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Yale School of Forestry & Environmental Studieshttp://www.environment.yale.edu

Sistemas silvopastoriles y mitigación del cambio climático:

alternativas para aumentar la captura de C

Florencia MontagniniProfessor in the Practice of Tropical Forestry

Director, Program in Tropical ForestryGlobal Institute of Sustainable Forestry

Yale School of Forestry & Environmental Studies

Impacto de la conversión de bosques a pastos en el almacenamiento de C

Balance de C en sistemas convencionales de ganadería

Investigaciones que demuestran cómo los suelos pueden ser un reservorio de C cuando se utilizan prácticas sostenibles en el manejo de pasturas

Sistemas silvopastoriles con especies de árboles nativos para recuperar pasturas degradadas y como reservorios de C

Fraccionamiento del C del suelo en formas lábiles y estables y sus roles

Perspectivas sobre SSP y la mitigación del cambio climático


El balance global de C:

Impactos del manejo

agrícola

Los suelos del mundo contienen

tanto o más C que la vegetación,

por lo tanto materia orgánica de

suelo (MOS) tiene un papel crítico

en el balance global de C.

Técnicas agrícolas para mejorar la

conservación y almacenamiento de

carbono orgánico de suelo (COS)

pueden tener un impacto fuerte en

el balance global de C. Cultivos mixtos, uso de mulch o residuos, y otras técnicas en sistemas agroforestales (SAF) tienen un potencial fuerte para conservar y aumentar el COS


Impacto de Pasturas Convencionales sobre el balance de C

El uso de pasturas es un agroecosistema económicamente importante en regiones tropicales.

La conversión de bosques a pasturas resulta en la liberación de CO2 y otros gases invernadero a la atmósfera.

El bosque tropical no perturbado puede contener aprox. 406 Mg de biomasa/ha de lo cual 309 Mg puede ser biomasa áerea, la cual cuando se corta y quema para establecer una pastura libera el C a la atmósfera (LaL 2005).


Dinámica del COS

después de conversión

de bosques tropicales a

agricultura y sistemas de

uso forestal

Pérdida=capacidad de

almacenamiento en

tamaño de pool y tasa

de incremento

La tasa depende del

punto de referencia, >

tasas en suelos

degradados

SAF tasa intermedia

entre plantación

convencional de árboles

y agricultura de labranza

mínina

Fuente: Lal, R. 2005. Soil Carbon Sequestration in Natural and Managed Tropical Forest Ecosystems. pp. 1-30 in F. Montagnini (ed.). Environmental Services of Agroforestry Systems, Haworth Press, New York.


Ciclo de C en ganadería

convencional de corral

encierro en los EEUU

Maíz sembrado para hacer silo para

alimentar al ganado durante el

invierno

Maíz (la planta entera) es cosechado

cuando está maduro, molido, y se

pone a fermentar (silo) para

alimentar los ganados en el establo


Finca Lechera Greenbacker, Durham,

Connecticut, EEUU


Biomasa producida por plantas de maíz es más o menos

distribuida igualmente entre todas las partes de la planta.

Ganado pierde cerca de 50% de C en alimentación por

respiración.

La mayoría de residuos de la planta regresan a la atmósfera

como CO2, especialmente partes aéreas, no tanto las raíces.

Cerca de 85% de residuos aéreos de plantas y estiércol de

ganado regresan a la atmósfera como CO2.

Cerca de 15% de residuos de plantas y 30% residuos de raíces

son asimilados al suelo como humus.

En consecuencia la tasa de emisiones de C de este sistema es muy

alta.

Ciclo de C en un ´feedlot´ de ganado

Fuente: Brady, N.C. and R. R. Weil. 2008. The Nature and Properties of Soils.

Prentice Hall, 14th ed.


SSP con densidad alta de árboles en Quindío, Colombia. Fotos: Alicia Calle

Sin embargo, existen alternativas a la ganadería

convencional en regiones templadas y tropicales


Sistemas Silvopastoriles

Beneficios productivos y

sociales:

Mejor valor nutricional

Mejor fertilidad de suelo: deposición de hojarasca y ciclaje de nutrientes

Productividad más alta, menos dependencia en insumos

Menos estrés de calor = menor respiración = mayor producción de leche y carne

Producción diversificada de la finca

Fotos: Alicia Calle


Tierras usadas en SSP pueden ser productivas por más tiempo que las usadas en ganadería convencional, reduciendo la necesidad de cortar más bosque

Beneficios Ambientales:•Hábitats más complejos sostienen mayor diversidad

de comunidades de plantas y animales.

•Mayor riqueza de biota del suelo

•Habilita conectividad entre fragmentos

•Protección de Cuencas: disminución de erosión y

escorrentía

•Mejor retención de agua y suelo

•Niveles mayores de almacenamiento de C


Impacto del manejo del sistemade pastura en el balance de C

Corral de encierro de ganado por la noche,

De Coulon, Jardín América, Misiones,

Argentina SSP con Brangus, Pinus taeda, Axonopus spp.


El establecimiento de pasturas puede aumentar, disminuir, o no tener efecto en el ´pool´ de COS, dependiendo del tipo de suelo y ´pool´ de COS previo, especie de pastura, y manejo (Lal 2005).

Por ejemplo, 19 de 29 pasturas examinadas en Amazonia acumularon C en suelo superficial y 10 mostraron pérdida de C.

Pasturas sobre suelos con ´pool´ alto de COStendieron a perder C

Pasturas en suelos con un ´pool´bajo de COS (< 5 kg/m2) tendieron a aumentar C.


Pastoreo controlado

Establecimiento de especies de pasturas adecuadas

Uso de SSP

COS bajo pasturas puede aumentar substancialmente:

Mezcla de pasto-

leguminosa

herbácea en

sistemas de pasturas

mejoradas en Brasil


Fotos: Alicia Calle

Resultados recientes de investigaciones en Colombia y Costa Rica


Los sumideros de C del suelo (SCS) fueron evaluados a 4 profundidades (0-10, 10-20, 20-40 y 40-100 cm) en SSP, pasturas convencionales, pasturas degradadas y bosque en regiones de bosque montano y de bajura.

C total fue medido por combustión y C oxidable fue determinado por oxidación húmeda (Walkley-Black).

C estable fue calculado como la diferencia entre C total y C oxidable.

Fuente: Amézquita, M. C., Ibrahim, M., Llanderal, T., Buurman, P., and Amézquita, E. 2005. Carbon Sequestration in Pasture and Silvo-pastoral Systems in Four Different Ecosystems of the Latin American Tropics. Journal of Sustainable Forestry 21 (1): 31-49. pp. 31-49 in F. Montagnini (ed.). Environmental Services of Agroforestry Systems, Haworth Press. New York.


Resultados de los sitios en Colombia y Costa Rica

Laderas Trópicos Andinos, Colombia (1350-1900 msnm, 1800 mm lluvia/año, 14-18°C temperatura anual, inclinación media a alta, suelo fertilidad media)

SCS de pasturas de Brachiaria decumbens fueron estadísticamente menores que las de bosque nativo,

Pero mayores que las de regeneración natural de pastura degradada (barbecho), pastura degradada y banco forrajero mixto.


Bosque tropical húmedo de la Costa Atlántica, Costa Rica (200 msnm, 28-35°C, 3500 mm/año, suelos ácidos y pobres)

Pastura o SSP con especies de pasto nativo o plantado como Ischaemum ciliare, Brachiaria brizantha + Arachis pintoi y Acacia mangium + Arachis pintoi tuvieron estadísticamente SCS mayor que bosque nativo.

Valores similares fueron encontradas en bosque húmedo de Amazonia, Colombia (800 msnm, 30-42°C, 4200 mm/año, plano, suelos ácidos y muy pobres) donde pasturas de Brachiaria mejoradas (puras y asociadas con leguminosas) tuvieron SCS estadísticamente mayor que bosque nativo.


Investigaciones en tierras bajas con estación seca de Cañas, Costa Rica

Especies de rápido crecimiento (Brachiaria brizantha) fueron comparadas con pasturas tradicionales dominadas por Hyparrhenia rufa.

Árboles nativos usados, fijadores de N: Pithecellobium saman, Diphysa robinioides y Dalbergia retusa. Plantados a 2x2m en las líneas con 8m entre hileras.

Parcelas fueron pastoreadas por 4 o 5 días con intervalos de 1 -2 meses entre pastoreo.

El C en biomasa aérea y subterránea fue 3.5 y 12.5 Mg C ha−1 en pasturas control sin árboles y sistemas silvopastoriles, respectivamente.

B. brizantha aparentemente estimuló la producción de raíces de áboles, con una correlación alta con CST, resultando en incrementos anuales de CST >9.9 Mg ha−1 año−1.

Fuente: Andrade HJ, Brook R, Ibrahim M. 2007. Growth, production and carbon sequestration

of silvopastoral systems with native timber species in the dry lowlands of Costa Rica. Plant

Soil 308:11–22.


Usando especies nativas de árboles en SSP para restaurar suelos, productividad y

servicios ambientales de pasturas degradadas

Pastura degradada en tierras bajas Caribeñas de Costa Rica, dominada por helechos y pastos más que 20 años después de abandonadas.

Foto: Daniel Piotto

Fuente: Montagnini, F. 2009. Recuperación de pasturas degradadas usando sistemas agrosilvopastoriles con árboles nativos en América Tropical. 1er. Congreso Nacional de Sistemas Silvopastoriles. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Actas, CD. www. inta.gov.ar/ montecarlo.


Vochysia guatemalensis: 37.9 cm dap en plantación mixta a los 16 años. Reduce erosión del suelo. Adaptada a suelos de baja fertilidad y drenaje pobre. Alberga diversidad. VPN calculado a 16 años: $16,000/ha. Foto: Daniel Piotto

Fuente: Piotto, D., Craven, D., Montagnini, F., and Alice, F. (2010). Silvicultural and economic aspects of pure and mixed native tree species plantations on degraded pasturelands in humid Costa Rica. New Forests, 39, 369-385. published online, DOI 10.1007/s11056-009-9177-0.


Almacenamiento de C en árboles nativos de 16 años.

0

20

40

60

J. c

opaia

V. g

uate

malen

sis

Mixta

JC+VG

D. o

leife

ra

T. am

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V. k

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Mixta

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+TA+VK

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H. a

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V. f

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gine

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Mixta

BE+H

A+V

F

Carb

on

(to

nn

es / h

a)

Fuente: Montagnini, F. and Piotto, D. (2011). Mixed plantations with native trees on abandoned pasture lands: restoring productivity, ecosystem properties and services in a humid tropical site. In S. Günter, B. Stimm, M. Weber, and R. Mosandl (Eds.), Silviculture in the Tropics. Berlin-New York: Springer.


Organic Matter (%)

0

5

10

15

J. copa

ia

V. g

uate

male

nsis

Mixta

JC+V

G

Rege

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1

D. p

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2

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F

Rege

nera

cion

3

Fuente: Montagnini, F. (2008). Management for sustainability and restoration of degraded pastures in the Neotropics. In Myster, R. (Ed.), Post-agricultural succession in the Neotropics (265-295). New York, New York: Springer.

A los 3 años de edad, C de suelo ya había aumentado bajo árboles nativos: a los 15 cm, MOS fue 5.5% - 6.6%, y en pasturas abandonadas fue sólo 4.8%.

Suelo a la par en bosque secundario de 20 años fue similar a plantaciones de 3 años: 7.6% MOS

Los valores más altos de MOS fueron encontrados en parcelas de Vochysia ferruginea, la especie que produjo la mayor cantidad de hojarasca.

Materia Orgánica del Suelo en plantaciones de árboles nativos de 15-16 años


Hyeronima alchorneoides en un sistema silvopastoril. Foto: Alvaro

Redondo


Dipteryx panamensis en un sistema silvopastoril. Foto: Alvaro Redondo


Use de árboles nativos en SSP

Terminalia amazonia, Hyeronima alchorneoides, Dypterix panamensis, y Balizia elegans liberan nutrientes al suelo por descomposición de hojarasca, y forma copa abierta, promoviendo el crecimiento de pasturas.

Vochysia guatemalensis, Vochysia ferruginea, Virola koshnyi forman copas más densas, pero pueden ser incluídos en SSP en baja densidad o en combinación con otras especies.

Estos árboles son usados en SSP cuando los árboles tienen 2-3 años, cuando se espera poco daño del ganado.

En estos sistemas, el ganado se alimenta de pastos naturales.

Investigaciones futuras deben buscar SSP más productivos con otras especies de pasturas.

Fuente: Montagnini, F., Ugalde, L., and Navarro, C. (2003). Growth characteristics of some native tree species used in silvopastoral systems in the humid lowlands of Costa Rica. Agroforestry Systems, 59, 163-170.


Enlaces químicos muy fuertes entre materia orgánica y minerales limitan accesibilidad del C del suelo para descomponedores.

Barreras físicas a la descomposición pueden resultar de oclusión de COS por minerales de arcilla y exclusión de organismos de ciertos tamaños de poros.

Materia orgánica particulada que sería decompuesta rápidamente puede estar ligada con agregados del suelo, resultando en su estabilización.

El C estable del suelo representa un sumidero a largo plazo

Fracciones lábiles y estables del C del suelo y sus funciones


Prácticas de agricultura sostenible tales como los barbechos mejorados pueden contribuir a almacenamiento de C del suelo por inclusión en agregados estables en agua (WSA).

WSA ofrecen protección al C por la ausencia de poros externos, que resulta en pobre acceso para microbios.

En determinaciones en laboratorio, WSA se obtienen usando tamices en húmedo después de agitar por una hora en agua (Gregorich et al. 1989, Feller et al. 1996)


En experimentos de barbecho en Kenya, se puede atribuir aumentos en C de suelo a un aumento en WSA-C especialmente en macroagregados (212–2000 ųm)

C en mesoagregados (20–212ųm) y microagregados (0–20ųm) tendían a disminuir después de 5 fases de 6 meses de cada barbecho con Crotalaria

Sólo aumentos marginales fueron encontrados en C asociado con materia orgánica libre.


En barbecho con Crotalaria el C aumentó en macroagregados, y aumentos pequeños fueron encontrados en materia orgánica libre (Mutuo et al. 2005)


Este sugiere que había una re-distribución de clases de tamaño de agregados que resulta del barbecho, causando una aumento de la contribución de C de WSA y reduciendo la contribución de C de agregados pequeños.

Aumentos de tamaño de WAS por barbechos mejorados disminuirá el riesgo de erosión, así contribuyendo a la sostenibilidad del sistema.


Impacto de quemas prescritas en C de suelo en Chaco seco (caldenal) región de La Pampa, Argentina centralResultados usando C total en muestreos de suelos

Sitio 1 fue quemado regularmente durante los últimos 25 años, Sitios 2 y 3 no fueron quemados en los últimos 25-50 años.

Fuente: Heider JA and Noellemeyer EJ. 2009. Efectos del manejo con quema prescripta sobre algunas propiedades de suelos del Caldenal. 1er. Congreso Nacional de Sistemas Silvopastoriles. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), Actas, CD. www.inta.gov.ar/montecarlo.


Resultados usando fracciones de C: suelos tamizados con 3 diferentes

tamaños de tamices, > 100ųm (C lábil), 50-100ųm y <100ųm (C estable)

Sitio 1 (quemado)

< C en fracción

lábil que los 2

sitios no

quemados

C Lábil C/ C

estable C fue

menor en el sitio

quemado=0.5,

estadisticamente

diferente de sitios

2 y 3


Perspectivas del papel de SSP en mitigación del cambio climático

Fotos: Alicia Calle


Investigaciones sobre el balance de C en SSP en África muestran que ciertos tipos de SSP pueden ser reservorios efectivos de C.

Un estudio de Heifer International y USDA-ARS en 8 países ha identificado sistemas que contribuían a la subsistencia y tenían mayor productividad, biodiversidad, almacenamiento de C y capacidad de adaptación a cambio climático.

Estos sistemas incluyen a) uso de estiércol de ganado y abono para aumentar materia orgánica del suelo; b) árboles que fijan N para forraje; c) estableciendo árboles frutales; d) sembrando pastos en bancos de forraje; y e) incorporando estufas de leña.

Fuente: Neely C., and Hoey, J. (2009). Sequestering Carbon and Enhancing Livelihoods through Sustainable Agro-Silvo-Pastoral Systems on Small Holder Farms. In World Agroforestry Centre (Ed.), Book of Abstracts, 2nd. World Congress of Agroforestry, Agroforestry - The Future of Global Land Use (179). Nairobi, Kenya: World Agroforestry Centre.


Sistemas de producción de ganado son parte de la cultura de poblaciones en muchas partes del mundo y también son un componente importante de economías de subsistencia de dueños de fincas pequeñas y medianas.

Por lo tanto, a pesar de las cuestiones controversiales sobre los impactos ambientales de la ganadería, muchos sistemas de pasturas seguirán siendo parte importante del paisaje rural.

En este contexto, SSP pueden servir para neutralizar emisiones de los sistemas de ganadería y aún de afuera del sistema.

Fuente: Montagnini, F. 2010. Restoration of degraded pastures using agrosilvopastoral systems with native trees in the Neotropics. In: Montagnini, F., Francesconi, W. and Rossi, E. (eds.). Agroforestry as a tool for landscape restoration. Nova Science Publishers, New York.


Conclusiones

Técnicas agrícolas dirigidas a la conservación y almacenamiento de carbono orgánico del suelo (COS) que aumentan la biomasa aérea, especialmente árboles, pueden tener un impacto fuerte en el balance global de C y tener un papel importante en la mitigación del cambio climático.

Pasturas convencionales muchas veces resultan en disminuciones mayores en COS que otros usos del suelo por respiración del ganado, y emisiones de residuos de plantas usadas para alimento, y estiércol de ganado.

El establecimiento de pasturas puede mejorar, reduicr, o no tener efecto sobre el ´pool´de COS, dependiendo del tipo de suelo, ´pool´previo de COS, especie de pastura, y manejo

COS bajo pasturas pueden ser aumentado con pastoreo controlado, establecimiento de especies de pasturas adecuadas, y el uso de SSP.


Investigaciones recientes demuestran que pasturas mejoradas y SSP tienen sumideros de carbono de suelo (SCS) comparables o más altos que bosques nativos, dependiendo de condiciones climáticas y ambientales.

En Costa Rica, pasturas o SSP con especies de pastura nativas o plantadas tuvieron estadísticamente SCS más altos que bosque nativo.

En Cañas, Costa Rica en pasturas de Brachiaria brizantha con árboles nativos, C en biomasa aérea y subterránea fue 3.5 y 12.5 Mg C/ ha en pasturas sin árboles y SSP, respectivamente.


En nuestra investigación usando especias nativas de árboles en SSP para restaurar pasturas degradadas en zonas bajas del Caribe de Costa Rica, crecimiento y almacenamiento de C en árboles nativos de 16 años fueron mayores en Vochysia guatemalensis, Virola koschnyi, Terminalia amazonia, Vochysia ferruginea, y Hyeronima alchorneoides

A 3 años de edad, C de suelo había aumentado bajo árboles nativos a niveles similares a los de bosque secundario adyacente.

En estos sistemas, el ganado se alimenta de los pastos que crecen naturalmente bajo la plantación.

Investigaciones en el futuro deben buscar SSP más productivos usando especies de pasturas más apropiadas.


Es importante considerar fracciones de C del suelo y su papel, barreras físicas pueden resultar de oclusión de COS por material de arcilla y exclusión de organismos de ciertas clases de tamaño de agregados.

Investigaciones sobre el balance de C en SSP en África muestran que ciertos tipos de SSP pueden ser reservorios efectivos de C.

Sistemas de producción de ganado son parte de la cultura de mucha gente y también son un componente importante de economías de subsistencia de dueños de fincas pequeñas y medianas.

Por lo tanto, a pesar de las cuestiones controversiales sobre sus impactos ambientales, muchos sistemas ganaderos seguirán siendo partes importantes del paisaje rural.

En este contexto, SSP pueden servir para neutralizar emisiones dentro y fuera del sistema.


Fotos: Alicia Calle

Pastura / sistema de Inga de alta densidad

Muchas gracias!


Fotos: Alicia Calle

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