
ce del conocimiento científico, la revista se ha
gratuitamente pero en vez de verla miran a otro
propuesto elevar la calidad de los artículos que
lado, hecho este que es considerado por muchos
publica, para lo que será más estricta en su eva-
como harina de otro costal, pero no: es parte del
luación. Actualmente, por cierto, a ellos se tiene
mismo fenómeno.
acceso en la base de datos Latindex, pero pronto
Siendo la situación así, en nuestro medio
estarán presentes en varias más; estamos traba-
menudean las revistas científicas –o que luchan
jando ya en esa dirección.
por serlo- que publican números dobles pero sin
Revista Semestral de la Escuela de Ciencias Ambientales
3
[Fecha de recepción: octubre, 2013. Fecha de aprobación: febrero, 2014.]
Diciembre 2013. Número 46
el doble de contenido, simulando así que cumplen
salto cualitativo de ella. Hay que atraer a mejores
con la periodicidad a que se han comprometido;
científicos-autores para dar a conocer sus hallaz-
revistas que salen de imprenta muchos meses o
gos, hay que “lidiar” mejor con los pares revisores
años después de la fecha que se consigna en su
de artículos, hay que mejorar el “diálogo” fecun-
portada; revistas que, con tal de ver la luz, inclu-
do entre unos y otros y, consecuentemente, con-
yen materiales que revistas de medios culturales
tribuir a potenciar la calidad de la investigación
con alta producción científica hubieran rechaza-
científica entre nosotros. Para ello, debemos man-
do, o revistas que mueren de inanición, lo que al-
tener la periodicidad prometida -como ha ocurri-
gunas veces es afortunado porque así se ahorrará
do desde nuestra edición # 13- y proyectarnos con
recursos institucionales y, quizás, tendrán más
más fuerza en los diversos ámbitos (entre ellos
espacio otras con más habilidades.
las bases de datos) en los que la investigación
Y es que, para colmo, los científicos-autores
más exitosos lo que procuran es ser publicados
científica echa sus raíces, de los que se nutre y a
los que da vida.
en revistas extranjeras con mayor prestigio, lo
Este volumen, # 46, correspondiente al se-
cual, por lo hasta aquí visto, es lógico que ocu-
gundo semestre de 2013, da cuenta de varios ca-
rra. Y de ese modo se retroalimenta la relativa
sos de emisiones de gases de efecto invernadero
pobreza de nuestras revistas científicas -o que
en Costa Rica, de experiencias actuales de se-
procuran serlo-.
cuestro de carbono con árboles y de otros servi-
Las modificaciones que estamos haciendo
a la revista Ciencias Ambientales apuntan a un
4
cios ambientales que están siendo bien valorados
e incentivados.
Determinación de emisiones
de metano y óxido nitroso
generadas en plantaciones de
arroz en Guanacaste, Costa Rica
Jorge Herrera, Víctor H. Beita, David Solórzano,
Hazel Argüello y Agustín Rodríguez
J. Herrera ([email protected]), V. Beita ([email protected]),
D. Solórzano ([email protected]), H. Argüello ([email protected]) y A. Rodríguez
([email protected]) son investigadores en el Laboratorio de Análisis Ambiental de la
Escuela de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional (Costa Rica).
Resumen
Se midieron los flujos
de emisión de metano y óxido
nitroso en diez plantaciones
de arroz ubicadas en el cantón de Liberia, Guanacaste,
trabajando con al menos cuatro variedades de arroz y dos
tipos de suelo, en el período
comprendido de agosto 2012
a abril 2013. Para la determinación de los flujos se utilizó
la técnica de la cámara estática, tomando cuatro muestras de gas del aire ubicado
en el espacio superior de la
cámara y usando una jeringa de plástico de 12 ml a 0,
10, 20 y 30 min después de
la ubicación de la cámara.
El análisis de las muestras
se realzó con un cromatógrafo de gases equipado con
detectores FID y ECD. Se
registraron promedios de flujo de metano y óxido nitroso
comprendidos entre 0,12 - 1,9
kg ha-1d-1 y 0,11 - 1,1 mg ha1d-1, respectivamente, y no
Abstract
Methane and nitrous oxide emissions fluxes were measured in ten
rice plantations located
in Liberia, Guanacaste,
working at least with four
varieties of rice and two
types of soil in the period
August 2012 - April 2013.
For the determination of
flows static camera technique were used taking four
air gas samples located in
the headspace of the chamber using a plastic syringe
of 12 ml at 0, 10, 20 and
30 min after camera location. The gas samples were
analyzed with a gas chromatograph, equipped with
FID and ECD. Averages of
flow methane and nitrous
oxide were recorded between 0,12 to 1,9 kg ha-1d-1
and 0,11 - 1,1 mg ha-1d-1,
respectively, and no significant difference was found
(p < 0,05) in the values
Editorial
Ir a contenido
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Introducción
E
l cultivo de arroz, utilizando la técnica de inundación de las plantaciones,
es una importante fuente de emisión
antropogénica de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), dos gases de efecto invernadero
directos con potenciales de calentamiento
global de 25 y 298 veces mayor que el dióxido de carbono (CO2), en un horizonte temporal de 100 años (IPCC, 2007).
La concentración actual de metano en
la atmósfera es de cerca de 1,84 ppmv (Datta
et al., 2011) y se emiten alrededor de 592 Tg
de CH4 en el nivel mundial por año, de los
cuales aproximadamente 550 Tg se pierden
en varios sumideros (Forster et al., 2007).
De estas emisiones totales, las actividades
antropogénicas representan el 60 % del inventario global de CH4, siendo el cultivo del
arroz una fuente importante que contribuye
entre el 5 y el 20 % a la emisión total de este
compuesto (Insum y Wett, 2008).
El metano en las plantaciones de
arroz inundadas se origina a partir del
5
se encontró una diferencia
significativa (p < 0,05) en los
valores entre las distintas
variedades de arroz y los tipos de suelos objeto del diseño experimental.
Palabras clave: flujos de
emisión de metano y óxido
nitroso, cultivo de arroz,
Guanacaste-Costa Rica.
between different rice varieties and soil types subject experimental design.
Keywords: methane and
nitrous oxide emission fluxes, rice plantation, Guanacaste-Costa Rica.
establecimiento de condiciones anaerobias en
el sistema, en donde este gas se emite a través
de las capas del suelo ya sea por ebullición,
difusión a través de la capa de agua de inundación o mediante la aerénquima de las plantas (Aulakh et al., 2001). La mineralización
completa de la materia orgánica en ambientes anaeróbicos, donde las concentraciones de
sulfatos y nitratos son bajas, se produce a través de la fermentación metanogénica que origina CH4 y CO2. Esta transformación requiere acciones sucesivas de cuatro poblaciones
de microorganismos que degradan moléculas
complejas en compuestos más simples:
•
•
A. Baltodano. Arrozales, Guanacaste, Costa Rica.
6
hidrólisis de polímeros biológicos en
los monómeros (glúcidos, ácidos grasos, aminoácidos) por una microflora
hidrolítica que puede ser aeróbica,
o facultativamente, o estrictamente
anaeróbica;
acidogénesis a partir de compuestos
monoméricos y compuestos intermedios
formados durante la fermentación (producción
de ácidos grasos volátiles, ácidos orgánicos,
alcoholes, H2 y CO2) por
una microflora fermentativa que puede ser facultativamente anaerobica
o estricta;
•acetogénesis de los
metabolitos anteriores
por una microflora microbiana o homoacetogénica, y
•metanogénesis a partir
de los compuestos simples que pueden ser utilizados por los metanógenos (en particular, H2
+ CO2 y acetato), que
constituye el último
paso de la fermentación metanogénica.
Las dos vías mayoritarias de formación
de metano en ambientes
donde la descomposición
orgánica de material es
importante son la acetotrófica o la reducción de
CO2 por acción del H2.
A pesar del bajo número de especies metanogénicas que pueden utilizar el acetato como fuente
de carbono (14 %), los acetotrofos generalmente se
A. Baltodano. Arrozales, Guanacaste, Costa Rica
consideran responsables
de alrededor de dos tercios del CH4 producido (Yu
del cultivo, el tipo de suelo, la naturaleza del feret al., 2004).
tilizante aplicado, la concentración atmosférica de
Estudios recientes (Beaulieu et al., 2008;
fondo, la gestión del agua en la plantación (Zou et
Cai et al., 1997; Dobbie y Smith, 2003; Khalil et
al., 2005; Liu et al., 2010), la topografía y geomoral., 2002; Kroeze et al., 1999; Toyoda et al., 2011)
fología del terreno, entre otras (Gupta et al., 2009).
han demostrado que se emiten cantidades imporLa utilización de fertilizantes afecta las emitantes de N2O desde las plantaciones de arroz, las
siones de gases de efecto invernadero procedentes
cuales pueden atribuirse al efecto combinado de la
del suelo, ya sea por influir en el crecimiento de la
fertilización con nitrógeno y a la gestión del agua
planta de arroz (desarrollo de aerénquima y foren la plantación (Nishimura et al., 2004; Yu et al.,
mación de raíz), lo cual propicia modificaciones en
2004). El óxido nitroso es producido por bacterias
la comunidad microbiana del suelo (metanógenos
quimiolitótrofas oxidantes de amonio a través del
y metanotrofos), o por cambios en las diferentes
proceso de nitrificación-desnitrificación, así como
propiedades físico-químicas del suelo. La adición
por heterótrofos desnitrificantes, en presencia de
de fertilizantes nitrogenados al suelo aumenta la
amonio (NH4+), nitrato (NO3-), carbono orgánico bioemisión de CH4 en un 97 % y reduce la absorción
degradable (C) y un suministro temporal de oxígeno
de CH4 en el suelo en un 34 %. Este tipo de fertirestringido (Aulakh et al., 2001).
lizante estimula la producción de CH4 en suelos
Las emisiones de metano y óxido nitroso en
mientras que inhibe la oxidación de CH4 en el
plantaciones de arroz muestran una gran variasuelo y ocasiona el descenso de su absorción (Bobilidad resultante de la influencia de un complejo
dilier, 2011).
conjunto de factores, tales como el transporte y la
El objetivo del presente artículo es mostrar
naturaleza de la materia orgánica, la morfología
los resultados de la medición de flujos de metano
Jorge Herrera, Víctor H. Beita, David Solórzano, Hazel Argüello y Agustín Rodríguez
Determinación de emisiones de metano y óxido nitroso generadas en plantaciones de arroz en Guanacaste, Costa Rica
Ir a contenido
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7
Tabla 3. Ajuste de las condiciones para el análisis cromatográfico de CH4 y N2O
Tabla 1. Características de las áreas de plantación de arroz donde se efectuaron
las mediciones de flujos de metano y óxido nitroso. Época lluviosa de 2012
en el cantón de
Liberia, Guanacaste,
durante
Área
sembrada
el
período
lluÁrea
Variedad de arroz
Lote
durante el
Tipo de suelo
vioso de 2012
(Ha)
plantado
invierno 2012
(julio-noviem(Ha)
bre) y en la époTres lagunas
140
140
Inta Puita
Iceptisol
ca seca de 2013
Zapal
68
68
Palmar 18
Iceptisol
(enero-abril), de
acuerdo con las
Algodones # 1
60
60
CL Guri/Puita
Iceptisol
características
Playitas
83
68
Inta Puita
Iceptisol
indicadas en la
Presas
115
115
Inta Puita
Iceptisol/Vertisol
tabla 1. En cada
uno de los loPasquiel
70
60
Inta Puita
Vertisol
tes se seleccionó
Bancales Arriba
48
48
Xl 723+XP744+Inov ST
Iceptisol
un área de una
hectárea
para
Enaguas
83
83
CL-745+Inov
Iceptisol
realizar la camRío Seco #1 Norte
114
114
Inta Puita
Iceptisol
paña de toma
Río Seco #3 Norte
102
102
Inta Puita
Iceptisol
de muestras. El
programa de fery óxido nitroso en plantaciones de arroz ubicadas
tilización aplicado durante la siembra fue unien una región de la provincia de Guanacaste –Cosforme en todos los lotes y se puede observar en
ta Rica–, bajo la influencia de distintas variables
la tabla 2.
(diferentes variedades de arroz y variaciones en el
tipo de suelo), con el fin de realizar una contribuMedición de flujos de metano y óxido nitroso
ción preliminar a la construcción de una métrica
Los flujos de metano y óxido nitroso se deternacional para el cálculo de emisiones en este tipo
minaron utilizando la técnica de la cámara estática.
de actividades.
Las cámaras se construyeron empleando un tubo de
cloruro de polivinilo cilíndrico opaco con un diámetro medio de 36 cm y una altura efectiva de 50 cm.
Cada cámara estaba equipada con un ventilador
Sitio de
Tabla 2. Programa de fertilización aplicado durante la siembra de las plantaciones
estudio
de arroz donde se efectuaron las mediciones de flujos de metano y óxido nitroso
Las
meDías después de
Tipo de fertilización
Fórmula aplicada
kg/ha
diciones de flugerminación
jos de metano
8-40-12 o 10-50-0
Fertilización I
1
300
y óxido nitroso
(NPK)
se
ejecutaron
1
KCl
200
en diez lotes de
Fertilización II
22
Urea
300
plantación
de
26-0-26
Fertilización III
65
200
arroz ubicados
(NPK)
accionado por una batería seca ubicada en la parte superior de la cámara para asegurar una mezcla
adecuada del aire dentro de la cámara, y un pequeño puerto de muestreo lateral utilizado para tomar
las muestras. En cada lote, las cámaras se colocaron de forma que la parte inferior de la cámara se
encontrara siempre bajo el nivel de agua del arrozal
para asegurar un sellado hermético a los gases. Las
mediciones de flujo se llevaron a cabo por duplicado
en un mismo sitio de muestreo. Los flujos de CH4 y
N2O se midieron con una frecuencia semanal desde
el inicio de la siembra y se finalizaron una semana
antes de la cosecha. Dos colinas (es decir, seis plantas) fueron cubiertas por cada cámara, en promedio,
durante los muestreos. Las cámaras se colocaron en
el sitio de muestreo por períodos no superiores a 40
minutos, con el fin de no generar microclimas dentro de ellas. Los muestreos se realizaron siempre en
horas de la mañana.
Durante la medición del flujo se colectaron
cuatro muestras de gas del aire ubicado en el espacio superior de la cámara usando una jeringa de
plástico de 12 ml a 0, 10, 20 y 30 min después de la
ubicación de la cámara, Se tomaron 11 ml del aire
dentro de la cámara y se colocaron en un tubo de
vidrio al vacío, de 10 ml. La jeringa se insertó varias veces para mezclar el aire dentro de la cámara
antes de sacar la muestra. Todas las muestras fueron transportadas al laboratorio y guardadas en el
refrigerador para ser analizadas al día siguiente, a
más tardar. Los flujos de metano J (mg CH4 m–2 h–1)
se determinaron utilizando la siguiente ecuación:
8
Materiales y métodos
Condición
Metano
Óxido nitroso
Temperatura del puerto de inyección (°C)
200
200
Temperatura de la columna (°C)
35
35
Ionización de llama (FID)
Captura de electrones (ECD)
Temperatura del detector (°C)
300
250
Flujo de gas de arrastre (ml/min)
12
6
PLOTQ
Porapak Q
Detector
Columna
J = dc M P T0 H1
dt V0 P0 T
Donde dc/dt (mol h–1) es la tasa de cambio de
la concentración; M (mg mol–1) es la masa molar
del CH4 o N2O, según corresponda; P (Pa) es la
presión atmosférica en el sitio de muestreo; T (K)
es la temperatura absoluta registrada durante el
tiempo de muestreo; V0 (m3), P0 (Pa), T0 (k) son el
volumen molar, la presión atmosférica y la temperatura absoluta a condiciones estándar, respectivamente; H (m) es la altura de la cámara sobre
la superficie del agua.
Análisis químico
Las muestras se analizaron usando un cromatógrafo de gases Agilent 7890A, de acuerdo
con las condiciones indicadas en la tabla 3.
Con ambos gases se utilizó una curva de calibración para la cuantificación de las muestras,
utilizando cilindros de gas de concentraciones estándar certificados (marca Scott) de 0,5, 1, 4, 10
y 15 mmol/mol. El límite de detección es de 1 y
0,2 mg/m2d para metano y óxido nitroso, respectivamente. La tasa de aumento de CH4 y N2O en
el aire dentro de la cámara se calculó a partir de
una regresión lineal con el cambio de la concentración de gas dentro de la cámara, en función del
tiempo. Se hicieron correcciones para la temperatura y la presión.
Ir a contenido
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(1)
9
Tabla 4. Flujos de emisión de CH4 y N2O obtenidos para cada uno de los lotes
de plantaciones de arroz evaluados en el 2012-2013
Lote
Número
de
muestras
CH4 (kg/
ha*día)
N2O (mg/
ha*día)
Variedad de arroz
plantado
Tipo de suelo
Tres lagunas
31
1,9 ± 0,6
0,4 ± 0,2
Inta Puita
Iceptisol
Zapal
30
0,9 ± 0,5
0,7 ± 0,4
Palmar 18
Iceptisol
Algodones # 1
28
0,12 ± 0,08
0,6 ± 0,3
CL Guri/Puita
Iceptisol
Playitas
30
1,1 ± 0,5
1,0 ± 0,4
Inta Puita
Iceptisol
Presas
30
0,14 ± 0,09
1,1 ± 0,5
Inta Puita
Iceptisol/Vertisol
Pasquiel
25
0,4 ± 0,2
0,11 ± 0,06
Inta Puita
Vertisol
Bancales Arriba
30
0,8 ± 0,5
0,5 ± 0,3
Xl 723+XP744+Inov ST
Iceptisol
Enaguas
26
0,2 ± 0,1
0,7 ± 0,4
CL-745+Inov
Iceptisol
Río Seco #1 Norte
31
0,5 ± 0,3
0,6 ± 0,3
Inta Puita
Iceptisol
Río Seco #3 Norte
31
0,7 ± 0,3
0,4 ± 0,2
Inta Puita
Iceptisol
[* ] El dato expresado como “ ± ” corresponde a la desviación estándar del factor.
En forma adicional a la toma de muestras de
flujos de gases, se monitoreó la altura de la planta,
la cual se midió en centímetros, desde el suelo hasta el ápice de la panícula del tallo más alto.
Análisis estadístico
El valor de los flujos de CH4 y N2O para cada
zona se calculó promediando las seis repeticiones
para cada día de muestreo. El test de Mann-Whitney U fue utilizado para determinar si existían
diferencias en los flujos instantáneos de CH4 entre zonas. Los análisis de varianza (ANOVA), en
los que cada campaña de muestreo se trató como
una variable independiente, se utilizaron para
probar si existen diferencias significativas en los
flujos de CH4 y N2O entre lotes.
Resultados y discusión
Los promedios de flujo de metano y óxido
nitroso obtenidos para las mediciones en los diferentes lotes de arroz, con su respectiva desviación
10
estándar, se presentan en la tabla 4. Al analizar
los resultados se puede inferir que no existe una
diferencia significativa (p < 0,05) en los valores de
flujos de metano y óxido nitroso entre las distintas variedades de arroz y los tipos de suelos objeto
del diseño experimental.
Durante las primeras etapas de crecimiento
del cultivo (plántulas con alturas promedio inferiores a 30 cm), los flujos de emisión de CH4 se registraron en el rango de 0,01 a 0,30 kg ha-1 d-1 (figura
1). Dichos valores son significativamente (p < 0,05)
más bajos que los registrados al final de la etapa
de producción, justo antes de la cosecha, donde se
alcanzaron valores de 2,89 a 4,42 kg ha-1 d-1. Lo
anterior puede deberse a la baja tasa de producción de metano en el suelo, la mala conductividad
del CH4 en este medio y al escaso desarrollo de la
estructura interna de la aerénquima de la planta
en las primeras etapas (Parlanti et al., 2011).
Trabajos de investigación similares han establecido que aproximadamente el 90 % de las
emisiones de CH4 en las plantaciones de arroz son
conducidas a la atmósfera
Tabla 5. Variación de los flujos de emisión de CH4 obtenidos en época
mediante el transporte a
lluviosa respecto de los correspondientes al período seco
través de la aerénquima
Factor de emisión CH4 (kg/ha*día)
Lote
de la planta (Aulakh et al.,
Lluviosa
Seca
2002). En el presente esTres lagunas
2,03
1,79
tudio, si se realiza una coZapal
0,99
0,66
rrelación entre los flujos de
emisión en las plantaciones
Algodones #1
0,15
0,10
de arroz versus la altura de
Playitas
1,84
0,72
la planta, se encuentran
Presas
0,11
0,19
coeficientes de Spearman
Pasquiel
0,64
0,35
comprendidos en el rango
Bancales Arriba
0,95
0,73
entre 0,789 y 0,885, lo que
evidencia el importante
Enaguas
0,32
0,14
aporte del desarrollo de esRío Seco #1 Norte
0,31
0,77
tructuras fisiológicas interRío Seco #3 Norte
1,08
0,61
nas en la planta en el rol de
las emisiones de este gas.
La emisión de CH4 acumulada registrada en
significativamente en los períodos posteriores al traépoca lluviosa resultó significativamente (p < 0,05)
tamiento de los lotes con fertilizantes nitrogenados.
más alta que en el período seco (tabla 5). Corton et
En la mayoría de los casos se reportaron aumentos
al. (2000) y Epule et al. (2011) también han regiscomprendidos entre el 10 y 22 %, con respecto a los
trado emisiones significativamente mayores duvalores registrados en la semana anterior, hecho
rante la estación húmeda en plantaciones de arroz.
que muestra una tasa de cambio mayor a la acuLo anterior puede deberse a que, mientras mayor
mulada en el tiempo. La aplicación de fertilizantes
sea el espesor de la capa de agua colocada sobre el
nitrogenados disminuye el valor de la relación C/N
suelo en las plantaciones, más grandes serán los
y aumenta la actividad microbiana del suelo, lo que
potenciales de reducción en el nivel del suelo.
conduce a una mayor producción de CH4 en la maCorton et al. (2000) han reportado que duyor parte del suelo (Liang et al., 2011).
rante la época lluviosa se tiende a observar inEn forma adicional, el hecho de que el fercrementos de hasta un 10 % en el contenido de
tilizante aplicado contuviera P y K podría haber
carbono orgánico del suelo, en comparación con la
causado un incremento en la emisión de CH4, ya
época seca, en plantaciones de arroz. Una condique la limitación de estos dos elementos en el
ción de potencial mayor de reducción en el suelo,
suelo provoca condición de estrés fisiológico en la
sumada a un incremento en los contenidos de carplanta. La liberación de los ácidos orgánicos a la
bono orgánico durante el período de lluvias, puerizosfera, como exudados de las raíces bajo condide haber facilitado la actividad de los organismos
ciones de P o K deficientes, pueden aumentar la
metanogénicos lo cual desencadenó una mayor
producción de CH4 en la rizosfera de las plantas.
producción de CH4 en las plantaciones.
Dicho incremento en las emisiones de metano, geAl analizar el comportamiento de los danerado después de la aplicación de fertilizantes
tos durante todo el período de siembra, se enconN-P-K, resultó ser menor en época lluviosa (15-18
tró que los flujos de emisión de CH4 aumentaban
%) que en la temporada seca (8-12 %), situación
Ir a contenido
Ir a contenido
11
que se puede atribuir a una mayor acumulación
de carbono orgánico en el suelo, la cual indiscutiblemente afecta el valor de la relación C/N.
Si se analiza el comportamiento de las emisiones de N2O durante todo el proceso de cultivo,
se puede observar que este gas presenta un comportamiento inverso al caso del metano, ya que los
flujos de emisión más altos se registran al inicio
del cultivo y van disminuyendo paulatinamente
conforme avanza el período de cosecha (figura 1).
El incremento de las emisiones de N2O en el período de crecimiento inicial observado, en el presente estudio, puede atribuirse probablemente al
aumento del contenido de carbono orgánico en el
suelo. La disponibilidad de carbono orgánico se
considera un factor importante que influye en los
procesos de nitrificación y las reacciones de desnitrificación que ocurren simultáneamente en los
micrositios aeróbicos y anaérobicos del suelo. Los
picos de emisión que se observan en el gráfico corresponden con los períodos de fertilización, que
facilitan una mayor disponibilidad de sustratos
para reacciones de nitrificación y desnitrificación.
Diversos estudios han demostrado que se genera
un incremento en los niveles de N2O, posterior a
la aplicación de fertilizantes nitrogenados (Aulakh et al., 2001), e inclusive dichos valores pueden permanecer altos durante varias semanas,
antes de regresar a los niveles de fondo después
de la fertilización.
Tal como sería de esperar, los valores de
flujos de emisión de N2O obtenidos en época
seca resultaron ser mayores a los correspondientes al período lluvioso (tabla 6). Durante la
temporada de lluvias, se incrementa el contenido de carbono orgánico en el suelo. En muchos
casos, ese incremento se puede atribuir a la
exudación radicular resultante del aumento de
la biomasa de raíces del cultivo. Con el aumento de la descomposición de residuos de la planta
en el suelo, el carbono orgánico disuelto en el
suelo tiende a aumentar y genera reducciones
significativas en las emisiones de N2O (Huang
et al., 2004).
12
Figura 1. Variación temporal de los flujos de emisión de metano y óxido nitroso en las plantaciones
de arroz evaluadas (2012-2013)
A. Baltodano. Arrozales, Guanacaste, Costa Rica
•
Conclusiones
Como parte del alcance del presente trabajo
se pueden considerar las siguientes conclusiones:
•
•
Existe una relación directa entre el crecimiento de las plantas de arroz y las emisiones de metano generadas en este cultivo, la
cual se puede deber al desarrollo fisiológico
de estructuras como la aerénquima.
Las emisiones de metano registradas en época lluviosa resultaron ser mayores a los valores reportados para el período seco, lo que
evidencia una posible influencia del contenido de carbono en el suelo y de la altura de
•
la capa de agua presente en la plantación,
las cuales favorecen las condiciones de reducción en el suelo. Este comportamiento es
inverso al registrado para el caso del óxido
nitroso, donde el aumento de la descomposición de residuos de la planta en el suelo y el
carbono orgánico disuelto en el suelo tienden
a aumentar en época lluviosa y genera reducciones significativas en las emisiones de
este gas.
La inexistencia de diferencias significativas
entre los flujos de CH4 y N2O registrados
para diferentes variedades de arroz y tipos
de suelo debe ser tomada con cautela, ya
que el trabajo realizado corresponde a lotes
ubicados en un mismo lugar geográfico, en
donde la posibilidad de que se presenten
gradientes importantes de concentración en
especies químicas como el hierro es menor.
En el caso del metano, el factor de emisión
obtenido resulta ser menor al reportado por
el Instituto Meteorológico Nacional y al correspondiente al IPCC; sin embargo, se debe
realizar estudios en otras áreas geográficas
para lograr una mayor representatividad
que permita avanzar al desarrollo de un
verdadero factor nacional de emisión.
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Diagnóstico preliminar
de los niveles de emisión
de amoníaco y sulfuro de
hidrógeno en distintas
modalidades de producción en
granjas avícolas en Costa Rica
J. Herrera, especialista en química y física de la atmósfera, es coordinador del Laboratorio
de Análisis Ambiental de la Escuela de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional
(Costa Rica) ([email protected]). J. Rojas, químico, es investigador en el mismo
Laboratorio ([email protected]). A. Bolaños es ingeniero químico de la Universidad de
Costa Rica ([email protected]).
Resumen
Se realizó la caracterización de las emisiones
de amoníaco y sulfuro de
hidrógeno generadas en las
diferentes modalidades de
producción dada en granjas
avícolas existentes en Costa Rica. Se encontró que las
granjas de producción de
huevos poseen las emisiones
más importantes, debido a
que, en su mayoría, utilizan
sistemas de manejo tipo jaula con fosa que generan una
alta emisión de amoníaco (16
ppm). Mientras, las granjas
de engorde presentaron las
emisiones más bajas, como
consecuencia de que, casi en
su totalidad, usan sistemas
de manejo abierto, los cuales
son de baja emisión (6 ppm).
No se encontraron concentraciones significativas de
Abstract
A characterization of
the ammonia and hydrogen
sulfide emissions generated by different production
models in poultry farms of
Costa Rica was carried out.
It was found that egg production farms have the largest emissions since they
mostly use management
systems based on cages with
pits which generates a high
emission of ammonia (16
ppm). While the fattening
farms had the lower emissions since they mostly use
open systems, which are low
ammonia emission models
(6 ppm). There were no significant concentrations of
hydrogen sulfide in the evaluated models, except when
a mechanical removal of
mounds of chicken manure,
Ir a contenido
Ir a contenido
Introducción
E
n el interior de las granjas avícolas se
generan emisiones capaces de afectar
la salud de trabajadores y de vecinos.
Estas suelen ser una mezcla de gases (amoníaco y sulfuro de hidrógeno), compuestos orgánicos volátiles (COV) y partículas.
Los efectos causados son esencialmente los
mismos sobre seres humanos y animales
(MAPA, 2006).
La mayoría de los gases producidos por
la actividad agropecuaria se genera como
consecuencia de procesos naturales tales
como el metabolismo animal y la degradación de las heces y la orina. Su emisión depende de diferentes factores asociados al diseño y mantenimiento de las instalaciones,
así como de la gestión que se realice durante
los procesos de almacenamiento, tratamiento y reutilización agrícola de los desechos.
Esto ha ocasionado que algunas actividades
15
sulfuro de hidrógeno, excepto cuando se hizo la
remoción
mecánica
del
apilamiento de excretas almacenadas por varias semanas y se hallaron picos de
emisión de hasta 163 ppm.
La dispersión atmosférica
de las emisiones de amoníaco fue modelada utilizando
el AERMOD (USEPA), para
evaluar el impacto en los alrededores. Se encontró cumplimiento con el reglamento
de inmisiones a distancias
más allá de los perímetros
de las granjas; sin embargo,
en algunos casos es posible
sobrepasar el límite de detección olfatoria que normalmente representa una
de las quejas más comunes
por este tipo de actividades.
with several weeks of storage, took place. A peak of
163 ppm of hydrogen sulfide
was observed during the
process. The ammonia emissions were modeled for some
farms using an atmospheric
dispersion model, AERMOD
(USEPA), to determine the
impact in the surroundings.
Using the results of the validated model, it was found
that the ammonia concentrations around the farms
met the local regulation for
air quality. But in some cases is highly probable to exceed the odor threshold for
ammonia, which is one of
the main complaints of the
population living around
this kind of agricultural and
livestock activities.
Palabras clave: amoníaco, emisiones de fuentes de
área, granjas avícolas, modelo de dispersión atmosférica, olores.
Keywords: ammonia, area
source emissions, atmospheric dispersion model,
odours, poultry farms.
generen conflictos con las comunidades vecinas por diversas razones; una de ellas, las
quejas por olores.
El olor es uno de los impactos más perceptibles generados por las actividades productivas en el sector avícola y, por lo tanto,
es el problema más sentido por la población.
Se debe distinguir entre las sustancias olorosas (compuestos capaces de producir olor)
y el olor (percepción del efecto de una sustancia olorosa cuando el sistema olfativo la
detecta). Por lo tanto, es una cuestión subjetiva pero necesaria de abordar, puesto que
es la principal fuente de molestias para las
poblaciones cercanas, que reduce su calidad
de vida e incluso devalúa las propiedades
colindantes.
De los compuestos químicos presentes
en los desechos agropecuarios que contribuyen a la generación de malos olores, cabe
destacar el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y los compuestos orgánicos volátiles.
Estos últimos se generan en el intestino
grueso por la acción de las bacterias anaeróbicas sobre los carbohidratos, proteínas y
ácidos grasos. Hasta el momento, se identifican más de 150 compuestos con olores desagradables, algunos de los cuales tienen límites de detección muy bajos (por debajo de
1 ppb). Por esta razón, es muy complicado
medir el olor y mucho más regularlo a través de un reglamento objetivo (Wark, 2008).
En las aves, el amoníaco proviene de
las excretas, que se constituyen principalmente en ácido úrico, y en la mayoría de las
condiciones se transforma rápidamente en
urea. Seguidamente, ocurre la hidrólisis de
la urea por la acción de la enzima ureasa
liberada por ciertos grupos de bacterias eliminadas con las heces, como se observa en
las siguientes ecuaciones (1 y 2).
UREA
Ureasa
NH 4+ + H 2O
16
2 NH 4+ + 2CO32−
(1)
NH 3( g ) + H 3O +
(2)
Cuadro 1. Principales compuestos relacionados con olores en granjas avícolas
Sustancia
Olor
Densidad (g/L)
Valor límite (ppm)
H2S
Huevo
podrido
1,54 (más pesado
que el aire)
10
NH3
Punzante
0,77 (más ligero
que el aire)
25
Los principales factores involucrados en el
equilibrio químico de la última ecuación son: la temperatura de la excreta, la temperatura ambiente,
la ventilación, el pH de la excreta, su contenido en
amonio, el grosor de la capa de excretas y la superficie de contacto excreta-aire (MAPA, 2006).
El amoníaco es un gas irritante con un olor
característico (picante), incoloro y más ligero
comparado al aire. La concentración habitual en
las explotaciones oscila entre 5 y 20 ppm. Concentraciones superiores producen irritación nasal y
ocular. A partir de 50 ppm producen cefaleas. No
es letal hasta los 5000 ppm. Se describe en numerosas ocasiones que a partir de 30 ppm lleva a
disminuir la ingesta y las producciones, tanto de
huevos como de carne. De igual modo, se describe
su capacidad, en condiciones experimentales, de
facilitar las infecciones por virus y micoplasmas
(MAPA, 2006).
La volatilización del amoníaco de cualquier
operación de AFO (por sus siglas: Animal Feeding Operations) varía significativamente dependiendo de la concentración de este gas, de la
temperatura, del pH y del tiempo de almacenaje
total. Las emisiones dependerán de la cantidad
del amoníaco-nitrógeno disponible en disolución
para poder reaccionar y producir amoníaco, o bien
generar el amonio ionizado (NH4+), el cual es permanente. En la disolución, el equilibrio entre el
amoníaco ionizado (NH4+) y la especie no ionizada (NH3) se controla por el pH y la temperatura.
Bajo condiciones ácidas (valores de pH de menos
de 7,0), el amonio es la especie predominante y la
Impacto en los animales
< 2 ppm: cambios fisiológicos y de
comportamiento.
2-5 ppm: irritación respiratoria.
> 800 ppm: letal.
> 20 ppm: irritación de las vías
respiratorias.
> 20 ppm: cefaleas.
> 5000 ppm: letal.
volatilización del amoníaco ocurre a una tasa más
baja con respecto a valores de pH más altos.
Sin embargo, una cierta volatilización del
amoníaco ocurre incluso bajo condiciones moderadamente ácidas. Bajo condiciones ácidas, el
amoníaco que se volatiliza será remplazado, debido al reestablecimiento continuo del equilibrio
entre las concentraciones de la especie ionizada
y no ionizada del gas en la disolución. Conforme
el pH aumenta por encima de 7, la concentración
del amoníaco aumenta al igual que el índice de la
volatilización de este (USEPA, 2001).
El otro contaminante importante generado
por las actividades agropecuarias es el sulfuro de
hidrógeno, el cual tiene su origen en los procesos
de reducción anaeróbica de determinados aminoácidos azufrados (metionina y cistina) y presenta un olor característico a huevos podridos. Es
incoloro y más denso que el aire. Por esta razón,
se concentra en las partes bajas (fosos) de cualquier estructura de contención. Aunque se produce en cantidades muy pequeñas, es el gas más
tóxico que se puede originar en las explotaciones
agropecuarias. Puede afectar desde concentraciones bajas (< 1 ppm), dependiendo del tiempo de
exposición, y causa cambios de comportamiento y
fisiológicos (cambios en la frecuencia de alimentación, incremento del ritmo cardiaco y de la frecuencia respiratoria). A partir de 50 ppm causa
náuseas, vómitos y afectación del sistema nervioso con pérdida de conciencia. Termina siendo
letal a partir de 800 ppm, debido al edema pulmonar que ocasiona (MAPA, 2006).
Diagnóstico preliminar de los niveles de emisión de amoníaco y sulfuro de hidrógeno en distintas modalidades de
producción en granjas avícolas en Costa Rica
Ir a contenido
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17
Es difícil encontrar concentraciones elevadas de sulfuro de hidrógeno en las explotaciones
avícolas. El mayor peligro se produce cuando se
manipula el lecho acumulado en los fosos de eyecciones (excretas) durante períodos largos. En el
momento del vaciado se pueden producir picos
en la liberación de este gas que pueden resultar
tóxicos. También los trabajadores deben tener
cuidado cuando ingresan a las fosas de almacenamiento, especialmente cuando sean cubiertas.
Diferentes organizaciones de seguridad en el trabajo recomiendan no superar los 20 ppm (MAPA,
2006). En el siguiente cuadro se resumen las principales características del amoníaco y del sulfuro
de hidrógeno.
Aunque en las explotaciones intensivas se
manejan densidades muy elevadas de animales,
en algunos sistemas de manejo no se suelen encontrar concentraciones muy elevadas de los gases señalados, ya que se eliminan al exterior mediante los sistemas de ventilación mecánica con
que suelen contar este tipo de instalaciones.
En el sector avícola costarricense se distinguen cuatro principales modalidades de producción de alto impacto:
•
•
•
•
Granjas de reproducción e incubación
integradas.
Crianza y desarrollo de aves de reemplazo.
Granjas para la producción de huevos de
consumo.
Granjas para la producción de pollos de
engorde.
En forma complementaria a las anteriores modalidades de producción, se han desarrollado las fábricas dedicadas a la elaboración de
alimentos avícolas, las plantas destinadas exclusivamente a la incubación comercial de huevos
fértiles y plantas para el procesamiento de pollo
de engorde y gallinas que han finalizado su ciclo
productivo. En Costa Rica las modalidades de la
empresa avícola que han alcanzado mayor grado de expansión son las de producción de huevos
18
para consumo y la de producción de pollos de engorde (broiler). En estos modelos de producción
normalmente se manejan 3 sistemas de explotación (Vaca, 2003):
•
•
•
•
•
Las diferencias entre ellos están en la forma
de hacer un control de la temperatura y la humedad
interna, según la ubicación geográfica (condiciones
meteorológicas locales), para garantizar las condiciones suficientes que permitan un hábitat óptimo
para las aves, con el fin de mantener un alto índice
de producción. Esta variable hace una diferencia
importante en las tasas de emisión de compuestos
químicos relacionados con olores molestos.
Existen distintos tipos de medidas que pueden implementarse para el control de los olores en
las granjas avícolas. Algunos de ellos obedecen al
sistema de manejo y operación desarrollado en el
galpón y otros a las medidas de índole nutricional.
Estas últimas son muy adecuadas por su efectividad en minimizar las emisiones, su facilidad de
incorporación en la rutina de manejo de la explotación y porque además resultan económicamente
viables, cuando no claramente favorables en ahorro de costos. Entre las medidas relacionadas con
el tipo de manejo están las basadas en la remoción
de la gallinaza (excretas) de la galera o del galpón,
de cada tres a cuatro días (Fernández, 2007). Sin
embargo, antes de implantar alguna medida, es
necesario primero conocer cómo se comportan las
emisiones para los diferentes tipos de manejo que
pueden darse en los galpones y así poder escoger la
decisión más eficiente para cada caso.
El presente estudio busca hacer un diagnóstico de cómo los distintos tipos de manejo en
el sector avícola afectan las emisiones de amoníaco y sulfuro de hidrógeno, reconocidos compuestos químicos relacionados con problemas
de olores molestos.
Tipo familiar.
Semiconfinamiento.
Confinamiento total.
Sistema de explotación de tipo familiar: se practica principalmente en áreas rurales y semiurbanas. En las casas se mantienen, en el patio o en
galerones, algunas gallinas y pollos para consumo
interno y así se complementa con carne y huevos
la dieta familiar. Los excedentes de los productos
no consumidos se venden para aumentar el ingreso del hogar (Vaca, 2003).
Sistema de explotación en semiconfinamiento:
implica un mayor grado de inversión inicial y de
tecnología comparado a la explotación de tipo familiar. Se practica con mayor frecuencia en sitios
donde el valor de la tierra no es muy elevado y se
cuenta con extensiones de terreno con pastos naturales, que pueden suplir, en parte, la alimentación
de las aves. Las construcciones que se emplean
para alojarlas durante la noche consisten, generalmente, en una caseta o galpón rodeado por un área
verde. El perímetro del área verde se delimita por
una cerca de alambre, que impide a las aves alejarse del sitio de confinamiento (Vaca, 2003).
Sistema de explotación en confinamiento total: las
aves permanecen confinadas bajo techo durante toda su vida. Con esto se pretende controlar,
hasta en sus menores detalles, los factores que
más influyen en la productividad de las aves, tales como la salud, la alimentación y el manejo del
potencial productivo (Vaca, 2003).
Este último sistema es uno de los más utilizados en los modelos de explotación intensiva de
Costa Rica, donde el tipo de caseta o galpón utilizado varía, los más comunes son los siguientes
tres tipos:
•
Sistemas de casetas de ambiente controlado.
Sistemas de casetas de ambiente
semicontrolado.
Sistemas de casetas abiertas.
Metodología
Para el estudio se escogieron distintas granjas que contaran con las principales modalidades
de operación más utilizadas en Costa Rica:
•
•
•
Granjas de reproducción.
Granjas para la producción de huevos para
consumo.
Granjas para la producción de pollos de
engorde.
Además, para cada modalidad de operación
se estudió las emisiones de los principales sistemas
de explotación intensiva, los cuales son:
•
•
Sistema de galpones de ambiente semicontrolado.
Sistema de galpones abiertos.
Tomando en cuenta los criterios mencionados, se hizo un diseño experimental, acorde con
los recursos disponibles para el estudio. Este contempló la visita a ocho granjas avícolas distribuidas en cinco provincias, con lo que se muestreó
un total de treinta y un galpones. La campaña de
muestreo abarcó de junio a setiembre del 2008.
En el cuadro 2 se muestra, de manera resumida,
el diseño experimental utilizado.
Para los muestreos de amoníaco y sulfuro
de hidrógeno, se utilizó un analizador multiparámetros automático, marca RAE, modelo Sentry
PGM-5010 MULTI-GAS MONITOR, el cual cuenta con sensores electroquímicos específicos con
una resolución de 1 ppmv. Antes de cada día de
muestreo se calibró el equipo empleando cilindros
de concentración certificada. Además, durante los
muestreos, después de cada 15 minutos de medición continua, se hizo una calibración del cero con
aire fresco para evitar saturar los sensores (SentryRae, 2002). Este equipo se colocó a una altura
no mayor a 10 centímetros con respecto al nivel
del lecho, debido a que el sulfuro de hidrógeno es
aproximadamente 1,54 veces más denso que el
aire en condiciones normales, por lo que tiende a
estar cerca del suelo.
Cada galpón seleccionado fue dividido en
una cuadrícula de ocho partes y se hicieron mediciones en el centro de cada cuadrícula en intervalos de 15 minutos, en la mañana de las 9.00 h a
Ir a contenido
Ir a contenido
19
Cuadro 3. Promedios obtenidos para el galpón VIIA
Cuadro 2. Identificación de los sitios de muestreo
Modalidad
Granja de
reproducción
Granja de
reproducción
Granja de
reproducción
Granja de pollos
de engorde
Granja de
producción
de huevos
(crecimiento
de gallina para
puesta)
Granja de
producción
de huevos
(crecimiento
de gallina para
puesta)
Identificación de granja
I
II
III
IV
V
VI
Granja de
producción de
huevos (gallina
ponedora)
VII
Granja de
reproducción
VIII
20
Identificación de galpón
Sistema de explotación
A
Abierto
B
Túnel
C
Túnel
D
Abierto
A
Enfriamiento evaporativo
B
Abierto
C
Abierto
A
B
C
D
A
Abierto
B
Abierto
C
Abierto
D
Abierto
E
Fogger
F
Abierto
G
Abierto
A
Jaula con fosa
B
Jaula con banda
transportadora de gallinaza
C
Galpón de tratamiento de la
gallinaza de VB
A
Abierto
B
Abierto
C
Abierto
D
Abierto
A
Jaula con fosa
B
Jaula con fosa
C
Jaula con fosa
D
Jaula con fosa
A
Jaula con fosa
B
Jaula con banda
transportadora de gallinaza
Cuadrícula
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Concentración promedio
de NH3 (ppm)
Concentración promedio
de H2S (ppm)
Tamaño de la muestra
Mañana
11 (1)
12 (1)
24 (2)
30 (12)
38 (3)
37 (5)
34 (3)
12 (2)
23 (1)
25 (4)
Mañana
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
Mañana
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
Tarde
20 (6)
13 (2)
22 (2)
29 (2)
16 (1)
22 (1)
29 (4)
26 (1)
46 (2)
26 (3)
Tarde
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
18 (32)
1 (1)
( ): desviación estándar del valor.
ND: no detectable, < 1 ppm.
las 12.00 h y en la tarde de las 13.00 h a las 16.00
h. De esta manera, se obtuvo un promedio de los
flujos de emisión. Además, se registraron las dimensiones de los galpones y variables meteorológicas locales como dirección y velocidad del viento, temperatura y presión barométrica ambiental.
Dentro de los galpones se registró la humedad y
la temperatura.
De los galpones muestreados entre las ocho
granjas, en tan solo un galpón el equipo registró
la presencia de sulfuro de hidrógeno en el aire
interno. Se dio para el galpón VIIA, el cual era
atípico a todos los muestreados en este proyecto,
ya que poseía un área extra utilizada como bodega, en donde se depositaba, en forma de montículos, la gallinaza conforme se iba recogiendo
dentro del sistema durante el ciclo de operación
del galpón. Estos montículos poseían un estimado
de cincuenta semanas y, con el fin de muestrear
el galpón por completo, se efectuaron mediciones
en esta misma área, se dividió en dos cuadrantes extra del galpón (cuadrantes 9 y 10) y, como
se podrá observar en los resultados, el sulfuro de
hidrógeno fue mesurable en el ciclo de la tarde.
Los resultados para este galpón en específico se
muestran en el cuadro 3.
En los cuadrantes 9 y 10, en el ciclo de la
tarde, a diferencia del de la mañana, el personal
de la empresa efectuó la remoción completa de
los montículos de gallinaza. Esto incluso generó,
para horas de la tarde, que en el cuadrante 9 se
registrase un pico de concentración máxima de
163 ppm de sulfuro de hidrógeno en el aire.
La presencia del sulfuro de hidrógeno en
este galpón, a diferencia de todos los demás medidos, se explica por el hecho de que la gallinaza,
al llevar cincuenta semanas de estarse acumulando y no haber sido tratada con el fin de eliminar
los microorganismos, permitió el desarrollo de
distintos procesos microbiológicos responsables
de degradar los compuestos sulfurados presentes
en las eyecciones de las aves, lo que produjo el
sulfuro de hidrógeno. Esta emisión se detectó solo
cuando se dio el proceso de extracción del montículo, porque esta sustancia química, al ser más
densa que el aire, se acumuló en los sectores inferiores de los montículos y que por la misma acción
mecánica de la remoción se dispersó el sulfuro de
hidrógeno al aire.
Ir a contenido
Tarde
8
8
8
8
8
8
8
8
40
8
Ir a contenido
21
Esta circunstancia
genera una acumulación
importante que provoca la
Concentración
Desviación
Tamaño de la
alta emisión de amoníaco.
promedio de NH3
estándar
muestra
Cuadrícula
(ppm)
En contraste, los galpones
de jaula con banda preMañana
Tarde
Mañana
Tarde
Mañana
Tarde
sentan una emisión mu1
7
19
3,16
2,70
7
7
cho más baja, debido a que
2
5
9
0,82
1,58
8
8
las excretas son constan3
9
11
2,06
2,60
7
7
temente removidas fuera
de este hacia una zona
4
4
14
0,64
2,30
8
8
de confinamiento para su
5
6
11
0,46
1,16
7
7
tratamiento. Los galpones
6
13
13
3,53
1,41
8
8
dedicados al tratamiento
de la gallinaza presentan
7
15
11
4,33
1,68
7
7
la siguiente emisión más
8
12
13
3,28
0,76
8
8
importante, debido al cúmulo de las excretas y a la
descomposición de las especies nitrogenadas. En
Para el caso del amoníaco, en el cuadro 4 de
el caso de los galpones tipo túnel, al ser de amresultados se observa una tendencia generalizada
biente controlado, están completamente cerrados
para todos los galpones, donde la concentración
y cuentan con abanicos de alta capacidad para popromedio del amoníaco es mayor por la tarde en
der controlar la temperatura interna, pero al misrelación con la mañana, y se dan los valores más
mo tiempo favorecen el gradiente de difusión del
altos en las horas más cercanas al medio día. Esto
amoníaco en el suelo hacia el ambiente interno, lo
se debe a la presencia de temperaturas más altas,
cual explica las altas emisiones observadas. Los
lo cual aumenta el flujo de emisión del amoníaco
sistemas de manejo por enfriamiento evaporativo
acumulado en los lechos por las excreciones de las
y el sistema “fogger” mostraron concentraciones
aves. Además, se determinó, para todos los casos,
intermedias, sin embargo, no son los tipos de malo independiente de esta tendencia del cuadrante
nejo más utilizados. Los sistemas de tipo abieren donde se haga la medición.
to mostraron los niveles más bajos, esto puede
En el cuadro 5 se observa cómo varía la
concentración de amoCuadro 5. Promedios obtenidos de acuerdo con el tipo
níaco de acuerdo con el
de confinamiento en el galpón
sistema de manejo (conConcentración promedio NH3
finamiento) utilizado. Los
Tipo de manejo
(± 0,3 ppm)
galpones de tipo jaula con
fosa presentaron la maAbierto
5,9
yor emisión, debido a que
Enfriamiento Evaporativo
8,9
las excretas son recolec“Fogger”
8,4
tadas en una fosa común
ubicada debajo de las hiTratamiento de la gallinaza
14,9
leras de jaulas, y no son
Jaula con banda
6,3
removidas durante la esJaula con fosa
15,5
tancia de las aves.
Cuadro 4. Concentraciones promedio de
amoníaco obtenidas para el galpón IA
Túnel
22
10,5
explicarse al estar los galpones
Figura 1. Distribución de los tipos de confinamiento
completamente abiertos en sus
costados (mallas), lo que permite una muy buena ventilación
natural por corrientes de aire.
Estos sistemas son de los más
utilizados por ser prácticos y de
bajo costo de mantenimiento;
para el estudio representaron
un 43 % de los sistemas evaluados entre las ocho granjas seleccionadas (figura 1).
Desde el punto de vista de
análisis de acuerdo con el tipo
de granja (cuadro 6), las de producción de huevos
para determinar si existe o no diferencia significapresentaron la mayor emisión de amoníaco, hecho
tiva entre las concentraciones de amoníaco obtenique se explica por la preferencia de estas a utilizar
das. En el cuadro 7 se resumen los resultados estasistemas de manejo de jaula con fosa, las cuales
dísticos del análisis de varianza aplicado.
poseen la emisión más importante de todas. En
Para ambos casos, se obtuvo que Fcalculado>
Fcrítico por lo que sí existe
diferencia
significativa
Cuadro 6. Promedios obtenidos de acuerdo con el tipo de granja
entre los sistemas de maConcentración promedio de NH3 (±
nejo y entre los tipos de
Tipo de granja
0,3 ppm)
granja, en cuanto a las
Engorde
4,6
concentraciones de amoníaco encontradas. Estas
Huevos
11,5
diferencias pueden expliReproducción
9,3
carse según lo discutido
anteriormente por las caun caso similar al anterior, pero opuesto, las granracterísticas de cada sistema de manejo de acuerjas de engorde mostraron los valores más bajos de
do con el tipo de granja, que poseen un impacto
amoníaco al preferir los sistemas de manejo abierimportante en las emisiones netas de amoníaco.
to en más del 90 % de los casos, los cuales tienen la
Finalmente, se hizo un estudio para deteremisión más baja del gas. Para las granjas de enminar si los flujos de emisión estaban de alguna
gorde, existe una combinación más variada de los
manera influenciados por la temperatura y humesistemas de manejo, por lo que presentaron una
dad relativa interior en el galpón, pues estos paconcentración intermedia.
rámetros se controlan muy bien en algunos sisteTanto a los datos logrados por tipo de sistema
mas de explotación con ambientes estabilizados.
como por tipo
Cuadro 7. Resultados del ANOVA de un factor
de
granja
se les aplicó
Parámetro
Valor de F obtenido
Valor de F crítico
Resultado
un análisis
Sí existe diferencia
Tipo de granja
3,8140
3,3541
estadístico
significativa
ANOVA de
Sí existe diferencia
Tipo de manejo
3,2109
2,5276
un
factor
significativa
Ir a contenido
Ir a contenido
23
A través de este modelo de regresión lineal
es posible conocer de forma rápida la presencia de
amoníaco dentro del galpón, utilizando la variable de temperatura interior.
Modelación de las emisiones
Para determinar el impacto de las emisiones
de amoníaco generadas por las granjas avícolas,
se utilizó un modelo de dispersión atmosférica
llamado AERMOD, el cual fue desarrollado por la
Agencia de Protección Ambiental de los Estados
Unidos (USEPA), con el propósito de evaluar la
distribución de concentraciones de contaminantes alrededor de una fuente de emisión puntual
o de área, tomando en cuenta características propias de la fuente y de la meteorología local.
A través del modelado de las emisiones se
puede establecer la distancia de la granja a la cual
las concentraciones de amoníaco son máximas y
podrían tener algún efecto perjudicial sobre la poE = 1,107 + 0,346*T
(3)
blación que habita en ese radio de acción. En la
figura 2, se muestra una gráfica en tres dimensioDonde:E = emisiones de amoníaco, ppm.
nes de los resultados arrojados por el modelo para
T = temperatura, °C.
el galpón V-C (cuadro 8), el cual presentó las mayores emisiones de amoníaco durante la etapa de
muestreos. En este caso, las
concentraciones máximas (alFigura 2. Modelado de la dispersión de las emisiones
rededor de 20 ppm) se alcande amoníaco para el galpón V-C
zaron entre los 10 y 20 metros
en la dirección predominante
del viento. Los resultados del
modelo fueron validados mediante mediciones perimetrales de amoníaco alrededor de
tres granjas seleccionadas (II,
VI, VII) y se encontró una concordancia aceptable.
No es posible establecer
una sola distancia recomendada para todos los casos,
pues esta depende del flujo
de emisión para cada tipo de
granja, de acuerdo con el sistema de explotación. Además,
están involucradas variables
24
meteorológicas,
las
Cuadro 8. Matriz de resultados de la modelación de inmisiones de amoníaco
cuales son propias de
(ppm) para el Galpón V-C utilizando el AERMOD.
cada lugar y exhiben
Coordenada X (m)
distintos
comporta -50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
mientos estacionales,
por lo que cada caso es
50
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
distinto. Sin embargo,
40
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
el modelo representa
30
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
una herramienta valio20
0
0
3,3
0
0
0
0
0
0
0
0
sa para evaluar el impacto de estas activida10
0
0,6 12,9 17,5 8,7
0,1
0
0
0
0
0
des sobre la calidad del
0
0,2
1,8 13,2
21
21,5 16,4 0,6
0
0
0
0
aire en sus alrededores.
-10
0,4
2,5 12,8 20,3 21,5 15,1 2,1
0,2
0
0
0
En ninguno de
los casos, los niveles
-20
0,6
3
11,8 18,6 19,9 13,7 2,8
0,4
0,1
0
0
máximos de amoníaco
-30
0,7
3,4 10,9 16,7 17,8 12,1 3,1
0,6
0,2
0
0
generados por el mode-40
0,9
3,6
10
15
15,8 10,7 3,3
0,8
0,2
0,1
0
lo exceden los límites
-50
1
3,7
9,2 13,5 14,1 9,5
3,3
0,9
0,3
0,1
0
establecidos por el Reglamento sobre Inmisión de Contaminantes Atmosféricos (Decreto n.º
30221-S); sin embargo, esta normativa está diseñada para evaluar calidad del aire y no niveles de
olor en particular. Si tomamos en cuenta que el
•
De los compuestos más importantes relarango de detección olfativa del amoníaco está encionados con olores emitidos en granjas
tre 5 y 50 ppm, es posible que en algunos casos se
avícolas, solo se encontró, en concentraciollegue a percibir el olor a distancias superiores a
nes significativas, la presencia de amonía50 metros, desde la granja. En el Reglamento sobre Granjas Avícolas (Decreto n.º 31088-S) se defico. Las emisiones de sulfuro de hidrógeno,
nen distancias de retiro para las instalaciones de
con los tipos de manejo estudiados, son poco
15 metros, con respecto a las líneas de colindancia
comunes y solo en casos especiales pueden
vecina y vías públicas (medido horizontalmente),
darse (retiro de los montículos). Sin embary 100 metros en el caso de establecimientos de sago, en esas ocasiones (caso del galpón VIIA)
lud, educativos y de adultos mayores. Este criterio
pueden presentarse picos importantes con
no toma en cuenta los distintos flujos de emisión
concentraciones relativamente altas que
que pueden encontrarse de acuerdo con el tipo de
podrían generar molestias tanto a trabajamanejo, ni tampoco la meteorología local donde el
dores como a vecinos.
arrastre del viento determina las distancias a las
•
De forma general, los picos de emisión de
cuales podría observarse afectación alguna. Por
amoníaco se observan en horas cercanas
esta razón, las distancias establecidas en el reglaal mediodía, cuando las temperaturas ammento podrían ser suficientes en algunos casos y
bientales promedio son mayores.
en otros no. El uso de modelos de dispersión at•
El análisis estadístico de tipo ANOVA de
mosférica podría ayudar a establecer una distanun factor nos confirma la existencia de una
cia adecuada en una forma más objetiva.
diferencia significativa en las emisiones de
Coordenada Y (m)
El análisis de los datos se hizo a través de estudios
de correlación y regresión múltiple lineal. Este tipo
de análisis indica el grado de relación simultáneo
entre dos variables, aunque no exista distinción
entre la variable independiente y la dependiente,
lo que permite obtener una expresión matemática
que las asocie (Pérez, 2008). Como resultado, se
encontró una fuerte correlación entre la temperatura y la concentración de amoníaco, al obtenerse
coeficientes de correlación superiores a 0,90; por
otro lado, la humedad relativa no mostró correlación alguna (R < 0,5). Es claro que la temperatura
juega un papel fundamental en los flujos de emisión, pues está relacionada con un aumento en las
tasas de volatilización del amoníaco, y en la aceleración de cinéticas de descomposición de materia
orgánica. Aplicando una regresión lineal para los
datos de temperatura y concentración de amoníaco se obtuvo la siguiente relación:
Conclusiones y
recomendaciones
Ir a contenido
Ir a contenido
25
•
•
•
•
26
amoníaco, de acuerdo con el tipo de granja y
con el tipo de manejo.
De los tipos de manejo estudiados, se encontró que las jaulas con fosa presentaron las
emisiones más importantes de amoníaco,
mientras los sistemas abiertos mostraron las
más bajas. En todos los casos influyen factores importantes como la cantidad y el tiempo de apilamiento de las excretas dentro del
galpón, la temperatura, así como el grado de
ventilación, ya sea natural o forzada.
Si se analiza la información de acuerdo con
el tipo de granja estudiada, las granjas de
producción de huevos poseen las emisiones
más importantes, debido a su mayor uso
de sistemas de manejo tipo jaula con fosa.
Mientras, las granjas de engorde presentaron las emisiones más bajas por la aplicación, casi en su totalidad, de sistemas
de manejo abierto, los cuales son de baja
emisión.
Es importante, también, evaluar el factor
económico-productivo a la hora de escoger
un sistema u otro como ideal en su aplicación, y no solo tomando en cuenta su capacidad de emisión de compuestos químicos
relacionados con olores.
La fuerte correlación de las emisiones con
la temperatura nos dice que podemos utilizar este parámetro para controlar de alguna manera las emisiones, como una opción
entre muchas, para evitar tener problemas,
en el nivel perimetral, por olores.
•
•
•
La ausencia generalizada del sulfuro de hidrógeno nos indica la necesidad de explorar
otros compuestos químicos que estén relacionados con los malos olores característicos de las granjas avícolas, principalmente
compuestos orgánicos volátiles.
El uso de modelos de dispersión atmosférica es clave para establecer las distancias
mínimas de retiro con respecto a la población, para minimizar el impacto de estas
actividades.
En una siguiente etapa de investigación
se buscará determinar la influencia del
tipo de lecho o cama en las emisiones de
amoníaco, partículas y compuestos orgánicos volátiles.
Referencias
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(MTD). España: INPROVO.
Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. (2006)
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carne y puesta. Madrid: MAPA.
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comportamiento y de la salud. México D. F.: Cengage
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RAE SYSTEMS, Inc.
USEPA. (2001) Emissions from animal feeding operations.
Estados Unidos: USEPA.
Vaca, L. (2003) Producción Avícola. San José: EUNED.
Wark, K. (2008) Contaminación del Aire: Origen y Control.
México: Limusa.
Determinación de emisiones
de metano en tres embalses
hidroeléctricos en Costa Rica
Jorge Herrera, José F. Rojas, Susana Rodríguez,
Antonieta Rojas y Víctor H. Beita
J. Herrera ([email protected]), J. Rojas ([email protected]), A. Rojas (unaqm@
yahoo.com) y V. Beita ([email protected]) son investigadores en el Laboratorio
de Análisis Ambiental de la Escuela de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional,
Heredia, Costa Rica. S. Rodríguez ([email protected]) es investigadora en la Universidad de Costa Rica.
Resumen
Se midieron los flujos
de las emisiones de metano
(CH4) generados a través de
la interfaz aire-agua en tres
embalses hidroeléctricos en
Costa Rica (Brasil, Nuestro
Amo y Lago Cote), durante
tres años (2009-2011), utilizando la técnica de la cámara estática flotante. Las
muestras fueron tomadas
durante una semana, tanto
de día como de noche, a través de cuatro campañas cada
año. Para la determinación
de los flujos de metano, la
superficie del agua de cada
embalse se dividió en cuadrículas de 4 x 4 igualmente espaciadas. Durante este
período, los flujos de emisión
de CH4 mostraron valores
promedio que oscilaron así:
entre 759 y 4282 en el embalse Brasil, entre 77 y 733
en el embalse Nuestro Amo
Abstract
The emission fluxes of
methane (CH4) across airwater interface were measured in three hydroelectric
dams in Costa Rica (Brasil, Nuestro Amo and Cote
Lake) during three years
cycle (2009-2011), using
the floating static chamber
technique. Samples were
taken during one week, both
day and night time, through
four campaigns per year.
For the methane flux determination, the water surface
was divided in a 4x4 grid
equally spaced. During this
period, CH4 fluxes showed
average values that ranged
from 759 - 4282 (Brasil),
77 - 733 (Nuestro Amo) and
10,9 - 44,2 mg CH4 m-2 d-1
(Cote Lake), respectively.
The fluxes of CH4 showed
both strong seasonal and
diurnal variations. CH4
Ir a contenido
Ir a contenido
Introducción
E
n diferentes partes del mundo, se
están realizando esfuerzos para establecer políticas orientadas al desarrollo de inventarios de emisiones de gases
de efecto invernadero (GEI) cada vez más
precisos, para cada uno de sus sectores productivos, como base para determinar el potencial real de mitigación por sector y así
poder priorizar de mejor forma el desarrollo de proyectos de reducción de emisiones
(Bambace et al., 2007). El sector energético
es uno de los más importantes, debido a la
magnitud de sus emisiones (IPCC, 2010).
En Costa Rica, el sistema eléctrico depende
en gran parte de fuentes “limpias” renovables como la energía hidroeléctrica, lo cual
deja el uso de combustibles fósiles para cubrir los picos horarios de mayor demanda y
la época seca. El sistema eléctrico nacional a
diciembre del 2011 tenía una capacidad instalada efectiva de 2590 MW, de los cuales un
27
y entre 10,9 y 44,2 mg CH4
m-2 d-1 en Lago Cote. Los flujos de CH4 mostraron fuertes
variaciones tanto estacionales como diurnas. Las tasas
de emisión de CH4 resultaron ser mayores durante la
época seca, y las relaciones
entre flujos nocturnos de
metano con respecto a los
diurnos aumentaron de 0,35
a 0,72 en Brasil y de 0,43 a
0,64 en Nuestro Amo, en
esa temporada. Los flujos de
emisión de CH4 se correlacionaron positivamente con la
temperatura del suelo, el nivel freático y las concentraciones de clorofila en el agua.
Palabras clave: flujos de
metano, embalses hidroeléctricos, Costa Rica.
Ana R. Ramírez. Lago Arenal.
28
emission rate was highest in dry season and there
was a significant difference
for CH4 emissions between
day and night, the ratios
between nighttime to daytime methane flux increased
from 0,35 to 0,72, 0,43 to
0,64 for Brasil and Nuestro
Amo, respectively in this
season. CH4 emission was
correlated positively with
soil temperature, water table and chlorophyll in water
concentrations.
Keywords: Methane Fluxes,
Hydroelectric dams, Costa
Rica.
65 % corresponde a plantas hidroeléctricas,
un 21 % a plantas térmicas, un 8 % a plantas geotérmicas, un 5 % a plantas eólicas y
un 1 % a biomasa (ICE, 2012).
Sin embargo, muchos autores han argumentado que los embalses hidroeléctricos, especialmente en las zonas tropicales,
no son tan “limpios”, en materia de huella
de carbono, como se consideraba anteriormente (Fearnside, 2002; St. Louis et al.,
2000). Estudios recientes han demostrado
que las emisiones de CH4 de los embalses
hidroeléctricos tropicales pueden comprender una fracción nada despreciable del metano generado antropogénicamente (Fearnside, 2004; Bambace et al., 2007).
El metano es uno de los principales
gases traza atmosféricos, el cual contribuye de manera significativa (15 %) al calentamiento global, debido a su forzamiento
radiativo positivo. En
general, las emisiones
de CH4 de los embalses y
humedales dependen de
una amplia gama de factores geográficos, geofísicos, bioquímicos, entre
otros (Duchemin et al.,
2000; Melack et al., 2004;
Whalen, 2005). El metano es producido por metanógenos, un grupo de
bacterias anaerobias que
requieren un potencial
redox muy bajo, el uso
de CO2, H2 o acetato, y
se basan en un conjunto
común de enzimas para
la descomposición de
materia orgánica. En los
embalses tropicales, las
principales fuentes de
materia orgánica son la vegetación original que
se inunda, así como la materia orgánica alóctona y autóctona. La materia orgánica alóctona es
aquella que se encuentra disuelta y particulada,
barrida de las costas vecinas y cuencas de drenaje. La materia orgánica autóctona es la biomasa
que crece dentro del propio depósito. La cantidad
de carbono alóctona es significativamente mayor
en los embalses que en los cuerpos de agua naturales, debido a su velocidad de flujo más grande
(Bambace et al., 2007).
Los flujos de CH4 en la superficie del embalse, especialmente a través de burbujeo, son más
pequeños en aguas más profundas, ya que tienen
una mayor probabilidad de ser oxidados antes de
llegar a la interfaz agua-aire (Keller y Stallard,
1994; Joyce y Jewell, 2003). Los embalses tropicales grandes y profundos suelen presentar patrones de estratificación térmica, lo que evita que el
agua se mezcle y difunda entre las aguas profundas y las poco profundas. Esta situación favorece
un perfil de concentración de CH4 que aumenta
rápidamente con la profundidad hasta que se alcanza el nivel de saturación local. Los perfiles de
concentración de metano pueden diferir de un depósito a otro, o incluso dentro del mismo depósito.
Esta variabilidad depende de la cantidad de materia orgánica inundada, las entradas alóctonas y
las condiciones redox del agua. Las concentraciones de CH4 también fluctúan en el tiempo, de manera que se muestran correlaciones significativas
con las variaciones en las variables climáticas y
el tiempo, como la temperatura y la precipitación
(Nozhevnikova et al., 1997; Lima, 2005).
El objetivo del presente trabajo es medir los
flujos de las emisiones de metano, en tres embalses hidroeléctricos diferentes en Costa Rica, con
el fin de analizar las variaciones espaciales y temporales, así como el posible efecto de la calidad de
las aguas, que alimentan los embalses, sobre las
emisiones de metano.
Materiales y métodos
Muestreo de campo
Se seleccionaron tres embalses hidroeléctricos de acuerdo con su naturaleza, patrón de uso
de suelo en las áreas cercanas al embalse, tipo y
calidad química del cuerpo de agua que alimenta
el embalse, entre otros. A continuación se detallan los embalses estudiados:
•
•
•
Embalse hidroeléctrico Brasil (9°56’46,06
“N, 84°13’22,68” W): se ubica en la localidad
de Brasil de Santa Ana, San José. Cuenta
con un volumen útil de 540 000 m3, para un
caudal de diseño de 38 m3/s.
Embalse hidroeléctrico Nuestro Amo
(9°56’21,20 “N, 84°15’58,30” W): utiliza las
aguas del río Ciruelas (1 m3/s), las cuales
desvía al río Segundo (ambos ríos urbanos
con altos niveles de contaminación), a través de dos canales y dos túneles, con una
longitud total de conducción de 2,7 km. La
planta tiene un flujo máximo, a través de
sus turbinas de 5,5 m3/s y una capacidad
instalada de 7,5 MW.
Embalse
hidroeléctrico
Lago
Cote
(10°34’57,91 “N, 84°54’24,34” W): depósito de agua natural situado en la provincia
de Alajuela, cantón 15 Guatuso, distrito
03 Cote y en la provincia de Guanacaste,
cantón 08 Tilarán, distrito 07 Arenal. El
proyecto aprovecha las aguas del lago de
Cote. La potencia en bornes del generador
es 6 300 KW, para una caída neta media de
89,5 m y un caudal nominal de 8,00 m3/s.
La generación anual promedio se estima
en 13,17 GWh.
Estos embalses fueron muestreados de
enero de 2009 a mayo de 2011, tanto durante la
estación seca (de diciembre a abril) como en la
estación lluviosa (de mayo a noviembre) de cada
Jorge Herrera, José F. Rojas, Susana Rodríguez, Antonieta Rojas y Víctor H. Beita
Determinación de emisiones de metano en tres embalses hidroeléctricos en Costa Rica
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29
año. Las muestras fueron tomadas durante el
día y la noche por una semana, al menos cuatro
veces al año. Para la medición de los flujos de
metano, la superficie del agua se dividió en cuadrículas de 4 m x 4 m igualmente espaciadas.
Los flujos de metano se determinaron utilizando
la técnica de la cámara estática flotante. Las cámaras se construyeron usando un tubo de cloruro de polivinilo cilíndrico opaco con un diámetro
medio de 36 cm y una altura efectiva de 50 cm.
Cada cámara estaba equipada con un ventilador
accionado por una batería seca ubicada en la
parte superior de la cámara, para asegurar una
mezcla adecuada del aire dentro de la cámara,
y un pequeño puerto de muestreo lateral para
tomar las muestras.
Usando una jeringa de plástico de 12 ml a 0,
10, 20 y 30 min, se tomaron cuatro muestras del
aire acumulado en el interior de la cámara y se colocaron en un tubo de vidrio al vacío de 10 ml. Durante cada toma de muestra se midió la temperatura
del aire dentro de la cámara y se registró tanto la
temperatura del agua como la presión barométrica.
Todas las muestras fueron transportadas al laboratorio en una hielera y guardadas en el refrigerador
para ser analizadas al día siguiente a más tardar.
Los flujos de metano J (mg CH4 m–2 h–1) se determinaron empleando la siguiente ecuación:
J = dc M P T0 H1
dt V0 P0 T
(1)
Donde dc/dt (mol h-1) es la tasa de cambio
de la concentración; M (mg mol-1) es la masa molar del CH4; P (Pa) es la presión atmosférica en el
sitio de muestreo; T (K) son la temperatura absoluta registrada durante el tiempo de muestreo;
V0 (m3), P0 (Pa), T0 (k) es el volumen molar, la
presión atmosférica y la temperatura absoluta a
condiciones estándar, respectivamente; H (m) es
la altura de cámara sobre la superficie del agua.
30
Análisis químico
Las muestras se analizaron usando un cromatógrafo de gases Agilent 7890A equipado con
un puerto de inyección, un detector de ionización
de llama (FID) operado a 200 ºC y una columna
capillar tipo PLOTQ. La temperatura del horno
de la columna fue mantenida a 55 ºC y se utilizó
N2 como gas portador a una velocidad de flujo de
30 ml min-1.
Para la cuantificación de las muestras se
empleó una curva de calibración, utilizando cilindros de gas de concentraciones estándar certificados (marca Scott) de metano (0,5, 1, 4, 10 y 15
mmol/mol). El límite de detección para el metano
fue de 1 mg/m2d. La tasa de aumento de CH4 en
el aire dentro de la cámara se calculó a partir de
una regresión lineal, con el cambio de la concentración de gas dentro de la cámara en función del
tiempo. Se hicieron correcciones para la temperatura y la presión.
Toma de muestras de agua y análisis
químicos
En los tres embalses hidroeléctricos, se tomaron muestras de agua compuestas en el tiempo a volumen constante. Una submuestra de
500 ml se filtró al vacío, utilizando un filtro de
fibra de vidrio de 47 mm marca GF/C Whatman,
especial para el análisis de clorofila. Los filtros
fueron refrigerados a -20 ºC hasta su extracción
con acetona al 90 %, durante 24 horas. El extracto obtenido se analizó con un espectrofotómetro
UV-Visible (Marker et al., 1980). Las temperaturas del aire y el agua se midieron con un termómetro digital. El oxígeno disuelto, el pH, la
demanda química de oxígeno y la demanda bioquímica de oxígeno también fueron analizados
en muestras de agua.
Los datos meteorológicos fueron recolectados
in situ, simultáneamente con las mediciones de
flujo. La temperatura del aire dentro de las cámaras se midió con un termómetro introducido en las
cámaras. Las temperaturas del sedimento a los 0
cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm y 40 cm (por debajo de
la superficie del sedimento) se determinaron con
cuatro termómetros terrestres insertados en las
profundidades correspondientes. La temperatura
del agua se determinó mediante un termómetro de
tabla utilizando una regla adyacente a cada cámara (Nakano et al., 2000; Zhu y Sun, 2005).
Análisis estadístico
El valor de los flujos de CH4, la temperatura
del suelo, clorofila a, DQO, DBO, OD y pH para
cada zona se calcularon promediando las seis repeticiones para cada día de muestreo. El test de
Mann-Whitney U fue utilizado para determinar si
existían diferencias en los flujos instantáneos de
CH4 entre microzonas. Los análisis de varianza
(ANOVA), en los que cada campaña de muestreo
se trató como una variable independiente, se utilizaron para probar si existen diferencias significativas tanto en los flujos de CH4 como en los factores
ambientales. Se utilizó el análisis de correlación
de Spearman Rho, con el fin de evaluar si existen
correlaciones significativas entre los flujos instantáneos de CH4, los factores ambientales y las características tanto del suelo como del agua de cada
embalse hidroeléctrico. Adicionalmente, se utilizaron los análisis de regresión lineal y regresión
lineal multivariado para cada embalse hidroeléctrico, con el objetivo de poder determinar los flujos de emisión de metano en términos de ciertas
variables ambientales, tratadas como variables
independientes. El efecto de una cierta variable se
consideró significativo para p < 0,05 y extremadamente significativo para p < 0,01.
Los valores de los flujos de metano (media
± desviación estándar), medidos en cada una de
las campañas de muestreo ejecutadas en los tres
embalses hidroeléctricos, se muestran en la tabla
1. Los flujos de CH4 mostraron valores promedio
que oscilaron entre 759-4282, 77-733 y 10,9-44,2
mg CH4 m-2 d-1 para los embalses Brasil, Nuestro
Amo y Lago Cote, respectivamente. Durante el
período de estudio, el flujo de emisión de metano
registrado para el embalse de Lago Cote (media:
(28,6 ± 0,5) mg CH4 m-2 d-1) fue significativamente menor que los registrados para los embalses
de Brasil (media: (2 570 ± 195) mg CH4 m-2 d-1,
p = 0,005) y Nuestro Amo (media: (371 ± 32) mg
CH4 m-2 d-1, p = 0,005). Lo anterior puede obedecer, ente otras variables, a la calidad química y
los niveles de contaminación de las aguas de los
ríos que abastecen dichos embalses. Al comparar
los resultados obtenidos con los valores de flujos de emisión reportados para otros embalses
hidroeléctricos, localizados en zonas tropicales
(tabla 2), se puede observar que los resultados se
encuentran en el mismo orden de magnitud para
los embalses de Nuestro Amo y Lago Cote. En el
caso del embalse Brasil, las emisiones obtenidas
fueron mayores a las registradas, lo que puede
deberse a la alta carga de materia orgánica contenida en las aguas superficiales que abastecen
dicha planta hidroeléctrica.
Durante las campañas de muestreo realizadas, se observaron variaciones estacionales similares en los flujos de CH4 medidos para los embalses de Brasil, Nuestro Amo y Lago Cote. Los
flujos de CH4 aumentaron durante la época seca
y alcanzaron su valor máximo en temporada de
marzo-abril para luego disminuir conforme avanzaba la época lluviosa. Por ejemplo, los flujos de
CH4 variaron de 3729 a 1411 mg CH4 m-2d-1 para
el embalse de Brasil, de la época seca a la lluviosa
(tabla 1). La variación estacional de los flujos de
CH4 en este estudio fue controlada tanto por la
tasa de cambio de la tabla de agua de los embalses como por la temperatura del suelo. Los flujos
de metano mostraron correlaciones positivas significativas con todas las temperaturas del suelo,
a excepción de la temperatura del suelo para la
Ir a contenido
Ir a contenido
31
32
y = 0,0710.325 x
(R = 0,714, p = 0,018)
2
y = 0,04910,108 x
(R = 0,679, p = 0,006)
y = 0,0350.241 x
(R = 0,595, p = 0,03)
2
y = 0,724ln x + 0,265
(R2 = 0,846, p = 0,044)
CH4 (y)
2
Profundidad de la tabla
de agua
Temperatura del
sedimento
Temperatura del agua
(x)
Chl a (x)
Flujos de
metano
Tabla 3. Ecuaciones de regresión significativa (p < 0,05) para predecir los flujos de metano
generados en los embalses hidroeléctricos muestreados
Este estudio
2 570
Brasil (Costa Rica)
Este estudio
371
Nuestro Amo (Costa Rica)
Este estudio
29
Lago Cote (Costa Rica)
Abril et al., 2005
40
Nam Leuk (Laos)
Dos Santos et al., 2006
192
Tucurui (Brasil)
Dos Santos et al., 2005
240
Miranda (Brasil)
Referencias
Flujo mg CH4 m-2 d-1
Embalse
Tabla 2. Flujos de metano registrados para algunos embalses hidroeléctricos localizados en zonas tropicales
16,2
31,9
44,7
22,9
5,1
22,6
42,1
83,5
32,5
127
64,7
671
3604
1374
1207
824
725
Desviación
estándar
1005
11,0
1,0
3,0
5,1
5,0
9,0
59,9
229
43,0
218
18,0
98
324
2932
670
117
976
Mínimo
3218
46,0
96,0
182,0
103
18,0
82,0
204,5
1027
95,0
987
171,0
1436
4883
6717
2895
2970
4709
Máximo
5216
19,6
33,4
26,7
44,2
10,9
36,9
121,4
659
77,3
542
94,8
733
2265
4095
1208
759
2811
Promedio
4282
135
138
125
117
132
125
71
68
64
77
70
73
55
50
51
49
Período
Embalse
N
37
55
Lluvia
2010
Seca
2010
Lluvia
2009
Seca
2009
Seca
2010
Lluvia
2010
Seca
2011
Lluvia
2011
Seca
2009
Lluvia
2009
Seca
2010
Lluvia
2010
Seca
2011
Lluvia
2011
Seca
2009
Lluvia
2009
Lago Cote
Nuestro Amo
Brasil
Tabla 1. Valores promedios, máximos y mínimos para los flujos de metano (mg CH4 m-2 d-1)
generados en tres embalses hidroeléctricos de Costa Rica (2009-2010)
Seca
2011
Lluvia
2011
capa de superficie (tabla 3). El flujo de metano y
la temperatura del suelo se correlacionaron positivamente en todas las represas hidroeléctricas
con un patrón de orden exponencial. Estos resultados pueden reflejar el control de los procesos
microbianos sobre los flujos de emisión de CH4, ya
que, durante la época seca, las tablas de agua se
encontraban más cerca de la superficie del suelo
la mayor parte del tiempo, lo cual creó probablemente un entorno bueno para la ocurrencia de los
procesos de reducción. Las mayores temperaturas del suelo, debajo de la tabla media del agua,
durante la época seca, pueden haber promovido
una mayor actividad metanógena, fenómeno que
fue reportado por Wagner et al. (2007), y, por lo
tanto, aceleraron las emisiones de CH4.
Los flujos de metano en los embalses Brasil
y Lago Cote mostraron una clara variación diurna
(figura 1). Asimismo, registraron un incremento
sostenido desde tempranas horas de la mañana y
alcanzaron un pico cerca
del mediodía para disminuir por la tarde. Tales flujos de metano en estos dos
embalses mostraron marcadas variaciones durante
el día, en comparación con
los valores registrados en
horas de la noche; así, por
ejemplo, durante la noche
se obtuvieron valores de
alrededor de 52 % de los
registrados bajo condiciones de luz para Brasil
y aproximadamente un
21 % para el Lago Cote.
En ambos casos, los flujos
de emisión de CH4 más altos coincidieron con picos
similares en la temperatura tanto del aire como
del agua (tabla 3), y los
flujos registraron variaciones consistentes con los
cambios en la tabla de agua, lo que indica que las
temperaturas altas y las tablas de agua profundas
propician el incremento en los flujos de metano.
Durante la época lluviosa, las variaciones
registradas entre los flujos nocturnos y diurnos
fueron menores, mostraron valores de 72 y 70 %
para los embalses Brasil y Nuestro Amo, respectivamente. Durante la época seca, las relaciones
entre dichos flujos (nocturnos/diurnos) disminuyeron de 72 hasta 35 % y de 70 a 46 % para los
embalses Brasil y Nuestro Amo, respectivamente.
Las diferencias entre los valores de flujo
de metano registrados en los tres embalses hidroeléctricos pueden ser resultado de una combinación de diferentes variables que incluyen, entre
otras, la composición química del agua superficial que alimenta cada embalse. Por ejemplo, el
análisis del agua, realizado en forma simultánea
al muestreo de flujos de metano, reveló que las
Ana R. Ramírez. Lago Arenal
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33
Figura 1. Variación diurna en los flujos de metano (mg CH4 m-2 d-1)
medidos en los embalses Brasil y Lago Cote
A. Baltodano. Planta hidroeléctrica Brasil
Figura 2. Concentraciones de clorofila a obtenidas para los embalses hidroeléctricos muestreados
34
muestras tomadas en el embalse Brasil contienen
la mayor concentración de Chl a (10,4 mg/m3) (figura 2). Se registraron relaciones positivas significativas entre los flujos de emisión de CH4 y las
concentraciones de Chl a en todos los embalses
estudiados, lo que indica que la alta producción
de algas puede contribuir al incremento en los
flujos de emisión de CH4, y que la materia orgánica autóctona recién producida puede servir de
sustrato para la metanogénesis (Huttunen et al.,
2002). Estos resultados concuerdan con estudios
previos realizados en lagos y embalses, especialmente en aguas poco profundas y altamente productivas (Huttunen et al., 2002).
Las concentraciones de clorofila a y DBO registradas en los embalses variaron drásticamente
durante el año, de 3,6 a 17,3 mg l-1 para clorofila a y
de 32 a 105 mg O2 l-1 para la DBO, de la época seca
a la lluviosa, respectivamente, en el embalse Brasil. El análisis de correlación mostró que no existía
ninguna relación significativa entre las emisiones de
CH4 y el pH del agua (r =
0,556, p > 0,05) o la DBO y
DQO (R = 0,213, 0,197, p >
0,05), lo que indica que estas variables afectan muy
débilmente la variación
de las emisiones. Por otra
parte, los flujos de metano
mostraron una correlación significativa con las
concentraciones de sólidos
totales (tabla 3). Algunos
estudios han demostrado
que los sedimentos superficiales en los depósitos de
agua, a menudo se resuspenden y se mezclan en el
agua, debido a las corrientes y olas inducidas por el
viento, lo que conduce a
un transporte por impulsos de compuestos reducidos, nutrientes y, muy probablemente, también de
metano, a la columna de agua (Spagnoli y Bergamini, 1997; Bussmann, 2005). La resuspensión de
sedimentos aumenta fuertemente el consumo de
oxígeno a través de la oxidación de compuestos reducidos en suspensión (Laima et al., 1998), lo cual
limita en gran medida la velocidad de oxidación de
CH4 (Bussmann, 2005).
Conclusiones
De los resultados se puede concluir que varios
parámetros ambientales, tanto químicos como físicos, pueden afectar los flujos de emisiones de metano de embalses hidroeléctricos. De esta forma, la
temperatura del suelo, el nivel de la tabla de aguas,
la concentración de la clorofila a y los sólidos totales
muestran altas correlaciones positivas con los flujos
de metano medidos en los embalses de Costa Rica.
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35
[Fecha de recepción: setiembre, 2013. Fecha de aprobación: noviembre, 2013.]
También, estos parámetros tienen un comportamiento estacional similar a los flujos de metano; por
ejemplo, en la estación seca, tanto dichos parámetros como los flujos son más altos que en época de
lluvias. Estos resultados deben tenerse en cuenta al
considerar el uso de embalses hidroeléctricos como
una opción para reducir las emisiones de gases de
efecto invernadero, ya que los flujos de metano pueden ser muy significativos en función de la calidad
del agua que ingresa al embalse.
Agradecimientos
Los autores expresan su agradecimiento a
la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, por el
apoyo logístico y financiero para la realización de
las actividades de muestreo en los embalses hidroeléctricos seleccionados.
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Modelos alométricos para
la estimación de biomasa y
carbono en Alnus acuminata
William Fonseca, Laura Ruiz,
Marilyn Rojas y Federico Alice
W. Fonseca, ingeniero forestal, es director de la Escuela de Ciencias Ambientales de la
Universidad Nacional (Costa Rica) ([email protected]). L. Ruiz (lauraruizcespedes@
gmail.com), M. Rojas ([email protected]) y F. Alice ([email protected]) son ingenieros
forestales e investigadores en esa misma unidad académica.
Resumen
Para cuantificar el
potencial de las plantaciones forestales como mitigadoras del cambio climático,
se necesita información de
la biomasa total y de su ritmo de crecimiento. Estudiar
la dinámica de la biomasa
es una actividad compleja
y costosa, según el método
utilizado. El objetivo principal de esta investigación fue
construir modelos alométricos para estimar la biomasa
en los diferentes componentes del árbol (hojas, ramas,
fuste y raíz) y en el árbol
completo, para Alnus acuminata (Kunth), en Costa
Rica. Adicionalmente, se
desarrollaron modelos para
estimar la biomasa y el carbono en árboles por hectárea
y para la biomasa y el carbono totales (árboles + vegetación herbácea + necromasa).
Abstract
In order to quantify
the climate change mitigation potential of forest plantations, information on total biomass and its growth
rate is required. Depending
on the method used, the
study of the biomass behavior can be a complex and expensive activity. The main
objective of this research
was to develop allometric
models to estimate biomass
for different tree components (leaves, branches,
stem and root) and total
tree biomass in Alnus acuminata (Kunth) in Costa
Rica. Additionally, models
were developed to estimate
biomass and carbon in trees
per hectare and for total
plant biomass per hectare
(trees + herbaceous vegetation + necromass). To construct the tree models, 41
Ir a contenido
Ir a contenido
Introducción
E
l calentamiento global, producto del incremento en las emisiones de gases de
efecto invernadero (GEI) de origen antrópico (uso de combustibles fósiles y cambio
de uso de la tierra, principalmente), es uno de
los problemas más importantes que enfrenta
la humanidad. Las emisiones se incrementaron 3,5 veces desde 1950 hasta los años noventa, una cantidad aproximada de 6,2 000
000 de toneladas de CO2 por año (IPCC, 2007;
Ravindranath y Ostwald, 2008; Streck, Sullivan, Janson y Tarasofsky, 2008).
Los bosques naturales y las plantaciones forestales aumentan cada día su importancia en la mitigación del cambio climático porque regulan el ciclo global del
carbono (IPCC, 2007; Bonan, 2008; Liu, Zhao,
Si Wang, Biao Lin y Quan Rao, 2008; Basu,
2009). Estos ecosistemas capturan el dióxido
de carbono (CO2) atmosférico y lo fijan en su
biomasa. Las plantaciones en el trópico, por
37
Se evaluaron 41 parcelas
distribuidas en 7 sitios y se
extrajeron 47 árboles con un
diámetro entre 4,5 y 44,5
cm. En los modelos seleccionados para el fuste, la raíz y
la biomasa total del árbol se
logró un r2 > 93,87 %, mientras que para las hojas y las
ramas un r 2 de 88 %, en los
modelos para la biomasa y/o
el carbono en árboles y en
total por hectárea el r2 fue >
99 %. El factor de expansión
de biomasa promedio fue de
1,22 para biomasa aérea y
de 1,43 para la relación biomasa aérea total - biomasa
de raíz. La fracción de carbono en la biomasa vegetal
varió entre 32,9 y 46,7 % y
el porcentaje de carbono en
el suelo fue de 3 %.
sampling plots were evaluated in 7 sites from which
47 trees with a diametric
from 4.5 to 44.5 cm were
selected to be harvested. In
the selected models for the
stem, root and total tree
biomass, a r 2 > 93.87 % was
accomplished, while the r
2
aj for leaves and branches
was 88 %. For the biomass
and carbon models for total
trees and total plant biomass per hectare the r2 was
> 99 %. Average biomass
expansion factor was 1.22
for aboveground and 1.43
for total biomass (when
the root was included). The
carbon fraction in plant biomass varied between 32.9
and 46.7 % and the percentage of soil carbon was 3 %.
Palabras clave: Alnus acuminata, biomasa, cambio
climático, fijación de carbono, modelos alométricos.
Keywords: Alnus acuminata, allometric models, biomass, carbon fixation, climate change.
L. Ruíz. Plantación de jaúl, Costa Rica
38
su velocidad de crecimiento, poseen mayor capacidad de fijación de carbono y brindan otros
servicios ecosistémicos (Salinas y Hernández,
2008; Vallejo, 2009; Fonseca, Navarro, Alice y
Rey-Benayas, 2012; Balmaceda, 2012).
Sin embargo, el Protocolo de Kioto, a
través del mecanismo de desarrollo limpio
(MDL), establece largos, complicados y costosos procedimientos, lo que sumado a la falta
de métricas de carbono y a la existencia de
muchas barreras hace difícil que el sector forestal pueda ingresar a los mercados de carbono (Salinas y Hernández, 2008). Ante las dificultades del MDL, los países tropicales tienen
una nueva opción para obtener ingresos por el
carbono almacenado, mediante el programa
REDD+ (reducción de emisiones por deforestación y degradación de bosques). Costa Rica
ha liderado esta iniciativa y cuenta con la propuesta Readiness R-PP Costa Rica, presentada al Forest Carbon Partnership Facility
(FCPF) (Costa Rica, 2010). Para desarrollar
esta propuesta y alcanzar la meta de carbono
neutralidad promulgada por el gobierno, se
debe aumentar el área por restaurar a través
de sucesión secundaria y
de plantaciones forestales
(Costa Rica, 2009).
La superficie de las
plantaciones forestales en
el mundo, para el año 2010,
se estimó en aproximadamente 264 000 000 de hectáreas, un incremento de 5
000 000 de ha-1 año-1 (FAO,
2010). Las plantaciones en
áreas tropicales y subtropicales constituyen el 45 %
de los recursos forestales
mundiales y el 55 % se encuentra en los países templados y boreales (FAO,
Cuadro 1. Características de las fincas con plantaciones forestales
de A. acuminata. Promedio ± de la desviación estándar (SD)
para del dap y el número de árboles
a las zonas de vida bosque pluvial montano
bajo y bosque pluvial
premontano. La altitud
Edad
dap
N.° de árboles
Finca
N.° de parcelas
(años)
(cm)
por ha-1
varía entre los 1300 y
Juanito Hernández
3
7,9±1,86
680±0,70
2
1800 msnm. La precipitación media anual
Lechería 2
5
7,3±0,38
782±5,01
12
oscila entre los 2000 y
Landelina
10
23,9±0,52
324±6,49
10
3000 mm y la temperaHermanos Pinto
10
20,1±1,07
350±7,84
5
tura entre los 15,3 y 18
Julieta Vargas
12
20,1±0,32
369±4,61
6
ºC. Las plantaciones se
Matinilla
14
26,3±3,05
155±7,02
4
desarrollan en suelos
jóvenes con horizonte b,
Vara Blanca
22
29,0±1,58
300±56,57
2
bien drenados, de origen
volcánico y del orden inceptisol (ITCR, 2008), de
2006). En Costa Rica existen aproximadamente 40
color oscuro, fértiles y de topografía ondulada.
000 ha y las especies más utilizadas para reforestar
son Gmelina arborea, Tectona grandis, Vochysia
Muestreo de la biomasa por árbol, no arbórea
guatemalensis, Cupressus lussitanica y Alnus acuy necromasa por el método destructivo
minata (OET, 2008; SIREFOR, 2011).
Se seleccionaron 6 fincas con plantaciones
Dada la situación actual y previendo las dede A. acuminata con edades entre 2 y 14 años
mandas futuras de información, se propuso inves(cuadro 1), en donde la CNFL tiene instaladas
tigar el potencial de mitigación del cambio climáunidades (parcelas) de muestreo permanentes,
tico que posee A. acuminata en plantación forestal
de forma rectangular, de 500 m2. Adicionalmeny se formuló la siguiente pregunta: ¿cómo realizar
te, se trabajó en una plantación de 22 años en el
estimaciones actuales y futuras de biomasa y carsitio denominado Vara Blanca, ubicado dentro de
bono con facilidad y precisión? Adicionalmente, se
la zona de distribución natural de la especie. La
brinda información sobre el factor de expansión de
cantidad de parcelas por sitio varió entre 2 y 12,
biomasa (FEB) y la fracción de carbono (FC) en los
dependiendo del tamaño de la plantación (Salas y
diferentes componentes de la biomasa. Se espera
Castillo, 2010). En las plantaciones sin parcelas
que la información generada provea elementos
permanentes, se establecieron unidades tempoque faciliten el establecimiento de políticas para
rales para determinar la estructura diamétrica.
el pago por servicios ambientales y contribuya al
Dentro de cada parcela (permanente o temporal),
fortalecimiento de mecanismos de monitoreo, rea cada árbol se le midió el diámetro normal a 1,3
porte y verificación del carbono, establecidos por la
m sobre el nivel del suelo (dap). En cada parcela
estrategia REDD+ de Costa Rica.
fueron elegidos 1 o 2 árboles, con un dap cercano
al promedio para cuantificar la biomasa. En las
parcelas con mayor abundancia de árboles se extrajeron 2 ejemplares. La muestra fue de 47 indiÁrea de estudio
viduos cubriendo un rango entre 4,5 y 44,5 cm de
La información de campo se recolectó mayodap (figura 1).
ritariamente en el cantón de Vázquez de Coronado. Según Holdridge (1967), el área corresponde
Métodos
William Fonseca, Laura Ruiz, Marilyn Rojas y Federico Alice
Modelos alométricos para la estimación de biomasa y carbono en Alnus acuminata
Ir a contenido
Ir a contenido
39
(gruesa y fina). Se
tomó una muestra
de aproximadamente
550 g, de cada componente de biomasa,
para llevarla al laboratorio y secarla en un
horno a 60 ºC durante
72 horas, con el fin de
estimar su contenido
de materia seca (MS).
En el caso de árboles
cuyo volumen representaba un ingreso
económico al propietario de la plantación,
se determinó el volumen comercial por medio de la
fórmula de Smalian (Prodan, Peters, Cox y Real,
1997) y se utilizó el peso específico de la madera
(0,4 gr/cm³ según FAO, 1992; Carpio, 1995; CATIE, 2003) para transformar a biomasa seca.
Figura 1. Distribución diamétrica de los árboles muestreados en las
plantaciones de A. acuminata con edades entre 2 y 13 años, en
el cantón de Vázquez de Coronado y Vara Blanca (2011)
En el caso de la raíz, se evaluó principalmente la raíz estructural (diámetro > 5 mm), según
la clasificación propuesta por Sierra, Del Valle y
Orrego (2001), y todas aquellas raíces de diámetro menor que al extraer la raíz principal quedan
adheridas a esta. Las raíces fueron estimadas mediante la excavación y extracción del sistema radicular de los árboles cortados, usando diferentes
equipos, según el sitio de trabajo y las facilidades
existentes en las fincas (retroexcavadora, tractor
agrícola con cadena y tecle). Las raíces fueron lavadas en el campo y pesadas después de secarse al
aire durante aproximadamente 2 horas.
La biomasa no arbórea (herbácea) se recolectó en 4 subparcelas de 1 m2 cada una, la necromasa fina (hojarasca y ramas con un diámetro <
2,5 cm) en 4 subparcelas de 0,25 m2 cada una y la
necromasa gruesa (ramas con un diámetro > 2,5
cm) en 1 subparcela de 25 m2. Las subparcelas
fueron seleccionadas aleatoriamente dentro de la
parcela de 500 m2.
Para cuantificar la biomasa, se obtuvo en el
campo y por separado el peso fresco de los diferentes componentes del árbol: hojas (Bho), ramas
(Brm), fuste (Bfu), raíz (Bra), además del peso de
la vegetación herbácea (VH) y de la necromasa
40
Biomasa y carbono en la biomasa total por
hectárea
La biomasa arbórea (incluyendo raíces) se
calculó usando información de parcelas temporales establecidas por Ruíz (2011) y de la red de
parcelas permanentes de la CNFL, en total una
muestra de 288 observaciones (parcelas). Los individuos de cada parcela se agruparon en clases
diamétricas (5 cm de rango) y se calculó el dap promedio por clase. La biomasa del árbol promedio se
estimó usando el modelo alométrico desarrollado
para el árbol completo, indicado en el cuadro 2 de
la sección Resultados. La biomasa y el carbono se
obtienen al aplicar las siguientes fórmulas:
Bárb ha = 〔
Bárb
á clase diam ∗ n.º árb clase diam 〕/1000
Ct = Bárb ha ∗ FC + Bvh ∗ FC + Bnecromasa ∗ FC
Donde:
Bárb ha = biomasa arbórea (Mg ha-1 = megagramos por hectárea)
Bárb clase diam = biomasa (kg) del árbol de diámetro promedio en la clase diamétrica
N.º árb clase diam = número de árboles en
la clase diamétrica
Ct = carbono total (Mg ha-1)
Bvh = biomasa de la vegetación herbácea
(Mg ha-1)
Bnecromasa = biomasa de la necromasa
(Mg ha-1)
FC = fracción de carbono, xxx promedio
para los componentes del árbol, xxx para
la vegetación herbácea y xxx promedio
para necromasa fina y gruesa (Ruíz, 2011).
Ajuste y selección de modelos por árbol y
por hectárea
Los modelos se ajustaron mediante el método de mínimos cuadrados ordinarios. Se ensayaron aproximadamente 25 modelos para cada
componente de la biomasa del árbol (Bho, Brm,
Bfu, Bra) y para la biomasa total del árbol (Bárbol).
Adicionalmente, se construyeron modelos para la
biomasa y el carbono arbóreo por hectárea y para
la biomasa y el carbono totales por hectárea (árboles + herbáceas + necromasa). Para construir
los modelos se utilizó el programa estadístico
Statgraphics Centurion 15.1.02. Para seleccionar
la ecuación de mejor ajuste se procedió según la
metodología expuesta por Salas (2002) y Segura y
Andrade (2008), cumpliendo los siguientes pasos.
üü Comprobación de los supuestos del análisis
de regresión (normalidad, independencia y
homogeneidad de varianzas). Los modelos
fueron eliminados cuando no cumplieron alguno de estos supuestos o cuando presentaron, al menos, un coeficiente no significativo
con un nivel de significancia de 0,05.
üü Cálculo de indicadores de ajuste:
El coeficiente de determinación ajustado
(r 2aj), cuanto más cercano a uno sea r²aj,
el ajuste del modelo será mayor (Segura y
Andrade, 2008).
- El error estándar de la estimación (EEE),
cuanto menor sea el EEE, el ajuste del
modelo será mayor.
üü Cálculo de indicadores de capacidad predictiva de los modelos:
- Error cuadrático medio (ECM).
- Diferencia agregada (DA).
üü El índice de Furnival (Furnival, 1961), para
comparar modelos lineales con aquellos donde la variable dependiente fue transformada.
üü Error de predicción del modelo (E %) según
Chave, Andalo, Brown, Cairns, Chambers, Eamus, Folster, Fromard, Higuchi, Kira, Lescure,
Ogawa, Puig, Riéra y Yamakura (2005).
Ir a contenido
Ir a contenido
-
41
Los modelos que cumplieron con los supuestos de regresión fueron calificados según los
indicadores citados anteriormente (r²aj, EEE,
PRESS, ECM, DA, E %). Para el r²aj la menor
calificación correspondió cuando está más cerca
de 0 y la mayor al acercarse a 1. En los demás
indicadores la escala fue inversa (entre más cerca
de 0 la calificación fue mayor). El modelo con mayor puntaje resultó seleccionado. Sumadamente,
se graficaron los valores estimados contra los observados, para ver si los modelos sobreestiman
o subestiman el cálculo de la biomasa. También,
por método gráfico se observó el comportamiento
biológico de los modelos.
Validación de los modelos
Los modelos de biomasa total por árbol se
validaron con una base de datos de 40 individuos
colectados por Fonseca (2009b) y Ruiz (2011),
usando la misma metodología, así como los modelos de biomasa y carbono por hectárea con 72
observaciones aportadas por la CNFL que representan la variedad en edad, sitios y crecimientos
en diámetro. En este caso, la biomasa y el carbono
se calculó según lo indicado en la sección trasanterior (titulada Biomasa y carbono en la biomasa
total por hectárea).
Determinación de carbono en la biomasa y
en suelo
La muestra seca de cada componente de
biomasa y de suelo se trituró a 10 micras para
determinar la materia orgánica (MO). El análisis
de la materia orgánica se realizó haciendo uso de
la metodología de Walkey y Black (Álvarez y Marín, 2011).
Resultados
Modelos de biomasa por árbol y por hectárea
Se ajustaron modelos para cada uno de los
componentes del árbol (Bho, Brm, Bfu y Bra) y
para el árbol completo (Bt) (cuadro
Cuadro 2. Modelos de biomasa por componente (hojas (Bho), ramas (Brm),
2); para la biomasa
fuste (Bfu), raíces (Bra), árbol (Bárbol)) y modelos para estimar biomasa
y el carbono arbóy carbono por hectárea en A. acuminata en plantación
2
reo por hectárea, y
Modelo
r
EEE ECM DA
IF E%
n
para la biomasa y
Bho = exp(-3,67571 + 1,05572*√dap)
88,47 0,452
1,81 0,1 0,4 7,2
47
el carbono totales
Brm = exp(-3,36041 + 1,31651*√dap)
88,42 0,565
13,9 0,36 0,5 8,2
47
por hectárea. Los
Bfu = exp(-3,07585 + 2,54774*ln(dap))
96,97 0,285
48,6 9,6 0,2 1,2
43
modelos seleccionados presentaron un
Bra = exp(-4,44859 + 2,5061*ln(dap))
93,87 0,388 10,76 0,14 0,3 9,6
47
r²aj superior al 88
97,63 0,269 58,08 13,2 0,2 1,0
43
Bárbol = exp(-2,62104 + 2,51636*ln(dap))
% y error estándar
Ba = exp(0,699735 + 1,28343*ln(G))
99,33 0,102
5,1
0
0,1 0,5 288
inferior a 0,565, un
Ca = exp(-0,145192 + 1,28792*ln(G))
99,33 0,102
2,2
0
0,1 0,4 288
ajuste
significati89,24 0,234
11,8 1,7
0,2 1,2
38
Bt = exp(1,77333 + 0,937561*ln(G))
vo al 95 % y una P
<0,05. Los coeficien89,56 0,272
5,2 0,7
0,3 3,6
39
Ct = exp(0,996085 + 0,455591*ln(G^2))
tes de cada modelo
Donde: Bfu = biomasa de fuste (kg), Bho = biomasa de hojas (kg), Brm = biomasa de ramas (kg), Bra =
fueron siempre sigbiomasa de raíces (kg), Bárbol = biomasa del árbol completo (kg), Ct = carbono en biomasa total (Mg ha-1), Ba
= biomasa arbórea (Mg ha-1), Ca = carbono arbóreo (Mg ha-1), Bt = biomasa total (Mg ha-1), dap = diámetro
nificativos con una
a 1,30 m sobre el nivel del suelo (cm Ø), G = área basal (m2 ha-1), ln = logaritmo natural, r2 = coeficiente de
P < 0,05. Se observó
determinación, EEE = error estándar de los estimados, ECM = error cuadrático medio, DA = diferencia
que los residuos de
agregada, IF = índice de Furnival, E% = error de predicción del modelo, n = tamaño de la muestra.
42
Cuadro 3. Factores de expansión de la
biomasa para A. acuminata en plantación
(promedio ± SD)
los modelos presentaron una distribución normal.
Todos presentaron buen comportamiento biológico y expresan la biomasa y/o el carbono como una
función de la raíz cuadrada del dap o del logaritmo natural (ln) del dap o del área basal. En el
nivel de árbol, la biomasa del fuste, la raíz y la
biomasa total presentaron mejor ajuste (r²aj > 94
%), mientras que las hojas y las ramas obtuvieron
un r 2aj de 88 %. En los modelos de biomasa y carbono por hectárea (cuadro 2), el ajuste fue superior al 99 %, excepto para el carbono en biomasa
total (Ct) con un r 2aj de 89,56 %.
En general, la biomasa y/o el carbono estimados con los modelos elegidos presentan un
comportamiento similar a la biomasa y/o el carbono observado, en donde la sobre o subestimación
promedio de los valores estimados con respecto a
los observados fue menor al 4 % (cuadro 2, figuras
1 y 2 del apéndice).
FEB (Bat)
FEB (Bat + Bra)
N
47
47
Mínimo
1,05
1,23
Máximo
1,46
1,78
Promedio
1,22±0,11
1,43±0,13
2,25
2,27
E(%)
Nota: n = tamaño de la muestra, E(%) = error de muestreo
con un 95 % de probabilidad, Bat = biomasa aérea total,
Bra = biomasa radicular.
y raíz) varió entre el 32,9 y el 46,7 %. De los componentes del árbol, el fuste posee mayor FC con
44,4 %. El error de muestreo en los componentes
de árbol fue inferior al 4,3 %. El suelo presentó
un contenido de carbono de 4,2 % con un error de
muestreo de 10,3 % (cuadro 4).
Factores de expansión de biomasa
En A. acuminata el FEB promedio es de
1,22 para la biomasa aérea y de 1,43 cuando se
incluyó la biomasa radicular. En ambos casos el
error de muestreo fue de 2,3 % (cuadro 3).
Discusión
En la literatura no se reporta información
sobre biomasa, carbono, fracción de carbono, factores de expansión para A. acuminata, razón por
la cual este estudio hace un aporte importante
para el conocimiento de la especie, máxime en momentos actuales, cuando la mitigación del cambio
climático cobra cada vez mayor relevancia.
Fracción de carbono en la biomasa y
porcentaje de carbono en el suelo
La fracción de carbono (FC) en los distintos
compartimentos de la biomasa (árboles, hierbas,
necromasa gruesa y necromasa fina u hojarasca)
y componentes de los árboles (fuste, ramas, follaje
Cuadro 4. Fracción de carbono (%) de cada componente de la biomasa
y porcentaje de carbón en el suelo
Componente
Estadístico
Necromasa
gruesa
Necromasa
fina
Herbácea
Hojas
Ramas
Fuste
Raíz
Suelo
n
15
18
21
12
29
13
8
24
X
46,7
32,9
37,7
37,0
41,9
44,4
41,2
3,0
S
3,2
6,2
4,0
2,5
2,8
2,0
1,8
0,7
E%
3,7
9,4
4,8
4,3
2,7
2,8
3,6
10,3
Ir a contenido
Estadístico
Ir a contenido
43
Modelos de biomasa
En general, los modelos seleccionados presentan buenos ajustes (r2aj ≥ 82,6 %, P < 0,05)
para todos los componentes de la biomasa y/o el
carbono y poco grado de dificultad para el cálculo
de esta. Tienen como variable independiente el
diámetro normal (a 1,3 m sobre el nivel del suelo)
o el área basal, simple de medir y/o de calcular y
se obtiene en la mayoría de estudios que registran información para el manejo de plantaciones
y/o bosque natural. Esto es una ventaja adicional, ya que permite estimar la biomasa a partir
de una sola variable, lo cual baja los costos de los
inventarios de biomasa y de carbono.
Las ecuaciones por componentes del árbol
presentan una ventaja en el momento de comercializar el carbono, es posible que un comprador
se vea más motivado a pagar más y/o a comprar el
carbono de mayor permanencia (el que está acumulado en los componentes leñosos); en tal caso
puede estimarse la biomasa o el carbono utilizando las ecuaciones desarrolladas para estos componentes. La validez de las ecuaciones generadas en
este estudio debe restringirse al rango diamétrico
44
(4,5 a 45,9 cm) de los árboles muestreados, en
caso de extrapolaciones, el resultado debe ser
considerado con precaución.
Los modelos de biomasa y/o carbono por
hectárea presentan la ventaja de hacer estimaciones más rápidas e, igualmente que en los modelos por componente del árbol, puede decidirse
en estimar el carbono en la biomasa total o solo
el carbono en árboles.
Los modelos se ajustaron utilizando el dap
o el área basal como variable independiente, porque tiene la ventaja de ser una variable objetiva, de fácil medición, de menor costo económico
y explica un alto porcentaje de la variabilidad
total (Overman, Witte y Saldarriaga, 1994; Regina, 2000; Ferrere, Lupi, Boca, Nakama y Alfieri,
2008; Segura, Kanninen y Suarez, 2006; Fonseca,
2009). Diversos autores, además de los anteriores, utilizaron el dap o el área basal como variable predictora para estimar la biomasa mediante
modelos alométricos. Los ajustes logrados en los
modelos (r2 > 83 %), según estos autores, coinciden con los obtenidos para A. acuminata, excepto
algunas especies con un r2aj de 0,7.
También el ajuste logrado en los modelos
para A. acuminata son similares a los obtenidos en
otros modelos que utilizan la altura como variable
predictora. Por ejemplo, Álvarez (2008) logró un r2aj
de 0,89 utilizando la altura comercial en su modelo
de biomasa para Centrolobium tomentosum en Bolivia. Segura, Kanninen y Suarez (2006) desarrollaron modelos para biomasa total de Cordia alliodora
en sistemas agroforestales en Nicaragua, utilizando
el dap y la altura total y obtuvieron un r2aj de 0,95.
Otros autores reportan ajustes similares utilizando
el dap y la altura (Brown, Gillespie y Lugo, 1989;
Najera, 1999; Cole y Ewel, 2006).
En el árbol, los componentes hojas y ramas
presentaron ajustes más bajos (r2aj = 88 %) y EEE
más altos (< 0,56). Estos componentes mostraron
el mismo comportamiento en varias investigaciones para otras especies (Nájera, 1999; Návar,
González y Graciano, 2001;
Cole y Ewel, 2006; González,
2008; Ferrere et al., 2008; Fonseca, 2009). El bajo ajuste en
la biomasa foliar se debe a que
es un componente de menos
duración, que es susceptible al
ataque de herbívoros, patógenos y mamíferos, que consumen aproximadamente un 11
% del área foliar anual de las
especies tropicales (Huntly,
1991; Coley y Aide, 1991; Cole
y Ewel, 2006). A. acuminata
es una especie muy susceptible a problemas fitosanitarios,
en total se han reportado 57
agentes causales de daños, el
72 % de estos se reportan en el follaje. Casi la mayoría de las plantaciones de A. acuminata del país
esto puede influir directamente en la biomasa acupresenta una serie de manchas pardo amarillenmulada de ramas, ya que la especie con densidad
tas producidas por Melampsoridium alni, conocida
alta presenta autopoda (CATIE, 1995). Alta dencomo la “roya del jaúl” y aparentemente persiste
sidad implica mayor competencia por recursos y,
durante todo el año. También se destaca el ataque
potencialmente, menor crecimiento por individuo.
de una especie no identificada de microlepidóptePeor aún, alta densidad implica mayor alocación
ra. En ambos casos las hojas severamente atacade recursos a crecimiento en altura vs. crecimiento
das mueren y caen, lo que provoca una reducción
secundario. Esto tendría implicaciones serias soen el volumen de la copa del árbol (Arguedas y Esbre la alometría de los árboles en estos sitios.
pinoza, 2007; Álvarez, 2008).
Los modelos para estimar biomasa y/o carLa escogencia del árbol es otro factor que
bono por unidad de área son escasos en la literapuede estar produciendo el bajo ajuste. El árbol de
tura, sobresale el trabajo de Feldpausch, Rondon,
dap promedio no siempre ocupa el dosel superior,
Fernandes, Riha y Wandelli (2004) y el de Foncuya copa es más reducida en comparación a la
seca (2009) en plantaciones y bosque secundario.
copa de un árbol del estrato dominante, debido a
En ambos casos se utilizó el área basal como vala disponibilidad de luz con la que cuenta (menor
riable regresora con ajustes inferiores a los logratasa fotosintética). Sin embargo, el árbol de dap
dos en este estudio.
promedio tiene la ventaja, en teoría, de representar las condiciones medias del sitio y de eliminar
Factores de expansión de biomasa
el error de sobreestimación que queremos evitar a
El FEB presenta un error muy bajo (+ 2,3
toda costa, sobre todo para estimación de stocks de
%). El FEB indica que por cada mg de biomasa de
carbono. También, pareciera que las plantaciones
fuste se tiene una biomasa aérea total de 1,2 Mg.
de mayor edad (cuadro 1) presentan alta densidad,
Este valor se encuentra en el límite inferior del
Ir a contenido
Ir a contenido
45
rango reportado por diversos autores (FEB entre
1,26 y 1,9) para otras especies en plantaciones
(Álvarez, 2008; Avendaño, 2008; Fonseca 2009).
El bajo FEB obtenido para A. acuminata,
probablemente se debe a que es un árbol de porte inferior y de copa más pequeña. Además, los
sitios donde se encuentran las plantaciones son
suelos volcánicos de buena fertilidad. Esto hace
que no requieran un sistema radical grande para
absorber recursos y, por consiguiente, poseen una
mayor concentración de biomasa en el fuste, lo
que reduce la participación de otros componentes
como las hojas y las ramas.
Son pocos los estudios que estiman los FEB
incluyendo la biomasa radicular, debido a la dificultad y a los altos costos que genera la cuantificación de esta (Sierra et al., 2001; Husch, 2001;
Schlegel, 2001; Fonseca, 2009). En A. acuminata
el FEB, incluyendo la biomasa radical, es de 1,43,
valor que coincide con los valores reportados por
FAO (2003) y Fonseca (2009). Actualmente, el
IPCC recomienda utilizar un FEB de 1,75 para
todas las especies (IPCC, 2005), cifra muy superior a la estimada para A. acuminata. El valor obtenido viene a mejorar la precisión de los inventarios de carbono, al utilizarse información para la
especie y para el país.
Contenido de carbono en la biomasa
En este estudio se analizó la fracción de carbono por componente de biomasa en plantaciones
de A. acuminata. Pocos estudios han estimado
los valores precisos de contenido de carbono en
la biomasa de especies forestales, ya que generalmente se recurre a un factor de conversión de biomasa a carbono de 0,5 (Brown, Lugo y Chapman,
1986; Goudriaan, 1992; Hoen y Solberg, 1994; Ortiz, 1997; Husch, 2001). La estimación precisa de
la fracción de carbono en la biomasa es necesaria
para la correcta investigación del ciclo del carbono y para determinar con exactitud la retribución
de los certificados de carbono.
46
Para A. acuminata entre 1 y 14 años de edad,
las fracciones de carbono de la biomasa vegetal
más bajas corresponden a los componentes que
poseen menos lignina, como la necromasa fina,
el follaje del árbol y las hierbas, mientras que la
necromasa gruesa, el fuste, las raíces y las ramas
presentaron las mayores concentraciones de carbono; situación similar reportan Gifford (2000),
Gayoso y Guerra (2005), etc. En otros estudios,
sin embargo, no se han encontrado diferencias en
el contenido de carbono entre componentes del árbol (Segura, 1997) e incluso concentraciones más
altas en hojas (Gifford, 2000).
El contenido de carbono obtenido para A. acuminata se encuentra entre de los límites reportados
por otros estudios. Así, Montero y Kanninen (2006)
encontraron fracciones de carbono que oscilan entre
el 41,6 % y el 49,6 % para Tectona grandis, Terminalia amazonia y Bombacopsis quinata. Cubero y
Rojas (1999), en plantaciones jóvenes (entre 4 y 15
años), reportan cifras entre 0,32 y 0,4 para Gmelina
arborea, de 0,32 a 0,38 para Tectona grandis y de
0,33 a 0,36 en Bombacopsis quinata.
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Apéndice
Figura 1. Biomasa observada (kg/árbol) vs. biomasa estimada (kg/árbol) en los modelos seleccionados.
a) biomasa de fuste, b) biomasa de hojas, c) biomasa de ramas, d) biomasa de raíz, e) biomasa del árbol
a)
b)
c)
d)
e)
Ir a contenido
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49
[Fecha de recepción: octubre, 2013. Fecha de aprobación: marzo, 2014.]
Proyecto de Captura de
Carbono en Fincas de
Pequeños(as) y Medianos(as)
Productores(as) de la Región
Brunca, Costa Rica
Figura 2. Estimación de biomasa y carbono a partir del área basal.
a) biomasa en árboles, b) carbono en árboles, c) biomasa total, d) carbono total
a)
b)
Gilmar Navarrete
G. Navarrete, ingeniero forestal, es jefe del Departamento de Control y Monitoreo de Servicios
Ambientales del Fondo Nacional de Financiamiento Forestal (Costa Rica) (gnavarrete@
fonafifo.go.cr).
c)
50
Resumen
El mecanismo de desarrollo limpio (MDL) del Protocolo de Kioto permite a los
países no anexo 1 recibir proyectos que contribuyan con
la reducción de emisiones de
gases de efecto invernadero
y con el desarrollo sostenible
de los países en vías de desarrollo. El MDL, desde su
entrada en vigencia hasta
la fecha, ha emitido créditos
certificados por el orden de
1,4 mil millones de toneladas
de CO2 equivalentes, distribuidos en 7450 proyectos alrededor del mundo, entre los
15 diferentes alcances sectoriales establecidos. El sector
14, que permite realizar actividades forestales como reforestación y forestación, tiene registrados a la fecha 53
proyectos, de los cuales 19 se
encuentran en Latinoamérica. El aporte de este sector
del MDL a la generación de
d)
Abstract
The Clean Development Mechanism (CDM) of
the Kyoto Protocol, allows
the non Annex 1 countries
to receive projects that contribute to reducing greenhouse gas emissions and
sustainable development in
developing countries. The
CDM, since its inception,
has issued credits equivalent to 1 434 737,562 tons
of CO2, distributed across
7450 projects around the
world, from 15 different sectors. Sectors 14 that allow
forestry projects (such as
reforestation and afforestation) have registered 53 projects to date; 19 of which are
in Latin America. Nevertheless, the contribution of this
sector currently represents
less than 1% of CDM Certificates of Emissions Reduction (CERS) issued. In September 2013, through their
Ir a contenido
Ir a contenido
Antecedentes
E
l Protocolo de Kioto generó mucha
expectativa en cuanto a sus alcances y la forma en que los países desarrollados cumplirían sus compromisos de
reducción de emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI). En el Protocolo se propusieron tres mecanismos con los cuales
los países lograrían alcanzar la meta propuesta: implementación conjunta, comercio
de emisiones y el mecanismo de desarrollo
limpio (MDL). Solamente el MDL permite
las transacciones entre los países desarrollados, denominados anexo 1, con aquellos
países catalogados como no anexo 1 o países
en vías de desarrollo.
Los países no anexo 1 centraron sus
posibilidades en el sector forestal como la
actividad con la cual iban a contribuir en la
mitigación del cambio climático y, por ende,
a beneficiarse de la comercialización en el
incipiente mercado de carbono. No obstante,
conforme se fue reglamentando el Protocolo,
51
reducción de emisiones certificadas (CERS) es menor al
1%. Costa Rica, a través del
Fondo Nacional de Financiamiento Forestal (Fonafifo),
en setiembre del 2013 logró
registrar el primer proyecto
MDL forestal ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio
Climático, posterior al cumplimiento del proceso que
conlleva el ciclo del proyecto.
El proyecto denominado Captura de Carbono en Fincas de
Pequeños(as) y Medianos(as)
Brunca, Costa Rica fue un
proyecto sombrilla ejecutado por Fonafifo, mediante
la plataforma del Programa
de Pago por Servicios Ambientales. Se desarrolló en
el cantón de Pérez Zeledón
–San José–, en alianza con
la Corporación Cooperativa
CoopeAgri R. L. Tiene como
meta total lograr una reducción de emisiones de gases
de efecto invernadero de
176 050 toneladas de CO2e, en un período de 20 años,
y comercializar las CERS
en el mercado regulado de
carbono.
Palabras clave: Fondo Nacional de Financiamiento
Forestal (Fonafifo), mecanismo de desarrollo limpio
(MDL), Programa de Pago
por Servicios Ambientales,
reducción de emisiones certificadas (CERS).
52
National Forestry Financing Fund (FONAFIFO),
Costa Rica registered their
first CDM project with the
United Nations Framework
Convention on Climate
Change (UNFCCC), after
having complied with all the
project cycle processes. The
project, known as “Carbon
Sequestration in Small and
Medium Farms, Brunca Region, Costa Rica” was a project executed by FONAFIFO
under their Environmental
Services Payment Program.
This project was developed
in Pérez Zeledón, San José,
Costa Rica in partnership
with the Cooperative Corporation CoopeAgri RL.
The total goal of the project
is to reduce the greenhouse gas emission by 176,050
ton of CO2-e, in a period of
20 years and commercialize
the CERS in the regulated
carbon market.
Keywords: Forestry Financing Fund (FONAFIFO),
Clean Development Mechanism (CDM), Program Payment for Environmental
Services, Certified Emissions Reductions (CERS).
los países no anexo 1 vieron cómo se dejaba
por fuera el reconocimiento de las reservas
(stock) de carbono de los bosques naturales, para el primer periodo de cumplimiento
2008-2012. Esta situación limitó la participación del sector forestal a únicamente dos
actividades reconocidas: la reforestación y
la forestación, lo cual afecta directamente
las posibilidades de países como Costa Rica.
El retraso en la reglamentación de las
actividades del sector de uso del suelo, cambio de uso del suelo y bosque (LULUCF, por
sus siglas en inglés) también rezagó el desarrollo de proyectos MDL forestal. No fue sino
hasta la COP 9 (reunión anual de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático), en Milán, en el 2003, que se
acordó una serie de reglas para la ejecución
de estos proyectos, dos años después de que
los otros sectores participantes ya contaban
con la reglamentación que los regiría.
Aunado a lo anterior, para el primer
periodo de cumplimiento del Protocolo, se
estableció que el uso de los créditos de carbono de los proyectos forestales bajo el MDL
estaría restringido solamente al 5 % de las
emisiones. Es decir, el 95 % de las transacciones del mercado de carbono estaría disponible para 14 de los 15 enfoques sectoriales
del MDL (ver cuadro 1), lo que desestimula
la participación de los desarrolladores de
proyectos forestales.
Paralelamente, la incertidumbre del
precio por la tonelada de carbono de las reducciones de emisiones certificadas (CERS,
por sus siglas en inglés) ha sido otro obstáculo por parte de los desarrolladores, que
desacelera la presentación de proyectos
MDL forestales al Consejo Ejecutivo. A pesar del panorama que tenían los proyectos
forestales en el mercado regulado de carbono en estos primeros años, el país, a través
Cuadro 1. Alcance sectorial definido por el Consejo Ejecutivo del MDL
del Fondo Nacional de
Financiamiento Forestal
1. Industria de energía
9. Producción de metal
(Fonafifo), se atrevió a
soñar en que era posible
10. Emisiones fugitivas de combustibles
que Costa Rica emitiera
2. Distribución de energía
(sólidos, gaseosos y aceites)
créditos de carbono provenientes de las planta11. Emisiones fugitivas de producción
3. Demanda de energía
y consumo de halocarbonados y
ciones forestales.
hexofluoruro de azufre
En 2003, en un
ejercicio con el Banco
4. Industrias de manufactura
12. Uso de solventes
Mundial, los países de la
región centroamericana
5. Industrias químicas
13. Manejo y disposición de residuos
identificaron zonas potenciales que cumplieran con
6. Construcción
14. Forestación y reforestación
las condiciones de tierras
previstas para proyec7. Transporte
15. Agricultura
tos MDL –terrenos que
no tuvieran cobertura de
bosque antes del 31 de di8. Producción de mineral/minería
ciembre de 1989–, donde
se pudieran desarrollar
las actividades de reforestación y forestación. En el
y a la vez asistir a los países en desarrollo a alcaso de Costa Rica, se contaba con un mapa de tiecanzar un desarrollo sostenible. Este “mecanismo
rras Kioto que permitió determinar las áreas más
de flexibilidad” permite a los países del anexo 11
aptas para ejecutar este tipo de proyectos.
la compra de CERS, proveniente de proyectos de
El proyecto MDL se materializó en 2006,
desarrollo sostenible en países no anexo 1.
cuando el Fonafifo suscribió un contrato con el FonSegún el sitio web del MDL (UNFCCC)
do de Bio-Carbono del Banco Mundial, para vender
(http://cdm.unfccc.int/Statistics/Public/index.
los créditos de carbono que generarían las activihtml), al 28 de febrero de 2014 hay registrados
dades forestales, bajo los lineamientos establecidos
7450 proyectos que han certificado la reducpor el MDL. Para ello, Fonafifo como desarrollador
ción de emisiones por el orden de 1 434 737,562
debió cumplir con lo que se denomina el ciclo del
toneladas de CO 2 equivalentes. El aporte del
proyecto aplicable a todos los sectores (MDL, 2013).
sector 14 –reforestación/forestación– al total
de las reducciones certificadas es de menos del
1 % respecto a la cantidad total de proyectos.
Se tiene registrado un total de 53 proyectos alrededor del mundo, de los cuales 19 se ubican
en Latinoamérica.
El mecanismo de desarrollo limpio (MDL)
fue establecido en el Artículo 12 del Protocolo de
Kioto, con el objetivo de ayudar a los países desarrollados a cumplir con sus metas de reducción de
1 Países anexo 1: países con compromiso cuantificado de limitaemisiones de gases de efecto invernadero (GEI)
ción de reducciones de emisiones.
Mecanismo de desarrollo
limpio
Gilmar Navarrete Chacón
Proyecto de Captura de Carbono en Fincas de Pequeños(as) y Medianos(as) Productores(as) de la Región Brunca, Costa Rica
Ir a contenido
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53
Primer proyecto MDL
forestal de Costa Rica
En setiembre de 2013, Fonafifo registró
ante la Secretaría Ejecutiva del MDL el proyecto denominado Captura de Carbono en Fincas de
Pequeñas(os) y Medianos(as) Productores(as) de
la Región Brunca (Proyecto Coopeagri), que destacó por ser el primer proyecto MDL forestal del
país. Este proyecto cumplió con lo que el MDL denomina el ciclo del proyecto, el cual implica una
serie de condiciones que deben ejecutarse con el
afán de poder estar listos para generar las CERS.
Una vez registradas las reducciones de emisiones
certificadas ante la Secretaría Ejecutiva del MDL,
se negocian en el mercado regulado de carbono.
A continuación, se detalla el proceso que llevó a
cabo Fonafifo para registrar el proyecto MDL.
Documento de diseño de proyecto
Para el caso de Fonafifo, el proceso de elaboración del documento de diseño de proyecto
(PDD) tomó cuatro años, principalmente porque
en el 2006 el sector 14 no disponía de metodologías aprobadas para las condiciones de la región
centroamericana. Se procedió entonces a proponer una metodología de línea de base y otra de
monitoreo, las cuales fueron remitidas a la Secretaría para su evaluación. Este proceso llevó dos
años, la propuesta fue duramente criticada por los
evaluadores del MDL y alcanzó una calificación
de “B”, por lo que fue rechazada. El argumento
que se dio fue que Costa Rica había desarrollado
políticas ambientales e instrumentos financieros
para el sector forestal, por lo que no se justificaba
el concepto de adicionalidad 2 planteado.
Mientras esto sucedía, otros países del istmo presentaron sus propias metodologías. La
propuesta elaborada por Honduras fue la que se
2
La adicionalidad, en su significado actual en el contexto del
MDL, es la razón por la cual un determinado proyecto de remoción de emisiones no sería factible sin el MDL.
54
aprobó y se convirtió en la primera metodología
para proyectos forestales registrada en la región.
Esta se denominó AR-AM00043 “Reforestation or
afforestation of land currently under agricultural
use”. Consiste en la ejecución de actividades de
reforestación, mediante plantaciones forestales y
sistemas agroforestales en terrenos degradados o
de uso agrícola característico de Centroamérica.
La metodología aprobada y la propuesta por Costa Rica se diferenciaron básicamente por el marco
legal ambiental costarricense fuertemente desarrollado y por la existencia, desde 1997, del Programa de Pago por Servicios Ambientales (PPSA).
La metodología está conformada por ocho apartados que deben completarse para poder aspirar al
registro del proyecto. Seguidamente, se listan los
componentes de la metodología AR-AM0004:
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
Descripción general de las actividades propuestas en el proyecto A/R del MDL.
Duración del programa de actividades / período de generación de los créditos.
Aplicación de una metodología aprobada
para la línea de base y el monitoreo.
Estimación ex ante de las eliminaciones netas de los GEI antropogénicos por sumideros y la cantidad estimada de dichas eliminaciones durante el período de generación
de los créditos.
Plan de monitoreo.
Impactos ambientales de las actividades
propuestas en el proyecto A/R del MDL.
Impactos socioeconómicos de las actividades propuestas en el proyecto A/R del MDL.
Comentarios de los actores involucrados.
Para continuar con el desarrollo del proyecto, Fonafifo adaptó el PDD a lo establecido
en la metodología AR-AM0004, así como al cumplimiento de los nuevos formatos de reglas y
3
Metodología aprobada para el MDL, disponible en línea.
(departamento forestal) el encargado de la asistencia técniACTIVIDAD
ÁREA TOTAL (ha)
ca, y los productores asociados a
Plantaciones forestales
108,20
CoopeAgri como los ejecutores.
Regeneración natural asistida
396,70
Para garantizar el comSistemas agroforestales
387,51
promiso de los dueños de
finca con el proyecto y para
Total
892,42
Fuente: Rodríguez et al., 2012.
cumplir los requerimientos
establecidos en la metodolodisposiciones que emanaba la Secretaría Ejecutigía AR-AM0004 sobre los derechos del carbono,
va del MDL; esta acción tomó dos años.
el proyecto se desarrolló bajo la plataforma del
De acuerdo con el PDD (Rodríguez et al.,
PPSA. Este instrumento de compensación fue
2012), el proyecto de A/R del MDL cubrió un área
el medio utilizado para atraer a los dueños de
total de 892,42 hectáreas, repartidas en tres actifincas, con el fin de implementar las actividades
vidades: los sistemas agroforestales, la regenerade reforestación, forestación y sistemas agrofoción natural asistida y las plantaciones forestales.
restales. Por medio de un contrato, se estableSe estimó que el proyecto generaría una eliminació el reconocimiento de un pago dirigido a cada
ción neta total de los GEI antropogénicos de 176
propietario de finca, y en contraprestación este
050 toneladas totales de CO2-e en un período de
cede sus derechos para la comercialización de los
20 años, a razón de 8803 ton de CO2-e por año.
servicios ambientales a Fonafifo. En el ordenaLa selección de la zona se realizó con la
miento del MDL se debe demostrar la tenencia
aplicación de las herramientas que el MDL tiene
de los terrenos donde se ejecuta el proyecto. El
a disposición de los desarrolladores de proyeccontrato del PPSA brinda la suficiente rigurositos. El cantón de Pérez Zeledón cumplió con los
dad que exige la Secretaría del MDL, es el inscriterios de elegibilidad establecidos. Al mismo
trumento legal para el contexto país que establetiempo, se demostró que los terrenos en la zona
ce las reglas entre las partes y sus obligaciones
4
cumplían con la definición de bosque adoptada
en cuanto al PPSA.
por el país y se mostró la factibilidad para deEl proyecto tuvo la particularidad de un
sarrollar las actividades de reforestación y foalto componente socioeconómico al involucrar a
restación. Aunado a los criterios anteriores se
muchos propietarios de tierras (proyecto sombriconsideró también que en la zona existía una
lla). Son parte del proyecto MDL los contratos del
cooperativa de gestión con experiencia en activiPPSA formalizados en la zona del proyecto, en el
dades agrícolas, pecuarias y forestales, con más
periodo comprendido entre el 2006 y el 2010, inde 10 000 asociados y con un departamento foclusive, en las modalidades del PPSA conocidas
restal que facilitase la asesoría y el acompañacomo reforestación, regeneración natural y sistemiento de las actividades en el nivel de finca.
mas agroforestales.
De acuerdo con el arreglo institucional esLa zona del proyecto fue dividida en dos establecido para ejecutar el proyecto MDL, Fonatratos –las laderas del norte era uno y el valle
fifo es el implementador de este; CoopeAgri R. L
y las laderas del sur el segundo estrato– para el
desarrollo de las diferentes actividades previs4 La definición de bosque que adoptó Costa Rica para aplicar a los
tas. Las especies forestales que se utilizaron en
proyectos circunscritos al MDL considera los valores del límilas plantaciones y en los sistemas agroforestales
te superior establecidos: 30 % de cobertura de copa, 1 hectárea
Cuadro 2. Área de proyecto total distribuida por actividad de A/R
como área mínima y 5 metros de altura mínima para los árboles.
Ir a contenido
Ir a contenido
55
G. Navarrete. Sistema agroforestal: café con cedro
fueron, entre las nativas, amarillón (Terminalia
amazonica), pilón (Hieronyma alchorneoides) y
cedro amargo (Cedrela odorata), y entre las especies no nativas se usaron melina (Gmelina arborea) y teca (Tectona grandis).
Con la ejecución del proyecto se pretendió
alcanzar posibles beneficios más allá de generar
los créditos de carbono, por lo que el PDD (Rodríguez et al., 2012) estableció los siguientes:
•
•
56
Conservación de la biodiversidad: se promoverá la restitución de tierras deforestadas y
se contribuirá así a la creación de diversos
paisajes, a la conexión de las parcelas forestales en el área del proyecto y, también, a la
creación de hábitats para la protección de la
biodiversidad, específicamente, mamíferos
pequeños y pájaros.
Empleo local: se brindará oportunidades
de empleo a los habitantes locales, mediante el manejo de la tierra a través de la
restauración de suelos,
plantaciones, limpieza de
maleza, cuidado y protección de la tierra, raleo,
cultivos y viveros.
• Prevención de la degradación de la tierra:
se evitará que haya derrumbes, se mejorará los
regímenes hidrológicos
(infiltraciones, calidad y
corrientes de agua) y se
minimizará la erosión de
los suelos.
• Mejoras en las eliminaciones de los GEI,
por medio del aumento
de los reservorios de carbono en la biomasa: las
actividades contempladas en el proyecto mejoran la eliminación de los GEI, mediante el
aumento de la biomasa en la superficie y
debajo de la tierra; también, mediante la
prevención de las alteraciones significativas en los suelos.
Aprobación de la Autoridad Nacional
Designada
La aprobación del país anfitrión es determinada por la Autoridad Nacional Designada (DNA,
por sus siglas en inglés) de cada país. En Costa
Rica, la DNA es la Dirección de Cambio Climático
del Ministerio de Ambiente y Energía.
Para los desarrolladores del proyecto es necesario, de previo, iniciar con la aprobación de la
DNA, por lo cual la Dirección de Cambio Climático estableció el siguiente procedimiento para la
emisión de la carta de aprobación; este consta de
dos fases: (1) presentación, evaluación y aprobación nacional, y (2) seguimiento y registro oficial
de los proyectos. La fase 1 inicia con la entrega
por el proponente del PDD y culmina con la emisión de la carta de aprobación nacional extendida por el Ministerio de Ambiente y Energía (Minae). El Fonafifo cumplió con los requerimientos
establecidos y obtuvo la carta de aprobación por
parte de la DNA.
Validación
Elaborado el PDD y con la aprobación nacional de la DNA, se solicitó llevar a cabo el proceso de validación, que consistió en una evaluación
independiente realizada por una empresa acreditada ante el Consejo Ejecutivo del MDL, denominada entidad operacional designada (DOE, por
sus siglas en inglés). La Asociación Española de
Normalización y Certificación (Aenor), fue la entidad acreditada como DOE.
La DOE constató que el PDD cumpliera a
satisfacción todos los parámetros establecidos
en la metodología del proyecto e hizo un análisis de documentos tanto en gabinete como en
visitas a la zona del proyecto. Este tiempo de
validación tomó aproximadamente 18 meses,
debido a las diferencias de criterio sobre la adicionalidad del proyecto Coopeagri, entre los auditores de la validación y el personal desarrollador del proyecto.
El fundamento que logró justificar la adicionalidad del proyecto fue la poca penetración
del PPSA en la zona, lo cual permitió desarrollar
las actividades propuestas. La Aenor emitió el
protocolo de validación del proyecto Coopeagri
en el 2012.
Registro del proyecto ante el Consejo
Ejecutivo
Con el reporte de validación positivo emitido por la Aenor, se presentó el proyecto ante el
Consejo Ejecutivo del MDL, para su registro, el
cual quedó en firme el 3 de enero del 2013.
Implementación y monitoreo
Desde el 2006, las actividades establecidas en
el documento del proyecto se venían realizando. Se
inició con la identificación de los potenciales participantes del PPSA; posteriormente, con la formalización de los contratos se comenzaba el desarrollo de
las actividades previstas. Los servicios de asesoría y
de regencia forestal estuvieron a cargo del personal
técnico del departamento forestal de Coopeagri.
En total se lograron incorporar 204 contratos de PPSA entre las tres modalidades que
abarcaron un área total de 892,42 hectáreas. El
Departamento de Control y Monitoreo, conjuntamente con la Oficina Regional de Fonafifo en
la zona, se encarga del monitoreo de las acciones
implementadas año tras año.
Verificación
El proceso de verificación de las actividades
del proyecto fue realizado por la empresa noruega DNV KEMA Energy & Sustainability, ente
acreditado como DOE. La empresa corroboró la
consistencia de la metodología propuesta para la
estimación de las toneladas de CO2 reducidas con
el proyecto, para el periodo comprendido entre el
1 de agosto del 2006 (fecha de inicio del proyecto)
al 31 de diciembre del 2012 (fecha límite para el
primer periodo de cumplimiento del Protocolo de
Kioto). Además fue la encargada de auditar en
campo las actividades de reforestación, regeneración y sistemas agroforestales establecidas. Como
complemento de esta fase, Fonafifo tuvo que demostrar con documentación la aplicación del plan
de monitoreo realizado en el tiempo.
DNV, después de hacer la revisión minuciosa de toda la documentación, seleccionó una
muestra al azar y realizó la visita a las áreas del
proyecto, con el propósito de evaluar la consistencia de los datos de crecimiento para las tres actividades implementadas.
Como resultado, la DOE emitió el reporte
de verificación del proyecto, en junio del 2013, y
Ir a contenido
Ir a contenido
57
posibilitó a Fonafifo avanzar
al último paso del ciclo del
proyecto del MDL. Las auditorías de verificación, por lo
general, se llevarán a cabo
cada cinco años.
•
Registro
El 12 de setiembre del
2013, el proyecto de Captura de Carbono en Fincas de
Pequeñas(os) y Medianos(as)
Brunca (proyecto Coopeagri)
quedó registrado con el código 7572, ante el Mecanismo
de Desarrollo Limpio de la
Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio
Climático, y logró ser el primer proyecto país en gene- G. Navarrete. Plantación de melina
rar CERS de las actividades
afrontar los desafíos de los mercados de carbono.
forestales (la documentación completa del proComo parte de las lecciones aprendidas sobre los
yecto está en http://cdm.unfccc.int/Projects/DB/
proyectos forestales MDL, el Fondo de Bio-CarboAENOR1349188271.57/view).
no del Banco Mundial y Fonafifo presentaron en
el Foro Latinoamericano del Carbono, realizado
Emisión de CERS
en Costa Rica en el 2011, la experiencia generada.
Con el proyecto se generaron 23 080 toneladas de Reducciones de Emisiones Certificadas, para
Lecciones aprendidas
este primer evento de monitoreo. Fonafifo logró ne•
Las actividades ejecutadas de reforestación
gociar un precio de US$4,15 por tonelada de CO2
y forestación en un proyecto MDL forestal
certificada con el Fondo de Bio-Carbono del Banco
constituyen una forma de contribuir al auMundial, que compró los créditos generados.
mento de la resiliencia de los sistemas naturales a los impactos del cambio climático,
al promover la diversidad.
•
Producir créditos de carbono forestal con integridad ambiental, eficiencia y efectividad
La experiencia generada con el desarrollo
es un reto.
de proyectos MDL forestales ha dejado lecciones
•
Proyectos en climas tropicales y en tievaliosas y desafíos para los diferentes actores en
rras con altos costos de oportunidad tienen
el proceso. Se considera necesario articular esgrandes dificultades para identificar a sus
fuerzos y potenciar los aspectos relevantes para
Lecciones aprendidas y
retos
58
•
•
•
•
•
participantes; aquellos con problemas para
clarificar la tenencia de la tierra dedican
años en identificar a los participantes.
El financiamiento de carbono tiene un impacto limitado en el flujo de efectivo de los
proyectos forestales, bajos volúmenes de
tCO2e, contratos cortos, incertidumbre, altos costos de transacción, bajos precios y demanda limitada.
Instrumentos institucionales y contractuales como el PPSA ayudan a clarificar la tenencia del carbono y mejoran el desempeño
de los proyectos.
Proyectos MDL forestales exigen la aplicación de buenas prácticas sociales, técnicas
ambientales en coherencia con la legislación nacional.
Asegurarse de que los proyectos por implementar a corto y mediano plazo tienen expectativas realistas en términos de carbono.
La inversión del proyecto asegurada, teniendo en mente que los créditos de carbono son pagos ex post, no puede depender
de estos ingresos para cubrir los costos de
mantenimiento.
El desarrollar un proyecto MDL forestal en
el país, y en particular para Fonafifo, contribuyó a consolidar la imagen de la institución en el nivel internacional.
Retos
•
Diseñar un PDD es costoso, requiere tiempo
y exige muchas capacidades de carácter físico, ambiental, económico y humano, para
ser exitoso.
•
En el ciclo de vida de un proyecto MDL, las
reglas son complejas y ambiguas, al mismo
tiempo que los procesos pueden resultar
desgastantes.
•
Largos periodos discutiendo sobre la calidad del PDD y diferencias en la interpretación de las reglas entre las DOE y los
•
•
•
•
•
•
•
•
desarrolladores de proyectos desestimulan
la participación.
Que haya pocas DOE con experiencia relevante en MDL forestal incrementa costos y
tiempo.
Las DNA frecuentemente retrasan la provisión de documentación esencial para la
validación del proyecto –hay limitadas capacidades de coordinación y procedimientos
burocráticos–.
El monitoreo de los proyectos es complejo y
requiere capacidades de coordinación.
Los proyectos requieren el monitoreo de
muchas variables que son nuevas para los
ingenieros forestales (emisiones y fugas).
Cumplir con la regla de elegibilidad requiere capacidades y tecnología.
La regla de 1990 excluye áreas con potencial de reforestación y resulta en proyectos
altamente fragmentados.
Los bajos precios de los créditos forestales son determinados por la regla de
no-permanencia.
Los créditos deben ser reemplazados –aumentan el riesgo del comprador y desincentivan la demanda–.
Referencias
Rodríguez, J. et al. (2012). Captura de Carbono en Fincas
de Pequeños(as) y Medianos(as) Productores(as) de
la Región Brunca, (proyecto Coopeagri). [Documento
de Diseño del Proyecto (PDD)]. Fondo Nacional de Financiamiento Forestal. Disponible en http://cdm.unfccc.int/Projects/DB/AENOR1349188271.57/view
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59
Adopción de usos de la tierra
compatibles con el servicio
ecosistémico hídrico en
fincas agrícolas de la región
centroamericana
Víctor Meza
V. Meza, ingeniero forestal, es estudiante de doctorado en la Universidad de Friburgo
(Alemania) ([email protected]).
Resumen
En términos generales, la presencia de un número mayor de árboles en
las fincas agrícolas es considerada una buena práctica para contribuir con la
captación de agua. La adopción voluntaria de usos de
la tierra considerados más
compatibles con el servicio
ecosistémico hídrico (bosque
y café arbolado) fue analizada en Trifinio –zona entre
Honduras y Guatemala–,
lugar donde no se da ningún
tipo de incentivo o pago por
este servicio ecosistémico.
Se detectó baja probabilidad
de adopción de estos usos
de la tierra en las fincas pequeñas, debido a que, en la
práctica, la participación de
estas fincas en programas
de conservación está sujeta
a factores fuera del control
de los productores, como por
ejemplo el área mínima de
Abstract
The presence of trees
in the farms is typically considered a good practice in
water shed management.
Therefore, it was examined
the voluntary adoption of
land uses considered more
compatible with the water
ecosystem service (shade
coffee and woodland) in the
region of Trifinio (located in
Honduras and Guatemala),
where there is not given
any incentives or payment
for this environmental service. It was observed low
adoption of these land uses
on small farms. In practice,
participation of small farms
in conservation programs
are subject to certain factors
beyond the control of the
producers such as minimum
area of the farm. But, other
factors such as perceived
importance of land use has
on food security and future
Introducción
L
os gestores de proyectos de desarrollo
consideran que los bosques naturales
y los árboles individuales son prioritarios para la conservación, debido a la variedad de bienes y servicios que ofrecen a
la sociedad. Entre los bienes están la madera y los productos no maderables; entre los
servicios está el incremento de la infiltrabilidad (Benegas et al., 2011). En este sentido, la comunidad internacional desde hace
décadas ha estado intentado aprovecharse
de estos, para lo que se han diseñado convenios a escala global, por ejemplo: los mecanismos para un desarrollo limpio (MDL) y/o
la reducción de emisiones por la deforestación y la degradación de bosque (REDD+).
La mayoría de los intentos, sin embargo, se
han centrado en mejorar el secuestro de carbono, a través de la reconversión de tierras
con usos agrícolas a tierras con usos forestales, donde también el servicio ecosistémico
hídrico se ve favorecido. Se entiende como
la finca. Otros factores de
carácter cultural, como la
percepción de la importancia que un uso de la tierra
tiene sobre la seguridad alimentaria y la motivación a
futuro para la adopción de
un sistema de producción,
pueden ser manipulados,
a pesar de que en términos
prácticos no siempre es posible. Entonces, para que se
dé una adopción espontánea
de árboles y bosque, es necesario incidir en estos factores; pero, aun así, generalmente los cambios tardarán
más tiempo en ser observados que la vida útil de los
proyectos de conservación.
Palabras clave: servicio
ecosistémico hídrico, usos de
la tierra, café arbolado, árboles aislados, bosque.
Osvaldo Durán. Costa Rica
60
Ir a contenido
motivation for adopting a
production system can be
more easily manipulated,
although, in practical terms
it is not always possible.
Thus, for a spontaneous
adoption of the trees and the
forest should also influence
cultural factors, even if the
changes in this dimension
generally take longer to be
observed than the lifetime
of the conservation projects.
Keywords: ecosystem water supply, land use, coffee
trees, isolated trees, forest.
servicio ecosistémico hídrico (HES, por sus
siglas en inglés) el abastecimiento de agua,
que incluye las funciones de almacenamiento, retención y regulación (Costanza, et al.,
1997; de Groot, et al., 2002).
Llama la atención que, a pesar del
reconocimiento de la importancia de árboles y bosque, la adopción voluntaria de la
conservación forestal es poco probable en
fincas pequeñas, en los actuales contextos
rurales. Una razón obvia es que estas tierras son usadas para producir alimento y,
cuando es posible, también para la venta
de excedentes. Congruentemente, la falta
de adopción (en adelante cuando se usa la
palabra adopción, se refiere a “adopción
de un uso determinado de la tierra”), desde un punto de vista teórico, es explicada
por la posibilidad que tienen los sistemas
de producción de la tierra para satisfacer
las motivaciones locales (Farrington et
al., 1999). Así, la producción de alimento es por excelencia la motivación más importante en la
priorización del uso de las
tierras; por lo tanto, la agricultura y la ganadería constituyen los principales competidores por el uso de los suelos.
De hecho, la agricultura, para
un importante número de sociedades, todavía sigue siendo
considerada como la principal
estrategia de la sobrevivencia
y, además, es el mecanismo
más efectivo para mantener
la cohesión social de sus integrantes (Imang et al., 2008).
En consecuencia, el rol inmediato que juegan los sistemas
de producción para sostener
los medios de vida locales es
Adopción de usos de la tierra compatibles con el servicio ecosistémico hídrico en fincas agrícolas de la región
centroamericana
Ir a contenido
61
un importante atributo para identificar la decisión del productor (Bhandari y Grant, 2007;
Petry et al., 2010).
Los sistemas de producción tienen diferentes roles y pesos, para contribuir con el suministro de alimentos, por lo tanto, entender los
factores que influyen en la percepción del productor en la asignación de roles sería una poderosa
herramienta para identificar cómo ellos influyen
en la adopción. En primera instancia, el artículo
pretende resaltar la función de los árboles sobre
la recarga de aguas subterráneas en el área de
estudio, según los resultados de Benegas et al.
(2011) y Benegas et al. (2014). Luego, se trata de
definir los vínculos y límites entre las percepciones de los agricultores y la adopción de los sistemas de producción. Para esto, se probó que la
adopción de usos de la tierra estaría influenciada
por tres factores críticos: (1) el área mínima disponible de tierra por finca, (2) la importancia del
sistema productivo y (3) la motivación o visión
a futuro del productor. La evidencia mostró un
efecto positivo del factor cultural y la estructura de tenencia de la tierra sobre la adopción de
árboles en las fincas. En términos objetivos, suponer que la adopción espontánea de usos de la
tierra, que contribuyan con la generación de HES
en la región, podría ser mejorada y conservada,
sin tomar en cuenta los factores críticos que influyen en la adopción de los productores, es una
posibilidad inviable (Wells y McShane, 2004). Lo
anterior se debe a que, en la práctica, la participación de este tipo de fincas en programas de
conservación está sujeta a ciertos factores fuera
del control de los productores, los cuales son manipulados exclusivamente por actores externos.
Por lo tanto, es necesario incidir en esos factores,
para mejorar la adopción de nuevas propuestas
de usos de la tierra, que incluyan un mayor número de árboles, y con esto promover el HES en
el trópico centroamericano, inclusive, después de
que un proyecto de conservación haya finalizado.
62
Beneficios de los árboles en el servicio
ecosistémico hídrico: estudio de caso en
Copán
En esta sección, se toma como base los resultados preliminares de un trabajo publicado
por Benegas et al. (2011), quienes establecieron
una relación entre los árboles y la infiltrabilidad
como uno de los principales procesos de recarga
de aguas subterráneas en los sistemas de pastoreo en Copán, Honduras. Sus conclusiones fueron
que en terrenos de pastos en la cuenca del río Copán los árboles incrementaron la infiltrabilidad
(prueba de medianas de Mood, p = 0,009; mediana de grupo de árboles = 146 mm/h; mediana de
terreno de pastoreo abierto = 47 mm/h). En consecuencia, los árboles contribuyeron eficazmente,
según los autores, al aumento de infiltrabilidad.
Benegas et al. (2014) confirman el efecto positivo
de los árboles sobre la infiltrabilidad, y lo vinculan a la distancia con el grupo de árboles. Por lo
tanto, el efecto de los árboles sobre la infiltrabilidad es explicado como una función de la distancia
al árbol.
Además, aunque de manera preliminar, los
datos presentados en el mencionado estudio han
mostrado que la presencia de árboles favorece la
recarga de aguas subterráneas, especialmente en
las tierras de pastoreo degradadas; también sugieren que el pasto (19,74 árboles/ha ± 22) sigue
siendo el uso de la tierra menos favorable para
mantener árboles en el área. En contraste, el café
presentó un mayor número de árboles por hectárea (107 árboles/ha ± 100).
Condiciones para la efectiva adopción
La literatura en temas relacionados con la
adopción de sistemas agrícolas es voluminosa (Sall
et al., 2000); de ella podemos entender que cada
factor tiene un peso diferenciado y su vigencia depende de las condiciones del contexto local (Corral
y Rerdon, 2001; McGregor et al., 2001; Solano et
al., 2001; Kydd, 2002; Bacon, 2005; Nascimento
Francisco Rodríguez. Costa Rica
y Tomaselli, 2005; World Bank, 2006; Bhandari
y Grant, 2007; Macqueen, 2008; Pulhin y Inoue,
2008; Valbuena et al., 2008). Existe entonces un
consenso sobre el hecho de que los factores que
influyen en las condiciones de adopción están expuestos a cambios en el tiempo (Kant, 2000; Joshi
y Arano, 2009; McGregor et al., 2001; Collier et al.,
2009; Meinke et al., 2001) y, por lo tanto, en algunos casos la generalización tiende a ser un pobre
predictor del comportamiento (Ajzen, 1991).
Considerando lo anterior, establecer un marco conceptual que
simplifique la inmensa cantidad de
factores y la forma en que estos influyen en la adopción es una tarea casi
imposible de realizar. No obstante,
en esta sección se plantea una contribución al entendimiento de las condiciones básicas que deben mejorarse
para la adopción de los árboles en las
fincas agrícolas. Estas son: (i) la expectativa de tener mejores ingresos
adicionales (Kido y Kido, 2006) por la
conservación; (ii) la simplicidad de requisitos de acceso y uso (que muchas
veces son engorrosos), ya que menos
reglas implican mayor facilidad para
acceder a los recursos (Brush, 2007);
(iii) la flexibilidad de los árboles para
crecer en tierras marginales (Wale,
2008) que son típicas en las fincas
de pequeños productores y que, además, demandan menos insumos; (iv)
un mercado relativamente conocido
que genera cierta confianza sobre los
beneficios esperados de la comercialización de la madera; (v) bajos costos
de transacción (Nascimento y Tomaselli, 2005); (vi) beneficios mayores y
seguros por el uso de la mano de obra
familiar (Start y Johnson, 2004) en
prácticas silvícolas, y (vii) el conocimiento de la
actividad (Amacher et al., 2003) que se ajuste a
como le gusta producir al agricultor.
Razones para la adopción de usos de la tierra
En contextos rurales existe una alta diversidad de opiniones acerca de cómo pueden actuar
los diferentes factores (económicos, sociales, culturales y biofísicos) en los procesos de decisión
para la adopción espontánea. Así, con la intención
de aportar en el entendimiento de los procesos
Víctor Meza
centroamericana
Ir a contenido
Ir a contenido
63
de decisión y principalmente
Figura 1. Municipios muestreados en el estudio para Guatemala
para mejorar la identificación
y Honduras. Elaborado por MESOTERRA-CATIE.
de los patrones de uso que
puedan contribuir con el éxito
de la adopción de los árboles y
del bosque en pequeñas fincas
de subsistencia, se han identificado dos papeles principales
desde la lógica y las prácticas
habituales del productor: (1)
cultivos para el comercio y (2)
cultivos para la subsistencia.
Por una parte, los cultivos
que son para el comercio son
adoptados a partir del conocimiento parcial sobre el mercado (Kydd, 2002; World Bank,
2006), y donde la evidencia
muestra un efecto positivo de
los precios sobre la decisión de
adopción. Este efecto positivo
incrementa el potencial para
mejorar negocios y acceder a
mejores condiciones, lo cual
genera en el agricultor cierta
confianza en los beneficios espor lo tanto, deberán responder a la necesidad de
perados de la comercialización.
generar ingresos para la compra de alimento.
Por otra parte, debido a que las familias en
los contextos rurales de Centroamérica son altamente dependientes de los recursos naturales, la
producción de alimentos es, sin lugar a dudas, uno
de los criterios más importantes para identificar
Área de estudio
patrones de uso de la tierra (McGregor et al., 2001)
La región del Trifinio tiene una extensión
en esta región. De hecho, la seguridad alimentaaproximada de 7541 km2, de los cuales corresria es la función más importante que cumplen los
ponden el 44,7 % a Guatemala, el 15,3 % a El
sistemas productivos locales (Bhandari y Grant,
Salvador y el 40 % a Honduras. Está confor2007; Petry et al., 2010) en regiones con propiemada por 45 municipios fronterizos, 8 de El
dades pequeñas y de bajo ingreso (Meinke et al.,
Salvador, 15 de Guatemala y 22 de Honduras.
2001). En este caso, siguiendo la lógica productiva
La población del Trifinio se caracteriza por el
de los agricultores para la adopción, los árboles,
constante intercambio comercial y cultural, así
en un primer momento, van a ser valorados con
como por nexos familiares que la identifican
las características de un cultivo para comercio y,
como integracionista. El tipo de suelo de esta
Metodología
64
área, conocida como Asociación Malcote, está
clasificado como Typic Argiustolls, de acuerdo
con el USDA (1986), definido por suelos profundos con buen drenaje, desarrollados bajo rocas
intrusivas. El suelo superficial se extiende 20
a 30 cm de profundidad; sus texturas son entre
francoarcillosa y arcillosa (FAO-PESA y CATIE, 2007). El clima se describe como bosque
seco tropical, de acuerdo con las zonas de vida
de Holdridge (1978). En esta región, la precipitación anual promedio fue de 1772 mm.
La zona se caracteriza por la alta densidad
poblacional, cuyo promedio es 159 y 78 hab/km2
en el área de Guatemala y Honduras, respectivamente (figura 1); valores por encima de los promedios nacionales. La población total del área
supera los 150000 habitantes y se caracteriza por
la alta ruralidad por sobre el 90 %, y cerca del 64
% es población indígena maya chortí. Los niveles
de pobreza en los municipios de ambos países superan el 80 %. Del lado guatemalteco se encuentra Jocotán, que ocupa el primer lugar en el nivel
nacional en carencias de vida, mientras que en
Honduras el departamento de Copán figura entre
los más pobres del país.
Los principales usos de la tierra, que
compiten con el bosque, según CATIE-MESOTERRA (2000), son: ganadería, café y granos
básicos. Aunque el nivel de importancia de
cada uso de la tierra varía en cada país, estos
sistemas de producción se caracterizan por el
bajo nivel tecnológico.
Encuestas sobre los medios de vida
En el caso de América Central, los contextos socioambientales son muy diversos, debido
a la alta variabilidad natural de las condiciones
biofísicas (clima, relieve) de la región y al relativamente alto número de países (siete), cada
uno con sus propias realidades socioeconómicas
y políticas. En la región de estudio se utilizaron
datos del proyecto MESOTERRA, un proyecto
del CATIE que busca promover la gestión sostenible de las tierras degradadas en Centroamérica. Las comunidades fueron representadas
por 218 entrevistados (n), separados en dos
grupos étnicos: nativos (n = 175) y ladinos (n
= 43). Esta muestra fue seleccionada porque la
región tiene un alto potencial para la producción maderable en sistemas agroforestales con
café y sistemas silvopastoriles. Por lo tanto, es
necesario establecer diseños de usos sostenibles
de la tierra para mejorar los medios de vida relacionados con seguridad alimentaria y la generación de servicios ecosistémicos.
El trabajo de campo consistió en el levantamiento de información clave para identificar los
factores que influyen en las decisiones de los pequeños productores; para orientar el trabajo, se
asumió la premisa de que en la actualidad se están desarrollando sistemas productivos exitosos
en generar bienestar. La encuesta para recopilar
datos se organizó bajo el enfoque de los medios de
vida y de los capitales de la comunidad, y fue aplicada por el grupo de técnicos de MESOTERRA,
en cada una de las comunidades, entre mayo y
setiembre del 2010.
La percepción actual que tiene el productor
sobre un uso de la tierra es determinada por el grado que cada sistema de producción tiene en satisfacer las necesidades. La percepción es, entonces,
una radiografía para un momento dado, ya que los
agricultores pueden sentir que las ventajas o desventajas de un sistema de producción cambian con
el tiempo (Frey et al., 2012). La percepción en la
entrevista fue evaluada con la pregunta ¿qué tan
importante es el sistema de producción para el soporte suyo y de su familia?, de acuerdo con tres
grados: (1) muy importante, (2) importante y (3)
poco importante. Productores centroamericanos
tienden a ser pobres, con bajos niveles de ingresos
y tierras y, en su mayoría, se orientan a la subsistencia. Por lo tanto, el sistema de producción
más acorde con las realidades de los productores
Víctor Meza
centroamericana
Ir a contenido
Ir a contenido
65
Figura 2. Proporción del área acumulada por uso de la tierra
para nativos y locales, región de Trifinio, Guatemala y Honduras
es considerado más importante. Para evaluar la
visión a futuro de los agricultores, se empleó la herramienta metodológica del plan de fincas de Palma y Cruz (2010). Este es una descripción de las
actividades por considerar en la finca durante un
período determinado, para solventar una o varias
limitaciones que tiene la familia y/o para aprovechar algunas de las oportunidades que ofrece el
entorno, con el objetivo de hacer la finca más productiva y sostenible (Palma y Cruz, 2010).
Análisis de los datos
La adopción del bosque y la del café
son las variables de respuesta de interés,
que fueron evaluadas desde el punto de vista
66
cuantitativo a través
del área actual total
de ocupación, según
el área disponible por
finca. Desde un punto
de vista cualitativo, la
variable de respuesta
se evaluó mediante
la percepción del productor acerca de la
importancia que tiene cada cultivo para
satisfacer sus medios
de vida. Se seleccionaron 47 factores con
el objetivo de analizar la relación entre
la cantidad de bosque
(variable de interés)
y otras variables que
representan el capital natural, humano,
construido, social, cultural y financiero de
las comunidades. Se
aplicó un análisis estadístico multivariado
con el fin de identificar los principales factores
que sustentan las decisiones de los agricultores
de mantener bosques en sus fincas. A través de
los análisis de tablas de contingencia, pruebas
de chicuadrado y análisis de árboles de clasificación se presentan las variables que explican
la presencia del bosque y de café en las fincas
estudiadas: área mínima de la finca, niveles
de importancia por sistema de producción y
la motivación para la adopción a futuro de un
sistema productivo, se muestran los niveles
de significancia de las tablas de contingencia.
Se utilizó el software estadístico InfoStat para
analizar los datos.
Resultados
fincas para los nativos y el 14 %, para los ladinos)
es el segundo sistema de producción más adoptado e inclusive mostró valores por encima de los
reportados por el café.
No obstante, el segundo lugar que el bosque
presenta, según el área de ocupación, en comparación a los otros sistemas de uso de la tierra, sugiere que ha existido una fuerza externa que ha
influido en su permanencia. Esta es relacionada
con una serie de consideraciones legales que limitan el cambio de uso del bosque, en Honduras y
Guatemala, a otros usos agrícolas.
Factores críticos en la adopción de árboles
y de bosque
La adopción actual del bosque: área de ocupación
de los sistemas de producción
En términos prácticos, el área física que actualmente usa un sistema productivo es un importante criterio para considerar el éxito en la
adopción (figura 2), pero en este caso, también es
considerado el número de árboles presentes en
las fincas como un criterio de adopción de un uso
de la tierra más compatible con el servicio ecosisEl tamaño de la finca
témico hídrico. Por lo tanto, con base en estos criEn el análisis del tamaño de la finca, los
terios se determinó que los granos básicos consgranos
básicos (maíz con p < 0,0001, frijoles con p
tituyen el sistema más adoptado por los nativos,
< 0,0001 y pasto con p < 0,0001) presentaron una
quienes dedican el 68 % de la tierra disponible a
asociación con el tamaño de la finca. Este patrón
esta actividad. La ganadería es más adoptada por
los ladinos, ya que repreFigura 3. Área de bosque por tamaño de la finca,
sentó el 80 % del área. Sin
región de Trifinio, Guatemala y Honduras
embargo, estos dos usos
de la tierra son los menos
compatibles con el número de árboles por hectárea
(Benegas et al., 2011).
Menos adoptados son la
ganadería, en el caso de
los nativos, con el 7 %; y
los granos básicos, para
los ladinos, con apenas el
1 % del área. El café representó el 12 % y el 5 %
del área para los nativos
y ladinos, respectivamente. Este último fue el cultivo agrícola que presentó
el mayor número de árboles por hectárea (Benegas
et al., 2011). De acuerdo
con la lógica de esta sección, el uso forestal (con
13 % del uso actual en las
Víctor Meza
centroamericana
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67
Cuadro 2. Motivación de los agricultores por los usos de la tierra en el futuro inmediato
(cinco años plazo), región de Trifinio, Guatemala y Honduras
Cuadro 1. Percepción de los agricultores sobre el nivel de importancia de
los usos de la tierra para sostener los medios de vida locales,
región de Trifinio, Guatemala y Honduras
¿Qué tan importante es
para el soporte suyo y de
su familia?
Ganado
Nativos
(n = 175)
Granos
Café
básicos
Bosque Ganado
Ladinos
(n = 43)
Granos
Café
básicos
La visión a futuro: ¿cómo quiere que esté su
finca dentro de cinco años?
1
(1 %)
25
(14 %)
143
(82 %)
6
(3 %)
42
(98 %)
1
(2 %)
NR
Importante
53
(30 %)
57
(33 %)
23
(13 %)
3
(2 %)
1
(2 %)
19
(44 %)
3
(7 %)
NR
Menos importante
13
(7 %)
18
(10 %)
NR
5
(3 %)
NR
23
(53 %)
1
(2 %)
41
(95 %)
No produce
108
(62 %)
75
(43 %)
9
(5 %)
161
92 %)
NR
NR
39
(91 %)
2
(5 %)
NR
se repite en los casos del café y del bosque, ambos
con p < 0,0001. Esta asociación, en el caso del bosque (figura 3), presenta una tendencia positiva,
con un aumento en el área de bosque cuando el
tamaño de la finca es mayor. Obsérvese que para
las fincas de menor tamaño la presencia del bosque es casi nula.
Niveles de importancia por sistema de producción
Complementaria al criterio del área ocupada por los sistemas de producción, la adopción
desde la percepción del agricultor es asignada de
acuerdo con rangos de importancia para satisfacer necesidades. Nativos y ladinos difieren en
cuanto a su punto de vista acerca de los papeles
que juegan los diferentes cultivos para satisfacer
sus medios de vida. Así, la percepción para el 5
% de los nativos fue que el bosque es importante
y muy importante; sin embargo, los ladinos encuestados no asignaron ningún valor de importancia al uso del bosque. En otras palabras, el
95 % de los nativos y el 100 % de los ladinos consideraron que el uso del bosque es poco o nada
importante (cuadro 1). Esta baja percepción de
importancia asignada al bosque teóricamente es
68
Ladinos2
Café
15
0
Café y diversificar
12
1
Café procesado
12
0
Café y granos básicos
4
0
Café y ganadería
5
1
Ganadería
2
4
Comercializar
40
0
Ganadería
0
10
Diversificar
32
8
2
10
Granos básicos y ganadería
21
0
Granos básicos
5
0
Otros
20
8
Total
170
42
Comercializar
Diversificar
Mejorar infraestructura
NR: no fue asignada ninguna respuesta.
contraria al segundo lugar que ocupa el bosque,
en cuanto a una mayor cantidad de área presente en las fincas. Así, para la mayoría de los
encuestados, el bosque no es asociado a un enfoque de mercado. Esto quiere decir que el bosque, en la práctica, no está contribuyendo con el
mejoramiento de los medios de vida locales, por
lo tanto, en términos generales, no está siendo
percibido como un uso importante de la tierra.
No obstante, esta afirmación es el resultado de
la percepción de los entrevistados. En tal caso, la
percepción es un asunto que podría asociarse a
los roles relativos que pueden jugar los sistemas
productivos en una finca, ya que, por ejemplo, en
la producción de leña, un par de árboles podría
ser más importante para fincas pequeñas; mientras que, en una finca grande que cuente con
áreas de bosque, un par de árboles es solo una
pequeña proporción del potencial de producción
de leña que puede tener esa finca.
Por otra parte, existen sistemas de producción percibidos como realmente necesarios
para satisfacer necesidades locales. Así, para
el 95 % de los nativos, quienes son los dueños
de las fincas pequeñas, los granos básicos son
Subsistencia
importantes y muy importantes; mientras que
para el 7 % de los ladinos los granos básicos fueron importantes y muy importantes, solamente.
La ganadería es muy importante e importante
para el 100 % de los ladinos y para el 31 % de los
nativos. El café es muy importante e importante
para el 47 % y el 46 % de los nativos y criollos,
respectivamente.
El rol de un sistema productivo está asociado al tamaño de la finca. Hay una relación entre el grado de importancia de la ganadería y el
tamaño de la finca (p < 0,0001). De igual manera, existe una asociación entre la importancia de
los granos básicos y el tamaño de la finca (p <
0,0001). Ambas asociaciones reflejan una relación
significativa entre cultivos y tamaños de la finca.
En la práctica, los granos básicos se relacionan
con tamaños pequeños de fincas y la ganadería
con tamaños más grandes.
Es importante recalcar que, en el caso del
café, con p < 0,1142, no se encontró una asociación
con el tamaño de la finca, por lo tanto, su rol no se
encuentra asociado a un tamaño específico. Bajo
el mismo supuesto, el bosque, con p < 0,7963, no
presentó una asociación con el tamaño de la finca.
Por ende, ambos usos pueden ser encontrados en
diferentes tamaños de finca.
Motivación para la adopción a futuro de un sistema productivo
Cuando la intención es que se adopten usos
de la tierra compatibles con los procesos de infiltración, de manera espontánea, la motivación que
una familia tenga sobre su finca definirá en gran
medida el éxito de la adopción, lo cual se presenta
en el cuadro 2. Sobre la pregunta "¿cómo quiere
que esté su finca dentro de cinco años?", ningún
entrevistado manifestó interés por dejar la finca.
Esto plantea una perspectiva de continuidad, es
Víctor Meza
centroamericana
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Grupo étnico
Nativos1
Bosque
Muy importante
Sistema de producción3
69
decir, el productor tiene el deseo de seguir siendo
productor. Pero, se plantea el agravante de que
ningún entrevistado visualizó al bosque como un
sistema de producción importante para el soporte
de los medios de vida a futuro, lo que complicaría
su adopción.
1. Los nativos tienen una dominancia por los
granos básicos y el café.
2. Los ladinos tienen una dominancia por la
ganadería.
3. Las intenciones se agrupan según los roles de importancia que juegan los sistemas
productivos.
Al suponer que todos los productores quieren seguir produciendo en sus fincas, la proyección de cuándo un cultivo podría ser exitosamente
adoptado debería ser más realista. Así, la importancia de los granos básicos, del café y de la ganadería, los tres con p < 0,0001, presenta relación
con la visión a futuro de los usos que debería tener la finca. La norma, entonces, es que los usos
a futuro sean los mismos que se encuentran produciendo actualmente. Por lo tanto, al ser la intención a futuro concordante con el uso actual de
la finca, teóricamente, se estaría expresando una
decisión de adopción basada en la práctica habitual de mantener luego el mismo uso de la tierra
que corresponde al actual. No obstante, para no
caer en la trampa de aceptar como una verdad absoluta la afirmación de que los usos a futuro van a
ser invariables, es necesario tomar en cuenta que,
en apariencia, si se dieran cambios donde los finqueros conocieran usos alternativos más eficaces
en generar mayores beneficios, la posibilidad de
adoptar nuevos sistemas de producción es altamente factible.
Existe una expectactiva por seguir generando ingresos y, tanto para los nativos como para los
ladinos, la norma es proyectar una mejora en la
comercialización y un aumento en la producción.
70
Los nativos apuestan en la comercialización del
café, en combinación con la ganadería de subsistencia y los granos básicos. Como estrategia complementaria a sus intenciones, ven en la diversidad de la finca una oportunidad para mejorar su
bienestar. En el caso de los ladinos, el aumento
en la producción de la ganadería es la principal
alternativa para mejorar ingresos.
Por otra parte, aunque los granos básicos y
la ganadería son considerados sistemas de subsistencia para los nativos (n = 26), se percibe
una mayor expectativa en la comercialización del
café para mejorar los ingresos a futuro. Dado que
el café juega un rol de comercio importante, su
adopción será altamente probable. Esta positiva
disposición por adoptar en el futuro el café es considerada una práctica beneficiosa también para
mejorar los procesos de infiltración del agua. El
hecho de que el café tradicionalmente se trabaja bajo sombra implica un mayor número de árboles, al compararlo con los otros usos agrícolas
analizados.
Discusión
Con el fin de aumentar los sistemas productivos sostenibles, los proyectos de desarrollo actuales y pasados han estado promoviendo el incremento de árboles en los sistemas agrícolas, donde
las técnicas agroforestales y silvopastoriles son
los cambios más comunes asociados con las mejores prácticas de manejo de cuencas hidrográficas.
La inclusión de árboles en el sistema agrícola facilita la prestación de servicios ecosistémicos, en
particular, aquellos de cultivos perennes como el
café o el cacao, que están bastante extendidos en
el Neotrópico (Rapidel et al., 2011). Pero los árboles en los contextos centroamericanos todavía tienen que competir por espacios con varios sistemas
agrícolas que tradicionalmente evitan su inclusión
en la finca. Son ejemplos de sistemas que evitan
la inclusión de árboles la ganadería extensiva,
las plantaciones de piña y palma de aceite, entre
otros, en la región, los cuales están provocando que
en muchos casos la adopción espontánea de árboles sea una tarea muy difícil por lograr.
La percepción que tienen los agricultores
sobre los sistemas de producción es un concepto
que ha sido propuesto para analizar las estrategias exitosas en el uso de la tierra (Lykke, 2000).
Es el momento cuando el productor se centra en
evaluar cuál sistema es más o menos exitoso en
satisfacer las necesidades. El proceso consiste,
entonces, en valorar la adopción de un sistema
de acuerdo con el grado de satisfacción, basado en las percepciones individuales de los agricultores. Estas indican que, por el momento, la
escogencia del bosque como uso de la tierra no
sería posible, si no es capaz de ofrecer al menos
los mismos beneficios que las otras alternativas
pueden brindar (Dolisca et al., 2007). Consecuentemente, una baja percepción es el resultado de
la confrontación del aporte que tienen el bosque,
el maíz, el café y la ganadería, de manera individual, al sustento familiar.
La presencia del maíz es identificada como
uno de los principales patrones de uso en las fincas pequeñas de los chortis. Allí se siembra maíz
y café; como consecuencia, no queda espacio para
el bosque. En el caso de los ladinos, el patrón
de uso más importante es la ganadería y, en un
segundo lugar, el café. La percepción del productor, más positiva hacia estos sistemas de uso de
la tierra, aclara por qué el área de bosque, situado en un segundo lugar de ocupación (según
el área disponible de la finca), no puede explicar
por sí sola la efectiva adopción del bosque. Esta
afirmación es congruente con lo mencionado por
Kant (1999), quien indica que el nivel de percepción de importancia asignado a cada sistema dependerá del rol que tiene este para satisfacer las
necesidades de los productores, lo que motiva a
que el principal uso de la tierra, sea la agricultura. Tal aseveración puede ser aclarada, desde
un punto de vista práctico, por la condición de
mutua dependencia (Gray, 1998) entre las fincas y los productores, para la subsistencia. De
hecho, en el caso de los chortis, existe una alta
dependencia por el maíz y el café, lo que constituye, en términos generales, un factor clave para
entender la teoría social de uso del suelo (Barrera-Bassols et al., 2006), el cual es considerado
por Chen y colegas (2010) como relevante en la
identificación de patrones de uso.
Evaluar la compatibilidad de las visiones
que los productores tienen sobre sus fincas también brinda una oportunidad para definir los patrones de uso (Start y Johnson, 2004). Las visiones a futuro de los productores, en general, son
enmarcadas en las posibilidades de mejorar la
comercialización y aumentar la producción de sus
fincas, así como reiteran las diferentes necesidades de acuerdo con su tradición agrícola y cultural. Estas visiones a futuro corroboran el interés
por seguir dependiendo de los recursos naturales
para sostener medios de vida (Collier et al., 2009;
Ostrom et al., 1999). De esta manera, los chortis
son caracterizados por querer continuar con la
siembra del maíz y del café, este último beneficioso para el establecimiento de árboles. Los ladinos,
sin embargo, quieren seguir siendo ganaderos, lo
que disminuye las posibilidades de una adopción
espontánea de la forestería. Desafortunadamente, ninguno de los entrevistados manifestó que el
bosque llegaría a ocupar en el futuro algún papel
relevante en el soporte de sus medios de vida.
Bajo las condiciones de subsistencia observadas en el área de estudio, se requiere que los
sistemas de producción sean más eficaces para
soportar los medios de vida (Bhandari y Grant,
2007; Petry et al., 2010) y jueguen un papel más
relevante en mejorar tanto la seguridad alimentaria como la producción de ingresos. Entonces,
la evaluación de éxito, en el caso de los chortis, se
centra en la capacidad que cada sistema productivo tiene para generar alimento o para generar
Víctor Meza
centroamericana
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71
ingreso en un área limitada. Por lo tanto, mientras el bosque no aporte o no quede área disponible, la posibilidad de adopción del bosque de
manera espontánea es casi nula. La asignación
de tierras para el uso forestal por parte de los
ladinos corresponde, generalmente, a las menos
productivas, con el fin de que no compita con la
producción de ganado y café. En consecuencia, el
chance que tiene el bosque para ser conservado,
en este caso, es asociado con el mayor tamaño de
las fincas. Pero, también, sería necesario incluir
en el análisis de la adopción del bosque: (1) los
incentivos disponibles y (2) los costos de transacción (regentes, planes de manejo, permisos, etc.),
con el objetivo de tomar en cuenta las leyes y los
reglamentos como variables de discriminación.
•
Conclusiones
•
72
Los factores que explican las causas de
adopción de usos de la tierra no siempre son
fácilmente extrapoladas a otros contextos
ajenos a los estudiados. El tamaño de la finca es un factor que puede ser poco modificado por los pequeños productores, debido a la
falta de capital financiero y a la tenencia de
la tierra. Los mecanismos de tenencia de la
tierra, para el caso de los nativos, fijan un
área mínima de la finca por integrante de la
comunidad, lo que se convierte en un factor
indirecto que restringe la posibilidad de adquirir más tierra. Por lo tanto, los patrones
de uso para las fincas de los chortis pueden
ser explicados por el área limitada con la
que ellos cuentan; a pesar de que el derecho
de tenencia de la tierra es claro y respetado en ambos países, no constituye la única
condición para mejorar la adopción de sistemas de producción. Debido a que, también,
es necesaria más tierra, como consecuencia,
cuando el tamaño de la finca es menor, la
presencia del bosque es casi inexistente.
•
La percepción de la importancia de los sistemas productivos y la motivación son dos factores que pueden ser modificados por el productor y definirán, en gran medida, el éxito
de la adopción de algún sistema de uso de la
tierra, que se relacione con las características de los cultivos para cumplir con la subsistencia y/o venta. Así, el uso prioritario de
la tierra en la zona estudiada del Trifinio es
para ganadería, en el caso de los ladinos, y
para la agricultura de subsistencia (producción de granos básicos y café), en el de los
nativos. De este modo, un uso estrictamente
forestal del suelo no es una alternativa factible, al menos en las fincas pequeñas. De
hecho, el área de ocupación de un sistema es
un buen indicador de adopción, pero no explica la importancia que dicho sistema tiene
para el productor; ya que el bosque no fue
percibido como importante para mantener
medios de vida locales, a pesar de que reporta un área mayor a la del café.
La motivación es consistente con las necesidades actuales de cada productor, la norma
entre los chortis es mejorar la comercialización del café asociado a los granos básicos y
a la ganadería, ambos de subsistencia. Los
ladinos, por su parte, siguen viéndose como
ganaderos. Así, la perspectiva del uso a futuro de las fincas es congruente con el uso
actual; por tal motivo, reitera la visión contraria por adoptar la forestería, ya que el
uso forestal no es valorado como un sistema
de producción importante para contribuir en
el sustento familiar. Por lo tanto, la práctica
local de incluir sombra en el café, y aumentar la cantidad de árboles en combinación
con los cultivos agrícolas en las fincas, sigue siendo, sin lugar a dudas, la opción más
sensata y realista para la generación de servicios ecosistémicos (entre ellos el hídrico).
•
La visión contraria de los productores sobre
la adopción de la forestería es un factor crítico que debe ser considerado en los programas de conservación. La posibilidad de la
adopción del bosque y de árboles en el contexto de un pequeño productor transciende
a los aspectos de índole técnica y legal, y
más bien se debe a factores socioeconómicos de los diferentes actores que participan en el uso de los recursos; por ejemplo,
la compra de tierra, como alternativa para
aumentar el número de árboles, es una solución altamente onerosa, que obviamente
no puede ser asumida por los productores.
En consecuencia, nuevos modos de gobernanza del uso de la tierra, que mejoren la
producción de bienes y servicios en pequeñas fincas, deben basarse más en modificar
los factores que influyen en las decisiones
de los productores y menos en las exigencias
de instituciones externas que son ajenas a
las comunidades.
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Percepción que de la
rehabilitación forestal de la
zona de protección del río
Pirro tienen sus vecinos
Ronny Villalobos, Tania Bermúdez
y Marilyn Romero
R. Villalobos, ingeniero forestal, es profesor e investigador en la Escuela de Ciencias Ambientales
de la Universidad Nacional (Costa Rica) ([email protected]). T. Bermúdez, bióloga, es
subdirectora de la Escuela de Biología de la Universidad Nacional (Costa Rica) (taniabermudez1@
gmail.com). M. Romero, geógrafa, es profesora e investigadora en la Escuela de Geografía de la
Universidad Nacional (Costa Rica) ([email protected]).
Resumen
El incremento de la
expansión urbana y el de todas las actividades económicas y asociadas ejercen gran
presión sobre el ambiente,
en zonas destinadas a la
protección y conservación de
los recursos hídricos. A fin
de disminuir los impactos
ejercidos sobre los ecosistemas urbanos, en donde tales
recursos se ubican, es necesario conocer la percepción
de quienes viven a orillas
de los ríos, para que sobre
esa base los tomadores de
decisiones actúen. En este
artículo se da cuenta de un
estudio sobre la percepción
de los vecinos del río Pirro,
en Heredia, y se da especial atención a los aspectos
Abstract
The increase in urban
sprawl and all its economic
and productive activities
exert pressure on the environment of areas aimed to
the protection and conservation of water resources.
Therefore, the study of the
perception of inhabitants on
the banks of rivers results
key among decision makers,
in order to reduce the impacts that humans exerted
toward the environment
on these urban ecosystems.
Special attention is given
to aspects of current and
future land use in the buffer zone of the Pirro river,
in the province of Heredia,
Costa Rica; likewise the
Víctor Meza
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E
l desarrollo de las áreas urbanas va
configurando territorios cada vez
más extensos, promovidos por las necesidades habitacionales y económicas, de
la mano con un modelo de crecimiento urbano desplanificado, falto de responsabilidad
ambiental (Romero et al., 2011). En Costa
Rica, la población en la Gran Área Metropolitana pasó de 59 % a 72,8 % entre el 2000
y el 2011 (INEC, 2012). En otras palabras,
7 de cada 10 habitantes del país residen en
esta área urbana.
La ciudad de Heredia es uno de los
principales núcleos urbanos del Gran Área
Metropolitana. Para el 2015 se proyecta
una población mayor a medio millón de habitantes (Acosta, 2013), por lo cual, surge
la preocupación sobre la influencia directa
que tendrá este incremento hacia las zonas
de protección de ríos y quebradas. Según el
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último censo, como ya se mencionó la población urbana en la Gran Área Metropolitana
pasó de 59,0 % a 72,8 % entre el 2000 y el
2011 y Heredia es la provincia que registró
mayor incremento urbano (INEC, 2012). La
microcuenca del río Pirro es uno de los ejemKeywords: Pirro River, waPalabras clave: río Pirro,
ter resources, forest rehabiplos claros de este fenómeno. De acuerdo con
recursos hídricos, rehabililitation, social participation,
Romero et al. (2011), el 73 % de la superficie
tación forestal, participación
protection zone.
total de esta microcuenca es de uso urbano,
social, zona de protección.
con un incremento del 17 % en los últimos
20 años. El 64 % de la zona de protección del
río se encuentra en usos no conformes, es decir, es utilizada para otros fines ajenos a la
protección exclusiva de su cauce, incluyendo
viviendas y comercios (figura 1).
Desde 1989, se ha venido trabajando en
el río Pirro para mejorar o atenuar todos los
problemas ambientales asociados a la mala
planificación urbana. Por ejemplo, la Universidad Nacional, en ese mismo año, conformó
una Comisión Ambiental,
Figura 1. Irrespeto a la zona de protección del río Pirro
con la cual se pudo determiy desechos sólidos lanzados a su lecho
nar la grave contaminación
ambiental, la invasión de
sus zonas de protección y la
disminución de la cobertura forestal (Miranda et al.,
2010). Sin embargo, 24 años
después, la situación ha empeorado y, como respuesta,
se han desarrollado acciones
in situ, como programas de
manejo de desechos sólidos
y actuaciones de emergencia como limpieza del cauce. A pesar de lo anterior,
se desconoce el estado de
la percepción que posee la
población habitante en los
márgenes del cauce principal, y esto es fundamental
para establecer pautas de
manejo que faciliten la
recuperación y rehabilitación de este río. Es
primordial conocer, entonces, cuál es la percepción de la población
que habita a orillas del
cauce, al ser esta la
protagonista de la gestión de conflictos y su
entorno (Dorojeanni y
Jouravlev, 1999).
Cualquier acción
llevada a cabo dependerá en buena medida
de la capacitación, información y/o divulgación entre la población
cercana. La experiencia
ha demostrado que la
participación de las comunidades en la toma R. Villalobos. Río Pirro, Heredia
de decisiones conlleva
una mayor posibilidad de éxito (Charpentier, 2001).
La zona de protección de ríos y quebradas
en Costa Rica se establece mediante la Ley Forestal y comprende el cauce, sus riberas y 10 metros
a ambos lados en áreas urbanas. Sin embargo, en
la mayoría de la Gran Área Metropolitana prevalece el uso comercial, residencial e industrial, que
provoca el uso no conforme del suelo, invasión
de la zona de protección y, consecuentemente, el
deterioro del ecosistema forestal ripario. Es acá
donde la rehabilitación ha sido sugerida y definida por diversos autores, de manera que permita
restablecer la conectividad entre los componentes
ambientales y sociales de un ecosistema, reconstruyendo sus estructuras, procesos y capacidades
para la producción de bienes y servicios ecosistémicos; compensando de una forma específica y
efectiva las alteraciones causadas por actividades
humanas en sitios urbanos (Gualdrón, 2010 y
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Percepción que de la rehabilitación forestal de la zona de protección del río Pirro tienen sus vecinos
de uso actual y futuro del
suelo, en la zona de protección de ese cuerpo de agua,
así como a la participación
de gobiernos locales y otras
instituciones.
perception of inhabitants
concerning the participation of local governments
and other institutions is
analyzed.
R. Villalobos. Río Pirro, Heredia
Parra, 2004). Como resultado, se podría prevenir
inundaciones río abajo, mediante la regulación de
sistemas de drenaje y la estabilización de los taludes en los márgenes del canal hídrico; reducir los
riesgos de erosión, y ofrecer un hábitat a muchas
especies vegetales y animales (Arcos, 2005).
De acuerdo con Veluk (2010), el término “rehabilitación” surge a partir del 2001, cuando un
grupo de expertos en restauración forestal reunido en España define el concepto, por primera vez,
como un sinónimo de restauración pero adaptado
localmente a sitios urbanos. La rehabilitación no
necesita solamente manejo forestal; para poderla
alcanzar es necesario un manejo de la matriz del
paisaje. Debido a esto, las acciones rehabilitadoras
de la vegetación deben ser adaptadas al ambiente
local, a las condiciones del paisaje y a la situación
económica y cultural de la población que en ella habita (Ceccon, citado por Villarauz, 2009).
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La rehabilitación, por sí misma, afecta a espacios, personas, expectativas, e intereses muy variados. Ni aun en el caso de realizarse en zonas de
propiedad privada y por entidades privadas deja de
existir un componente público importante. Por tanto, deben colaborar tres partes (figura 2) para asegurar la realización del proyecto. Cuanto mayor sea el
grado de intersección y de participación equilibrada
de las tres, mayor será grado del éxito de los objetivos en un proyecto de rehabilitación (Comín, 2002).
Figura 2. Partes que deben colaborar en una
restauración ecológica
Metodología
El sistema fluvial del río Pirro forma parte
de la microcuenca del río Bermúdez, el cual a su
vez es afluente de la subcuenca del río Virilla y
este de la cuenca del Grande de Tárcoles que desemboca en el Océano Pacífico. La unidad natural
está localizada en un contexto político administrativo que comprende territorios de tres municipios
o cantones de la provincia de Heredia: San Rafael,
Heredia y San Pablo (Romero et al., 2011).
Con la finalidad de conocer cuál es la percepción de los habitantes de la zona de protección
del río Pirro, con respecto a la rehabilitación forestal de algunos sectores de esta, se determinó la
población total de hogares ubicados a lo largo de
los márgenes del cauce principal.
Se estudiaron los usos de la tierra a lo largo de toda la zona de protección del río, a partir
de los shapes elaborados por el proyecto “corredor verde fluvial del río Pirro” (Romero et al.,
2011), seleccionando todas las viviendas que estuvieran a orillas del cauce principal. Se trabajó a una escala mínima permeable aproximada
de 1:1500 a 1:1000, mediante la ampliación y el
procesamiento de las imágenes a través del uso
de un sistema de información geográfica (ARC
GIS 9.3 y Arcview 3.3).
Fuente: Comín, 2002.
Cuadro 1. Condiciones climáticas de la microcuenca del Pirro
Altitud
Precipitación promedio anual
Humedad relativa
Temperatura promedio anual
1420 a 1050 m.s.n.m.
2374.3 mm, los meses más lluviosos son setiembre y octubre con montos
promedios de 410.88 mm y 424.6 mm, respectivamente. El período
seco ocurre entre diciembre y abril con montos de 54.5 mm y 20.4 mm,
respectivamente.
El promedio es de 79 %; la mayor humedad se registra en ocutbre (86%) y
la menor en febrero (72 %) y marzo (71 %).
Es de 20.1 ºC; la máxima promedio anual, 25.1 ºC y la mínima promedio
anual, 15.2 ºC. En abril y marzo la temperatura media mensual más alta
es 26.6 ºC y 26.4 ºC, respectivamente, y en enero la media mensual más
baja es 14.6 ºC.
Posteriormente, se realizaron tres visitas de Figura 3. Representación geográfica de la ubicación
campo para validar la información observada en las
de los sitios encuestados y
imágenes. A partir de esto, se contabilizó un total de
secciones de la microcuenca del Pirro
242 viviendas (52 en la sección alta de la microcuenca, 85 en la sección media y 105 en la sección baja).
Con el fin de obtener una muestra representativa, se aplicó el método de “muestras probabilísticas al azar simple” de Hernández et al.
(1999), a través de la siguiente ecuación:
n´= s^2/ v^2 = (p * 1-p)/ 0,05 ^2 =
(0,5 * 1-0.5)/ 0,05 ^2 =100
Donde,
n´= tamaño de muestra
S^2= varianza de la muestra
V^2= varianza de la población
n´= (n´)/ ((1+ (n´)/ (N´)) = 100/
(1+100/242) = 71
Aplicando la fórmula con un error de muestreo de 0,05 y un 95 % de confianza, se obtuvo
71 viviendas. Finalmente, se estratificó la muestra en las tres secciones (figura 3): sección alta,
media y baja, siguiendo el criterio de muestreo
probabilístico estatificado; multiplicando el total
de viviendas de cada sección por la fracción del
estrato (cuadro 2).
Una vez obtenida la muestra en cada sección, se aplicó un cuestionario con tres preguntas
semicerradas y dos preguntas abiertas; todas con
el fin de conocer los usos actuales, los usos futuros,
la percepción y las opiniones de los entrevistados,
acerca de su relación con la zona de protección del
río y su convivencia con él. Las preguntas semicerradas fueron sobre los aspectos siguientes.
Cuadro 2. Distribución estratificada de la muestra por sección, para la aplicación de entrevistas
Sección de la microcuenca
Total de viviendas
fh*
Tamaño de muestra
Alta
52
x
0,293
15
Media
85
x
0,293
25
Baja
105
x
0,293
31
Fuente: Alvarado, 2012.
fh*= fracción del estrato, donde fh= n (tamaño de la muestra)/N (tamaño de la población); es decir, 242 viviendas/71 entrevistadas = 0,293.
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79
1.
2.
3.
Usos actuales que hacían de la zona de protección: protección contra inundaciones, abrevadero para animales, extracción de tierra,
extracción de leña, construcción, recreación
y esparcimiento, otro uso.
Usos y actividades futuras en la zona de
protección: protección contra inundaciones,
abrevadero para animales, extracción de
leña, extracción de tierra, construcción de
infraestructura, protección forestal, jardín,
otro uso.
Disposición a colaborar, apoyar y adoptar
medidas de mitigación que faciliten el proceso de rehabilitación forestal de la zona de
protección colindante con su propiedad.
Por otra parte, se formularon dos preguntas
abiertas, la primera con el fin de dar a conocer la
opinión acerca del gobierno local en el apoyo con
obras de conservación en la zona de protección, y
la segunda sobre la opinión de actividades y acciones para rehabilitar la zona de protección. Las
personas entrevistadas fueron los propietarios de
cada casa de habitación, de ambos sexos, mayores
de edad y de toda clase de ingreso económico.
Resultados
De acuerdo con los resultados (figura 4), la
construcción urbana fue el uso del suelo más frecuente mencionado por los propietarios que colindan las secciones media y baja de la microcuenca.
Esto ocurre por la cercanía cada vez mayor con
el centro de la cuidad de Heredia, que se refleja
en mayor presión para aquellos sectores que aún
presentan pastos o áreas desprovistas de infraestructura. Entre mayor es la lejanía con la sección
alta, se localizan mayores actividades de uso del
suelo no conforme, es decir, menor protección forestal y mayor tasa de construcción.
El escenario a futuro mostró que el 50 % de
los propietarios de la sección alta presentan mayor interés y disponibilidad por destinar su espacio para la protección forestal, el esparcimiento
Figura 4. Usos-actividades actuales y futuros en la zona de
protección del río Pirro, según cada sección (2013)
80
y/o recreación, a través de
jardines en los patios traseros o de la siembra de
árboles frutales y plantas
ornamentales, frente a
un 44 % y un 16 % de la
opinión de los habitantes
de las secciones inferiores
que exponen lo contrario.
Armstrong y Stedman
(2012) atribuyen este
patrón al tamaño de las
propiedades y al espacio
disponible.
Un resultado importante es el incremento del
uso dedicado a la construcción de infraestructura. En promedio, el 40 %
de los casos consultados
señala posibles ampliaciones y remodelaciones R. Villalobos. Río Pirro, Heredia
de sus casas en años posteriores.
Los más interesados en aportar en procesos de rehabilitación del río fueron los habitantes de la sección alta de la microcuenca (figura
5), quienes mostraron mejor disposición a favor
de la protección forestal. Por otro lado, el 45 % de
los entrevistados, que corresponde a las secciones
media y baja, mostró claramente un desinterés en
colaborar y lo argumentó con el poco espacio disponible de las propiedades y con el uso particular
que hacen de estas, exclusivamente habitacional
y comercial (el valor de la tierra es mayor y por
ello debe sacársele el mayor provecho a cada espacio disponible).
De acuerdo con Armstrong y Stedman
(2012), las discrepancias entre propietarios de la
sección alta de la microcuenca con respecto a la
opinión de los habitantes de las secciones inferiores puede atribuirse, además, a que propietarios
de la parte superior de la microcuenca se dedican,
con mayor frecuencia, a realizar labores de campo o jardinería, en las que involucran más la importancia tanto de manejar y conservar el bosque
ripario como de tener mayor conocimiento sobre
la trascendencia de este en el control de inundaciones, erosión y protección de taludes. Los que
habitan las partes inferiores de la cuenca, por su
parte, están restringidos a poca área disponible,
mayor plusvalía de la tierra y un ambiente de actividades industriales y comerciales.
Otra explicación sobre el comportamiento
de los propietarios puede deberse, según Canales et al. (2010), a la condición socioeconómica de
las personas encuestadas, según la sección de la
microcuenca donde se ubiquen. Los habitantes
de caseríos ubicados en la cuenca baja del río poseen menor ingreso económico y mostraron actitudes menos positivas hacia el medio ambiente,
que los que se encuentran en caseríos ubicados
en las secciones media y alta del río.
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81
Figura 5. Disposición de propietarios cercanos
al cauce del Pirro para colaborar en procesos de
rehabilitación de la zona de protección (2013)
Los habitantes de la sección baja del río,
donde se ubica una serie de conglomerados habitacionales de clase económica baja, mostraron
un total desinterés en colaborar en el proceso de
rehabilitación de la zona de protección. Dicho
comportamiento, según lo indicaron las personas
consultadas, es producto del temor a ser despropiadas o desplazadas del lugar en el cual actualmente tienen establecidas sus viviendas. Tal temor se asocia a las condiciones socioeconómicas
de los residentes; aproximadamente el 70 % de
los hogares consultados de esta sección corresponde a familias de clase económica baja, acorde
con lo manifestado por los mismos encuestados.
Como lo describe Sorensen (1998), muchos
de los residentes llegaron a establecerse en la
zona de protección del río, como una de las consecuencias de la rápida urbanización y la migración
rural a sitios urbanos, en búsqueda de empleo y
mejores condiciones económicas. Esto ha provocado la creación de extensas zonas urbanas marginales en la periferia de la ciudad, sin ninguna
82
planificación de infraestructura y servicios. Muchas de las personas de escasos recursos, especialmente las que llegan a las ciudades, se establecen
en asentamientos irregulares en las periferias de
la ciudad. Por lo general, dichos asentamientos
se forman de manera ilegal y fuera del plan regulador del casco urbano, en lugares ambientalmente sensibles, como las zonas de protección de
los ríos, donde hay más exposición a peligros de
diverso tipo, especialmente inundaciones y deslizamientos de tierra.
De manera general, el 87 % de los encuestados (62) manifestó un descontento acerca de la
nula actuación de la municipalidad y del Ministerio de Ambiente y Energía, en obras de conservación de la zona de protección. El restante 13
% (9) afirmó desconocer el tema. En cuanto a su
participación se refiere, el 35 % (25) dijo conocer y
haber participado, de formas directa e indirecta,
en campañas de recolección y limpieza de desechos sólidos o talleres que han sido organizados
por la Universidad Nacional, sobre todo en la sección media de la microcuenca. Un 65 % (46) manifestó que alguna vez ha escuchado sobre talleres
y campañas de recolección de desechos sólidos y
limpieza del cauce, pero que no ha asistido por
falta de mayor divulgación e información sobre el
tema o por escasez de tiempo disponible.
Conclusiones
La rehabilitación forestal de la zona de protección del Pirro es un desafío ante múltiples variables, entre las cuales las más importantes son
la alta plusvalía de la tierra, el poco espacio disponible de las propiedades y el uso particular que
hacen de ellas; donde el 45 % de los propietarios
entrevistados mostró un desinterés, aunado al
nulo apoyo por parte de las instituciones competentes en esta materia, como las municipalidades
y el Ministerio de Ambiente. La rehabilitación forestal mencionada es posible, siempre y cuando
se propicie el trabajo coordinado y
multidisciplinario entre las entidades competentes y los actores sociales de cada comunidad o caserío que
forme parte fundamental de las interacciones naturales del río.
La integración de las comunidades, en especial de los residentes
de zonas marginales ubicadas a lo
largo del cauce, debe ser un tema de
urgente acción, lo cual requiere mayor estudio y discusión para asegurar su éxito a través de programas
y proyectos de rehabilitación. Cada
asociación comunal debería nombrar
un comité encargado del río, para poder llevar a cabo obras de rehabilitación, poder solucionar conflictos entre los propietarios, las dependencias
municipales y el Estado.
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maestría). CATIE, Turrialba, Costa Rica.
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NORMAS MÍNIMAS PARA LA PRESENTACIÓN
DE ARTÍCULOS A LA REVISTA CIENCCIAS
AMBIENTALES CON VISTAS A SU PUBLICACIÓN
Formato de presentación
El artículo ha de ser presentado
en soporte informático –a espacio sencillo– en lenguaje Word.
Originalidad
Los artículos publicados en la
revista deben ser estrictamente
originales, es decir, no pueden
haber sido publicados en ningún
otro medio de comunicación.
Tamaño
El artículo no debiera exceder
las 9 000 palabras.
Información del autor
Dado que la revista, en la página de apertura de cada artículo,
hace una muy breve presentación del autor, debajo del nombre
de este habrá de consignarse su
campo de formación académica,
su especialización –en caso de
haberla– y los cargos –académicos, gubernamentales o de otro
tipo– de él. Ejemplo: El autor,
biólogo especialista en manejo
de vida silvestre, es director del
Instituto de Investigaciones sobre Animales Hipotéticos.
Título
No debe ser mayor a 20 palabras.
84
Resumen y abstract
El artículo debe estar precedido
por un resumen de no más de
200 palabras en un solo párrafo
(no debe contener información
adicional al artículo, ni debe ser
de presentación de él, sino meramente resumen de todas sus partes –menos la de referencias–),
con su traducción al inglés, o
sea, el abstract.
Palabras clave y keywords
Debajo del resumen habrá de
colocarse no más de cinco palabras clave, y debajo del abstract
las correspondientes key words,
que indiquen al lector los temas
principales del documento (en
orden alfabético).
Apoyos gráficos
Las figuras e ilustraciones coloreadas que el artículo contuviera habrán de ser entregadas en
dos versiones, ambas en formato
JPG: en blanco y negro y a color (esta última para la versión
digital de la revista), ambas en
alta resolución. Respecto de tales figuras e ilustraciones es importante que en el texto vengan
señalados, entre corchetes, los
lugares en que preferiblemente
deben aparecer. Los cuadros sí
pueden entregarse en el mismo
archivo del texto del artículo en
lenguaje Word.
A las figuras, cuadros e ilustraciones que se incluya debe corresponder una referencia o varias, en el texto.
Estilo de los subtítulos
En el artículo puede haber subtítulos de tres rangos distintos –todos escritos en minúsculas– que
deben distinguirse claramente:
• Los subtítulos de primer
rango deberán escribirse en
letra relativamente grande.
• Los de segundo rango en
letra de tamaño menor que
la de los de primer rango, pero más grande que la
del texto del artículo, y en
negrita.
• Los de tercer rango en letra
del mismo tamaño que la del
texto del artículo y en cursivas (sin negrita).
Citas textuales
Se ruega no excedan las 60 palabras (se considera excepciones),
no han de ponerse en cursivas,
ni usando sangría ni en párrafo
aparte, sino entrecomillando.
Notas al pie de página
Podrá usarse notas a pie de página para aclarar o ampliar información o conceptos, pero solo
en los casos en que, por su longitud, esos contenidos no puedan
insertarse entre paréntesis en el
texto.
Uso de cursivas y uso (excepcional) de comillas (nunca
negritas, ni subrayado)
Se usará cursivas para enfatizar
conceptos, pero no negritas ni
subrayado ni mayúsculas. Vocablos no aceptados por la Real
Academia Española han de escribirse también en cursivas.
Uso de números y unidades
de medida
Cuando las cantidades sean escritas numéricamente ha de
usarse un espacio en blanco
para separar los grupos de tres
dígitos en la parte entera del
número.
Las unidades de medida, en caso
de consignarse abreviadamente,
habrán de escribirse en singular
y en minúsculas. Ejemplo: “... la
bestia, de 100 k de peso, recorrió
90 m antes de caer exangüe...”.
En cualquier cifra con decimales, entre estos y las unidades se
usa coma (esto rige también en
cuadros y figuras).
Uso de acrónimos
Los acrónimos lexicalizados y devenidos nombres propios (como
Unesco y Minae, por ejemplo) se
escriben con solo la letra inicial
en mayúscula. Los acrónimos
Normas editoriales
Normas editoriales
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lexicalizados que son nombres comunes (como ovni y mipyme, por
ejemplo) se escriben con todas las
letras minúsculas. Los acrónimos
no lexicalizados y que, por tanto,
se leen destacando cada letra por
separado (como UCR y FMI, por
ejemplo) se escriben con todas las
letras mayúsculas.
Referencias bibliográficas
A partir del Manual de la American Psychological Association
(APA) (2010), seguimos los siguientes lineamientos respecto
a citación de fuentes bibliográficas. Hay dos modalidades de
presentación de las referencias
bibliográficas intercaladas en el
texto. En una, el autor citado es
el sujeto de la oración; en la otra,
el autor citado, en tanto tal, no
es parte de la oración, sino que lo
que es parte de la oración es solo
lo dicho o aportado por él. Ejemplo del primer caso: “ … Acuña
(2008) asegura que el sistema
de áreas protegidas …”. Ejemplo
del segundo: “… Los problemas
ambientales han resultado el
principal foco de conflicto (Morales, 2009)…”.
Obra con un autor
Entre paréntesis, se coloca el
apellido del autor al que se hace
referencia, separado por una
coma del año de publicación de
la obra. Ejemplo: “… (Pacheco,
1989) …”.
Obra con más de un autor
Cuando la obra tiene dos autores, se cita a ambos, separados
por la conjunción “y”. Ejemplo:
“… (Núñez y Calvo, 2004) …”.
Cuando la obra es de más de
dos autores, se cita a todos en la
primera referencia pero, posteriormente, solo se coloca el apellido del primer autor seguido de
“et al.”, sin cursiva y con punto
después de la contracción “al.”.
Ejemplo: “… (Pérez, Chacón, López y Jiménez, 2009) …” y, luego: “… (Pérez et al., 2009) …”.
Obra con autor desconocido o
anónimo
Si la obra carece de autor explícito, hay que consignar en vez
de él, y entre comillas, las primeras palabras del título (entre
paréntesis). Ejemplo: “… (“Onu
inquieta”, 2011) …”; o, alternativamente, el nombre de la obra
y, después de una coma, la fecha
de publicación. Ejemplo: “… La
Nación, 2011 …”.
Solo cuando se incluye una cita
textual debe indicarse la(s)
página(s). Ejemplo: “… (Pérez,
1999, p. 83) …”.
Presentación de las obras
referenciadas
Al final del artículo, debajo del
subtítulo Referencias (que es
de segundo rango), habrá de
consignarse todas las obras referenciadas, en letra de tamaño
menor a la del texto.
Libro
Primero se anotará el apellido
del autor, luego, precedida de
una coma, la inicial de su nombre; después, e inmediatamente luego de un punto, el año de
publicación de la obra entre
85
paréntesis; seguidamente, y en
cursivas, el título de la obra;
posteriormente, y después de
un punto, el lugar de publicación de la obra (si la ciudad es
internacionalmente conocida no
hace falta señalar el país, pero,
si no, solo se consigna el país),
y, finalmente, antecedido por
dos puntos, el nombre de la editorial. Ejemplo: Pérez, J. (1999)
La ficción de las áreas silvestres.
Barcelona: Anagrama.
Artículo contenido en un libro
En este caso, se enuncia el apellido del autor seguido de una coma,
luego se pone la inicial del nombre
de pila seguida de un punto; inmediatamente, entre paréntesis, la
fecha. Enseguida ha de consignarse el nombre del artículo, sin cursivas. Después de un punto y seguido, ha de ponerse la preposición
“En”, y, luego, el apellido seguido
de una coma y la inicial del nombre de pila del editor o compilador
de la obra; se indica a continuación
entre paréntesis “Ed.” o “Comp.”,
como sea el caso; inmediatamente se señala el nombre del libro en
cursivas y, entre paréntesis, las
páginas del artículo precedidas por
la abreviatura “p.” o “pp.” seguidas
de un punto; posteriormente, el
lugar de publicación de la obra, y,
antecedida por dos puntos, la editorial. Ejemplo: Mora, F. (1987).
Las almitas. En Ugalde, M. (Ed.)
Cuentos fantásticos (pp. 12-18).
Barcelona: Planeta.
Artículo contenido en una revista
En este caso, se indica el apellido
del autor y, luego precedidapor
86
una coma, se coloca la letra inicial
de su nombre de pila; luego de un
punto, y entre paréntesis, la fecha;
después el título del artículo y un
punto. Enseguida, va el nombre
de la revista, en cursivas; inmediatamente, se indica el número
de la edición o del volumen separado por una coma de las páginas
que constituyen el artículo, luego
se coloca el punto final. Ejemplo:
Fernández, P. (2008, enero). Las
huellas de los dinosaurios en
áreas silvestres protegidas. Fauna prehistórica 39, 26-29.
Artículo
contenido
en
un
periódico
Si la referencia fuera a un diario
o semanario, habría de procederse igual que si se tratara de una
revista, con la diferencia de que
la fecha de publicación se consignará completa e iniciará con el
año, separado por una coma del
nombre del mes y el día, todo entre paréntesis. Antes de indicar
el número de página, se coloca
la abreviatura “p.” o “pp.”. Ejemplo: Núñez, A. (2017, marzo 16).
Descubren vida inteligente en
Marte. La Nación, p. 3A.
Material en línea
En caso de que el artículo provenga de un periódico o una revista en línea, se conserva el formato correspondiente y, al final,
se coloca la frase “Disponible en”
seguido de la dirección electrónica, sin punto al final. Ejemplo:
Brenes, A. y Ugalde, S. (2009, noviembre 16). La mayor amenaza
ambiental: dragado del río San
Juan afecta el río Colorado y los
humedales de la zona. La Nación.
Disponible en http://wvw.nacion.
com/ln_ee/2009/noviembre/16/
opinion2160684.html
Autores múltiples
Cuando el texto referenciado
tenga dos autores, el apellido
de cada uno se separa con una
coma de la inicial de su nombre
de pila; además, entre un autor y
otro se pondrá la conjunción “y”.
Ejemplo: Otárola, A. y Sáenz, M.
(1985). La enfermedad principal
de las vacas. San José: Euned.
Tratándose de tres o más autores, se coloca el apellido de cada
autor separado por una coma de
la inicial de su nombre de pila,
luego de la que va un punto; y,
entre uno y otro autor media
una coma. Antes del último autor se coloca la conjunción “y”.
Ejemplo: Rojas, A., Carvajal, E.,
Lobo, M. y Fernández, J. (1993).
Las migraciones internacionales. Madrid: Síntesis.
heuristic . Otro ejemplo: Titulares Revista Voces Nuestras.
(2011, febrero 18). Radio Dignidad, 185. Disponible en http://
www.radiodignidad.org/index.
php?option=com_content&task=
view&id=355&Itemid=44
Puede utilizarse corchetes para
aclarar cuestiones de forma, colocándolos justo después del título,
y poniendo en mayúscula la primera letra: [Brochure] , [Podcast
de audio], [Blog], [Abstract], etcétera. Ejemplo: Cambronero, C.
(2011, marzo 22). La publicidad
y los cantos de sirena. Fusil de
chispa [Blog]. Disponible en
http://www.fusildechispas.com
Comunicaciones personales
o entrevistas
La mención en el texto de comunicaciones personales o entrevistas se hará así: luego de
una apertura de paréntesis se
consigna la inicial del nombre de
pila de la persona entrevistada,
luego se coloca un punto y, enseguida, el apellido del entrevistado; inmediatamente después,
se pone una coma seguida de la
frase “comunicación personal”,
luego de esto se coloca otra coma
y, posteriormente, se consignan
el mes y el día, separados por
una coma del año en que se efectuó la comunicación; finalmente,
se cierra el paréntesis:
(L. Jiménez, comunicación personal, septiembre 28, 1998)
Las comunicaciones personales
no se consignan en la sección de
referencias.
Sin autor ni editor ni fecha
Si el documento carece de autor
y editor, se colocará el título del
documento al inicio de la cita. Al
no existir una fecha, se especificará entre paréntesis “s.f.” (sin
fecha). La fuente se indica anteponiendo “en”.
En caso de que la obra en línea haga referencia a una edición impresa, hay que incluir
el número de la edición entre
paréntesis después del título.
Ejemplo: Heurístico. (s.f.). En
diccionario en línea MerriamWebster’s (ed. 11). Disponible en
http://www.m-w.com/dictionary/
Normas editoriales
Normas editoriales
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87
SISTEMA DE ARBITRAJE DE LA REVISTA
CIENCIAS AMBIENTALES
1. Los artículos que recibe el consejo editor
de Ciencias Ambientales son, en primera
instancia, leídos y evaluados por el editor para determinar si se ajustan a la
orientación temática de la revista y no
se distancian sustancialmente de los estándares de calidad y las características
de forma de ella.
2. Cuando el dictamen del editor sobre un
artículo es positivo –en los términos recién
dichos–, se le comunica al autor que adapte
el texto a las Normas mínimas para la presentación de artículos a la revista Ciencias
Ambientales –esto en caso de que el autor
no lo hubiera hecho antes de haber entregado el artículo al consejo editor–.
3. El artículo ya ajustado a las “normas” de
la revista es pasado a dos revisores especialistas en el tema tratado en el texto,
para que decidan si el documento es publicable tal cual, debe ser rechazado o puede
ser publicado después de corregirlo, haciendo caso de sus observaciones críticas.
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4. Los pares/revisores a los que se encomienda la evaluación del artículo son externos
a la Universidad Nacional y al consejo
editor de la revista. Para su trabajo de
crítica, la revista les provee una pauta de
evaluación (la Guía para evaluadores de
la revista Ciencias Ambientales).
5. En caso de que un evaluador se incline por
rechazar el artículo y el otro por aceptarlo,
el texto es sometido a la consideración de
un tercer evaluador, a fin de lograr un desempate. Si la posición de este tercero no
contribuye al desempate el editor toma la
decisión.
6. Cuando el artículo es aceptado por los revisores con la condición de que sea corregido, él es devuelto al autor para que realice
las enmiendas, fijándosele el plazo de 30
días naturales.
7. En el proceso de revisión, ni el autor conoce
la identidad de los evaluadores ni estos la
de aquel. Además, los evaluadores actúan
bajo el compromiso de no dar a conocer las
interioridades del proceso de revisión ni
los contenidos del artículo.
Ir a contenido

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