Allometric models to estimate biomass and carbon capture of the Albizia carbonaria in the Nariño coffe zone
- Hernando Criollo ,
- Johanna Muñoz Belalcázar ,
- Tulio Cesar Lagos Burbano
Abstract
Generation of knowledge in agroforestry systems with coffee requires a significant supply of tree species that regulate light, are friendly to biodiversity and the soil; these functions are fulfilled by Albizia carbonaria. In a coffee zone in the Nariño state, 50 plants were planted to evaluate total dry biomass (BT) and carbon capture (CC) in the species, from allometric models. During 600 days after sowing, bimonthly measurements were made in five plants of plant height (PH), basal stem diameter (BSD), normalized diameter at breast height (BH), leaves number (LN) and branches number (BN). Using the destructive method, the fresh weight of roots, stems and leaves was obtained to get the BT. Ca was taken from the product BTx0.5. In addition, the relative (RGR) and absolute growth rate (AGR) were calculated. With the exception of NHvsTRC, the correlation analysis indicated a high association between all the estimated variables. LN and BSD were adjusted to the linear model, the PH to the quadratic model, the RGR to a third-degree polynomial, with low scores in the coefficient of determination, mean square of the error, AIC and BIC. BT and Ca are explained through BSD and PH, using the Husch and Shumacher-Hall models, characterized by their low mean square error values, AIC and BIC and high coefficient of determination. The stem was the source of BT with percentages higher than 50%.
Keywords
agroforestry in coffee, growth, RGR, Husch model, Shumacher-Hall, carbon sequestration
References
Alegre, J., Arévalo, L., Guzmán, W. & Rao, M. (2000). Barbechos mejorados para intensificar el uso de la tierra en los trópicos húmedos de Perú. Agroforestería en las Américas, 7(27), 7-12.
Álvarez, G. (2008). Modelos alométricos para la estimación de biomasa aérea de dos especies nativas en plantaciones forestales del trópico de Cochabamba, Bolivia. (Tesis de maestría). CATIE, Turrialba, Costa Rica. http://repositorio,bibliotecaorton,catie,ac,cr/bitstream/handle/11554/4357/Modelos_alometricos_para_la_estimacion,pdf?
sequence=1&isAllowed=y.
Avilés, G. (2017). Análisis filogenético de las especies americanas de Albizia. (Tesis para título de Maestro en Ciencias). Ciencias Biológicas: Opción Recursos Naturales. Centro de investigación científica Yucatán. Yucatán, México.
Bernal, R., Galeano, G., Rodríguez, A., Sarmiento, H. & Gutiérrez, M. (2012). Carbonero gigante (Albizia carbonaria). En Nombres comunes de las plantas de Colombia. http://www.biovirtual.unal.edu.co/nombrescomunes/es/resultados/ncientifico/Albizia%20carbonaria/.
Carrera, V. (2010). Almacenamiento de carbono en plantaciones forestales de balsa (Ochroma lagopus Sw,) ubicadas en las regiones de Chimoré, Mariposas y Puerto Villarroel Subtrópico de Cochabamba–Bolivia. Universidad Mayor de San Simón, Vicerrectorado, Centro de Levantamientos Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales Cochabamba.
Carrillo, F., Acosta, M., Jiménez, C., Gonzales, L. & Etchevers, J. (2016). Ecuaciones alométricas para estimar la biomasa y el carbono de la parte aérea de Pinus hartwegii en el Parque Nacional Ixta-Popo, México. Rev, Mex, Cienc, Agríc, 7(3), 681-691. http://www,scielo,org,mx/scielo,php?script=sci_abstract&pid=S2007-093420160003006 81&lng=es&nrm=iso&tlng=es.
Cordero, J., Boshier, D., Barrance, A., Beer, J., Boshier, D., Chamberlain, J., Cordero, J., Detlefsen, G., Finegan, B., Galloway, G., Gómez, M., Gordon, J., Hands, M., Hellin, J., Hughes, C., Ibrahim, M., Kass, D., Leakey, R., Mesén, F., Montero, M., Rivas, C., Somarriba, E., Stewart, J. & Pennington, T. (2003). Árboles de Centroamérica: un manual para extensionistas. Oxford Forestry Institute.
De Carvalho, L., Cardoso, M., De Sá Mendonça, E., Fernández, A., López S. & Oliveira, S. (2016). Trees Modify the Dynamics of Soil CO2 Efflux in Coffee Agroforestry Systems. Rev, Agricultural and Forest Meteorology, 224(1), 30-39. https://doi, org/10, 1016/j, agrformet, 2016, 05,001.
Di Benedetto, A. & Tognettti, J. (2016). Técnicas de análisis de crecimiento de plantas: su aplicación a cultivos intensivos. http://ria.inta.gob.ar/sites/default/files/revisiones/di-benedetto-castellano-4_1.pdf.
Enquist, B. & Leffler, A. (2001). Long-term Tree Ring Chronologies from Sympatric Tropical Dry-Forest Trees: Individualistic Responses to Climatic Variation. Journal of Tropical Ecology, 17, 41-60.
Espinoza-Domínguez, W., Krishnamurthy, L., Vázquez-Alarcón, A. & Torres-Rivera, A. (2012). Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente, 18(1), 57-70. https://doi.org/10.5154/r.rchscfa.2011.04.030. https://www.researchgate.net/publication/262620739.
Farfán, F. (2007). Sistemas de producción de café en Colombia producción de café en sistemas agroforestales. Cenicafé, FNC. https://www.cenicafe.org/es/publications/sistemas_de_produccion.pdf.
Farfán, F. (2012). Árboles con potencial para ser incorporados en sistemas agroforestales con café. Cenicafé.
Fonseca, W., Ruíz, L., Rojas, M. & Alice, F. (2013). Modelos alométricos para la estimación de biomasa y carbono en Alnus acuminata. Revista de Ciencias Ambientales (Trop J Environ Sci). 46(2), 37-50. http://dx.doi.org/10.15359/rca.46-2.4
Food and Agriculture Organization -FAO-. (2010). Antología de conocimiento para la evaluación de los recursos forestales nacionales. Recreaciones para estimación y supervisión. http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/national_forest_assessment/images/PDFs/Spanish/kr2_es_10_.pdf.
Gargaglione, V., Peri, P. & Rubio, G. (2010). Allometric Relations for Biomass Partitioning of Nothofagus Antarctica Trees of Different Crown Classes over a Site Quality Gradient. Forest Ecol. Manag, 259(6), 1118-1126.
Gómez-Díaz, J.D., Etchevers-Barra, J.D., Monterrosos-Rivas, A.I., Campo-Alvez, J. & Tinoco-Rueda, J.A. (2011). Ecuaciones alométricas para estimar biomasa y carbono en Quercus magnoliaefolia. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente, 17(2), 261-272.
Guapucal, M., Burbano, C. & Estacio, L. (2013). Caracterización de fincas con sistemas agroforestales tradicionales en la vereda Franco Villa, municipio de Buesaco, Nariño. Agroforestrería Neotropical, (3).
Guillen, A., Badii, M.H. & Acuña, M.S. (2014). Aplicación de correlación en la investigación. International Journal of Good Conscience, 9(2), 18-23.
Hergoualch, K., Blancart, E., Skiba, U., Henault, C. & Harmand, J. (2012). Changes in Carbon Stock and Greenhouse Gas Balance in Coffee (Coffea arabica) Monoculture Versus an Agroforestry System with Inga densiflora in Costa Rica. Revista Agric Ecosyst Environ, 148(1), 102–110.
Hernández, J.D., Espinosa, J.K., Peñaloza, M.E., Rodríguez, J.E., Chacón, J.G., Toloza, C.A., Arenas, M.K., Carrillo, S.M., Bermúdez, V.J. (2018). Sobre el uso adecuado del coeficiente de correlación de Pearson: definición, propiedades y suposiciones. Archivos Venezolanos de Farmacologia y Terapeutica, 37(5), 592-595.
Houghton, R. (2005). Aboveground Forest Biomass and the Global Carbon Balance. Global Change Biology, 11(6), 945‐958. file:///C:/Users/USUARIO/Downloads/Aboveground_Forest_Biomass_and_the_Global_Carbon_B,pdf.
Hunt, R. (1978). Plant Growth Analysis. Edward Arnold Publishers.
Hunt, R. (1990). Basic Growth Analysis: Plant Growth Analysis for Beginners. Unwin Hyman.
Kim, D., Thomas, A., Pelster, D., Rosenstock, T. & Sanz, A. (2016). Greenhouse Gas Emissions from Natural Ecosystems and Agricultural Lands in Sub-Saharan Africa: Synthesis of Available Data and Suggestions for Further Research. Biogeosciences, 13, 4789-4809. https://doi,org/10,5194/bg-13-4789-2016
Kurz, W., Beukema, S. & Apps, M. (1996). Estimation of Root Biomass and Dynamics for the Carbon Budget Model of the Canadian Forest Sector. Can. J. Forest Res, 26(11), 1973-1979.
Lagos, L.K., Vallejo, F.A., Lagos, T.C. & Duarte, D.E. (2013). Correlaciones genotípicas, fenotípicas y ambientales, y análisis de sendero en tomate de árbol (Cyphomandra betacea Cav. Sendt.). Acta Agronómica, 62(3), 215- 222.
Murgueitio, E., Uribe, F., Molina, C., Molina, E., Galindo, W., Chará, J., Flores, M., Giraldo, C., Cuartas, C., Naranjo, J., Solarte, L. & González, J. (2016). Establecimiento y manejo de sistemas silvopastoriles intensivos con leucaena. Editorial CIPAV. http://www.cipav.org.co/emssil/SSPiLeucaena.pdf.
Ortiz, A., Riascos, L. & Somarriba, E. (2008). Almacenamiento y tasas de fijación de biomasa y carbono en sistemas agroforestales de cacao (Theobroma cacao) y laurel (Cordia alliodora). Agroforestería en las Américas, (46), 26-29. https://www.worldcocoafoundation.org/wp-content/uploads/files_mf/ortiz2008.pdf.
Peng, S., Piao, S., Wang, T., Sun, J. & Shen, Z. (2009). Temperature sensitivity of soil respiration in different ecosystems in China. Soil Biology and Biochemistry, 41(5), 1008-1014.
Penman, J., Gytarsky, M., Hiraishi, T., Krug, T., Kruger, D., Pipatti, R., Buendía, L., Miwa, K., Ngara, T., Tanabe, K. & Wagner, F. (2003). Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry. Institute for Global Environmental Strategies.
Picard, N., Saint-André, L. & Henry, M. (2012). Manual de construcción de ecuaciones alométricas para estimar el volumen y la biomasa de los árboles: del trabajo de campo a la predicción. CIRAD-FAO.
Ramachandran, N. & Nair, V. (2014). Solid-fluid-gas: The State of Knowledge on Carbon Sequestration Potential of Agroforestry Systems in Africa. Rev, Current Opinion in Environmental Sustainability, 6, 22-27.
Ramírez, E. & Calvo, J.C. (2003). Caracterización de los sistemas agroforestales con café en el área de amortiguamiento de la reserva de biosfera La Amistad, Pejibaye de Jiménez, Costa Rica. Agroforestería en las Américas, 10(37-38), 69-73.
RStudio Team. (2020). RStudio: Integrated Development for RStudio. PBC. http://www.rstudio.com/
Santibáñez, E. (2014). Captura y almacenamiento de carbono para mitigar el cambio climático: modelo de optimización aplicado a Brasil. Rev. Inst. Contam. Ambie, 30(3), 235-245.
Segura, M. & Andrade, H.J. (2008). ¿Cómo construir modelos alométricos de volumen, biomasa o carbono de especies leñosas perennes? Agroforestería en las Américas, (46), 89-96.
Segura, M., Kanninen, M., Alfaro, M. & Campos, J. (2005). Almacenamiento y fijación de carbono en bosques de bajura de la zona atlántica de Costa Rica. Revista Forestal Centroamericana, 6.
Segura, M., Kanninen, M. & Suárez, D. (2006). Allometric Models for Estimating Aboveground Biomass of Shade Trees and Coffee Bushes Grown Together. Agroforest Systems, 68, 143- 150.
Solano, D., Vega, C., Eras, V. & Cueva, K. (2014). Generación de modelos alométricos para determinar biomasa aérea a nivel de especies, mediante el método destructivo de baja intensidad para el estrato de bosque seco pluviestacional del Ecuador. Cedamaz, 4(1). https://revistas.unl.edu.ec/index.php/cedamaz/article/view/227.
Uribe, E. (2015). Estudios del cambio climático en América Latina, El cambio climático y sus efectos en la biodiversidad en América Latina. Cepal. https://repositorio,cepal,org/bitstream/handle/11362/39855/S1501295_en,pdf;jsessionid=EB0A737262F9AC72B521059A66CF33A7?sequence=1.
Van Breugel, M., Bongers, F. & Martínez, M. (2007). Species Dynamics during Early Secondary Forest Succession: Recruitment, Mortality and Species Turnover. Biotropica, 35(5), 610-619.
Vásquez, A. & Arellano, H. (2012). Estructura, biomasa aérea y carbono almacenado en los bosques del sur y noroccidente de Córdoba. Colombia. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1208/1208.0248.pdf.
Villar, R., Ruiz, J., Quero, J., Poorter, H., Valladares, F. & Marañón, T. (2008). Tasas de crecimiento en especies leñosas: aspectos funcionales e implicaciones ecológicas. http://digital.csic.es/bitstream/10261/47933/1/Tasas%20de%20crecimiento%20en%20especies%20le%C3%B1osas.pdf .
Villavicencio-Enríquez, L. (2013). Caracterización agroforestal en sistemas de café tradicional y rústico en San Miguel, Veracruz, México. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente, 19(1), 67-80. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-40182013000100006.
Watzlawick, L., Sanquetta, C. & Aperecida, A. (2001). Ecuaciones de biomasa aérea en plantaciones de Araucaria angustifolia en el sur del estado de Paraná, Brasil. https://www.uach.cl/externos/procarbono/pdf/simposio_carbono/41_Watzlawick.PDF.