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LA GRANJA. Revista de Ciencias de la Vida

versión On-line ISSN 1390-8596versión impresa ISSN 1390-3799

La Granja vol.32 no.2 Cuenca sep./feb. 2020

https://doi.org/10.17163/lgr.n32.2020.03 

SECCIÓN MONOGRÁFICA

ESTRATEGIAS DE MITIGACIÓN DE CO2 A PARTIR DE LA RESPIRACIÓN DEL SUELO

CO2 MITIGATION STRATEGIES BASED ON SOIL RESPIRATION

Leticia Citlaly López-Teloxa1 
http://orcid.org/0000-0002-0258-325X

Alejandro Ismael Monterroso-Rivas2 
http://orcid.org/0000-0003-4348-8918

1Departamento de Fitotecnia. Universidad Autónoma de Chapingo, México, México

2Departamento de Suelos. Universidad Autónoma de Chapingo, México, México


Resumen

El suelo, además de almacenar es fuente de CO2 a la atmósfera emitido por la respiración del suelo, principalmente por factores bióticos y abióticos, así como del manejo del suelo. El objetivo de la investigación fue evaluar la respiración del suelo en diferentes usos y cuantificar las emisiones de CO2 en dos momentos diferentes del año, así como estimar el almacén de este para hacer un balance que permita establecer estrategias que ayuden con la mitigación del cambio climático. Mediante una cámara dinámica cerrada colocada en el suelo e integrada con un analizador de gas infrarrojo se midió la emisión de CO2 cada 30 min, así como la temperatura y la humedad del suelo con sensores. Se analizaron tres usos del suelo (agroforestal, forestal y agrícola) y dos temporadas del año (verano e invierno) durante 24 horas continuas en cada en sitio. Se encontró que existe correlación positiva entre la temperatura ambiental y la respiración del suelo. El sistema agrícola almacena bajo contenido de carbono en el suelo (50,31 t C ha-1) y libera hasta 9,28 t de C ha-1 en la temporada de mayor temperatura, en contraste con un sistema natural que emite 3,98 t de C ha-1 y almacena 198,90 t de C ha-1. El balance refleja la necesidad de conocer las emisiones de CO2 a la atmósfera por los suelos y no sólo los almacenes. Contar con soporte científico desde la respiración del suelo a la atmosfera es un paso importante para la toma de decisiones que contribuyan a la mitigación del cambio climático.

Palabras clave Agrícola; almacén de C; cambio de uso de suelo; agroforestería; forestal

Abstract

Soil, in addition to storing, provides CO2 to the atmosphere emitted by soil respiration, mainly due to biotic and abiotic factors, as well as soil management. The objective of the research was to evaluate soil respiration in different uses and quantify its CO2 emissions at two different times of the year, as well as estimate its storage to make a balance to establish strategies that allow with the climate change mitigation. The CO2 emission was measured every 30 min by using a closed dynamic chamber placed on the soil and integrated with an infrared gas analyzer, as well as temperature and moisture of the soil with sensors. Three land uses (agroforestry, forestry and agricultural) and two seasons of the year (summer and winter) were analyzed for 24 continuous hours at each site. Positive correlation between environmental temperature and soil respiration was found. The agricultural system stores low carbon content in the soil (50.31 t C ha-1) and emits 9.28 t of C ha-1 in the highest temperature season, in contrast to a natural system that emits 3.98 t of C ha-1 and stores 198.90 t of C ha-1. The balance sheet reflects the need to know CO2 emissions to the atmosphere from soils and not just storages. Having scientific support from the ground to the atmosphere is an important step in decision-making that will contribute to climate change mitigation.

Keywords Agricultural; C storage; land use change; agroforestry; forestry

Forma sugerida de citar:

López-Teloxa, L. y Monterroso-Rivas, A. (2020). Estrategias de mitigación de CO2 a partir de la respiración del suelo. La Granja: Revista de Ciencias de la Vida. Vol. 32(2):30- 41. http://doi.org/10.17163/lgr.n32.2020.03

1. Introducción

El suelo puede actuar como fuente y sumidero de dióxido de carbono (CO2) atmosférico (Sainju, Jabro y Stevens, 2008). El constante aumento de CO2 a la atmosfera es el principal factor del cambio climático, así como el incremento de las temperaturas y cambio de los patrones de precipitación (Liebermann et al., 2020). Una de las principales fuentes de emisiones de CO2 es el suelo, también conocido como respiración del suelo (Rs), que además es uno de los componentes cruciales dentro del ciclo del carbono en ecosistemas terrestres (Murcia y Ochoa, 2008). Es bien sabido que pequeños cambios en la Rs pueden influir en la concentración del carbono atmosférico y en el balance calórico (Kane et al., 2005; Murcia y Ochoa, 2008). Comprender bien la Rs es un paso importante, ya que contribuye a determinar si un ecosistema se comporta como fuente de carbono o sumidero de CO2 (Burbano, 2018; Singh et al., 2015). Desafortunadamente, el cambio de uso de suelo que se define como el cambio de cobertura del suelo a otro uso, y los cambios en las prácticas de manejo pueden tener relaciones importantes del balance de C, que es un importante precursor del incremento de la Rs (Francioni et al., 2019; Wang et al., 2013).

En México, SEMARNAT-INECC (2018), reportan durante el periodo de 1990 a 2015 el incremento de CO2 que fue de 208%, mientras que, para el año 2015 la emisión neta ascendió a 503 473,80 Gg de CO2 Gg, de los cuales 11 340 Gg corresponden a la deforestación para nuevas tierras de cultivo.

A pesar de que los procesos del suelo cumplen un papel fundamental en los flujos de carbono en los ecosistemas, aún hay poca información sobre la dinámica de la respiración del suelo. Es necesario entender los impactos de los cambios ambientales en los ecosistemas e identificar los factores que controlan las emisiones de CO2 desde el suelo y sus efectos en las tasas de emisión (Ramírez y Moreno, 2008). La determinación de la Rs puede contribuir a desarrollar mejores herramientas de mitigación; además, provee información detallada para fomentar cobeneficios entre estrategias de mitigación y adaptación al cambio climático, teniendo como base el manejo y conservación del suelo (Serrano, Nuñez y Valleter, 2017).

Por ejemplo, de Araújo Santos et al. (2019) reportaron que un monocultivo de maíz emite 0,99 µmol CO2 m-2 s-1 y maíz intercalado con frijol 1,00 µmol CO2 m-2 s-1. Aunado a esto, la aplicación de diferentes tipos y concentraciones de fertilizante influyen en la Rs (Chi et al., 2020). El manejo del suelo influye en la Rs, ya que de acuerdo con Zsolt et al. (2020), los métodos convencionales de arado favorecen en el incremento de la Rs. A su vez, Costa et al. (2018) evaluaron la respiración del suelo en un bosque preservado y SAF de cacao con y sin manejo, encontrando que el primero emite 45,03 mg CO2-C m-2 h-1, mientras que SAF sin manejo emite hasta 125 mg CO2-Cm-2 h-1 y con manejo 41,8 mg CO2-Cm-2 h-1. Por otro lado, en un bosque de pino (Pinus palustris Mill.) se evaluó la Rs anual en rodales de diferentes edades entre 5 y 21 años, 12,0 Mg Cha-1 y 13,9 Mg Cha-1, respectivamente (ArchMiller y Samuelson, 2016). Así como también Tang et al. (2006) reportaron la Rs en diferentes bosques de hoja ancha, mixto y de pino, 450,5±22,3; 381.,8±18,2 y 250,9±20,2 mg CO2-Cm-2 h-1, respectivamente, donde además reportan que se correlacionó con la temperatura y la humedad del suelo. Es decir que la Rs puede predecirse en combinación con la temperatura del suelo y el contenido de agua; y que según la ubicación del sitio de muestreo, los efectos de la Ts y Hs en la respiración del suelo variarán (Zhao et al., 2013).

Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue evaluar la respiración del suelo en diferentes usos y cuantificar las emisiones de CO2 en dos diferentes momentos del año, así como estimar el almacén de carbono para establecer balances que permitan formular estrategias que contribuyan a la mitigación del cambio climático.

2. Materiales y métodos

2.1. Descripción del sitio

2.1.1. Sistemas agroforestal y agrícola

Ambos sistemas cubren una superficie de 0,05 ha (10 x 50 m) y se ubican entre las coordenadas 19º49’ N y 98º89’ W. Se ubican a 2250 msnm en un clima predominante templado subhúmedo con lluvias en verano, con temperatura media anual de 16.,4°C y precipitación promedio anual de 618 mm. Los suelos son de tipo Vertisoles. Los sistemas forman parte de una granja que integra diversas tecnologías que permiten la producción orgánica y agroecológica de hortalizas, frutales y carne, como pescado, conejo y borrego (Gómez y Gómez, 2016) desde hace aproximadamente 20 años.

El sistema agroforestal (SAF) consiste en tecnología de cultivo en callejones con árboles frutales de Prunus persica (durazno), Pyrus communis (peras) y Malus domestica (manzanas) en el porte arbóreo. La separación entre árbol y árbol es de 2.5 m. Anualmente se siembran hortalizas intercaladas (Beta vulgaris sp. (acelga), Lactuca sativa (lechuga) y Cucurbita pepo (calabaza), (Ruta graveolens (ruda) y Avena sativa (para pastoreo).

Por otra parte, el sistema agrícola de monocultivo (SAM) consiste en maíz (Zea mays) sembrado en surcos y con sistema de riego. Para el inicio del ciclo de cultivo el suelo es labrado y periódicamente se deshierba de manera manual.

2.1.2. Sistema forestal templado

El sistema forestal templado (SFT) cubre una superficie de 1640,48 ha, se ubica entre las coordenadas 19º15’N y 98º37’W (Chávez-Salcedo et al., 2018). Los climas dominantes son en las partes de mayor altitud semifríos y circunscribiendo a éstos el clima es templado, la precipitación media anual va desde 800 mm hasta 1200 mm, la temperatura media anual va desde los 6°C en las zonas de mayor altitud hasta los 14 °C (Lomas-Barrié, Terrazas-Domínguez y Tchikoué Maga, 2005). La vegetación se caracteriza por bosques templados, siendo el bosque de pino el de mayor extensión (Lomas-Barrié, Terrazas-Domínguez y Tchikoué Maga, 2005).

2.2. Respiración del suelo

La Rs se midió con un equipo portátil 8100A LICOR y dos cámaras, una fija y una de tomas rápidas (LI-COR Biosciences, 2015). Las cámaras son cerradas de 20 cm de diámetro que se colocan sobre collares de PVC insertados en el suelo con al menos 24 horas de anticipación y a 3 cm de profundidad (López-Teloxa, Monterroso-Rivas y Gómez-Díaz, 2020). El diseño experimental consistió en instalar dos cámaras separadas a 5 m entre sí para lograr dos observaciones simultaneas cada media hora.

El equipo 8100A LICOR monitorea los cambios en la concentración de CO2 a lo largo del tiempo dentro de la cámara a través de espectroscopía de absorción óptica en la región infrarroja (analizador de gas infrarrojo IRGA). La cámara mide durante 90 segundos la concentración de CO2, de los cuales los primeros 30 segundos son de banda muerta para estabilizar y no son considerados.

El CO2 atmosférico acumulado en la cámara se mide como flujo de CO2 en micromoles por metro cuadrado por segundo (µmol m-2 s-1) de aire seco, que posteriormente son convertidos a gramos por hora (g CO2 m-2 h-1). El flujo de CO2 reportado es el resultado de la emisión de CO2 del suelo por respiración autotrófica (raíces de plantas) y heterotrófica (microorganismos) (Moitinho et al., 2015). La cámara cuenta con sensores (modelo p/n8150-203 Soil Temperature Probe y 8100-204 Theta Soil Moisture Probe suelo) que permiten además registrar temperatura y humedad del suelo (Ts y Hs, respectivamente).

2.3. Carbono orgánico almacenado

Para determinar el carbono orgánico del suelo (COS) se analizaron un total de 9 muestras de suelo para cada uno de los 3 sitios, teniendo un total de 27 por temporada. Cada muestra se recolectó por el método de muestras inalteradas a tres profundidades, 0-10, 10-20 y 20-30 cm con una barrena compuesta por dos anillos de radio 2,6 cm y una altura de 2,9 cm, por lo que el volumen de suelo calculado por cada anillo es de 63,98 cm3 (Etchevers Barra et al., 2005). Las muestras recogidas se secaron a temperatura ambiente y se tamizaron con un tamiz de 100 mm. Para obtener la DAP se pesó la muestra de suelo completa (seca) y se separaron y pesaron piedras y raíces. El porcentaje de carbono orgánico fue determinado con un analizador de carbono orgánico total (TOC-V, Shimadzu Labs) equipado con un módulo de muestras sólidas (modelo SSM-5000, Shimadzu Labs).

2.4. Diseño experimental

La Rs se determinó en tres usos del suelo (SFT, SAF y SAM) en dos temporadas del año, verano e invierno. La Rs se determinó durante 24 horas en cada sitio, teniendo así 3 sitios, 144 h y 576 mediciones por temporada.

Registros meteorológicos diarios [temperatura ambiental (Tamb) y precipitación (Prec)] se obtuvieron con una estación meteorológica portátil (La Crosse Technology Mod. C86234) colocada a 1,5 m de altura y a 1 m de distancia de la cámara de medición y toma de muestras. Además, los datos se corroboraron con estaciones meteorológicas cercanas a los sitios de muestreo: Estación Chapingo y Estación Ávila Camacho operada por el Organismo de Cuenca Aguas del Valle de México (OCAVM) y Estación Altzomoni operada por Sistema Monitoreo Nacional (https://smn.cna.gob.mx/es/estaciones-meteorologicas-automaticas-3), del Edo. de México

2.5. Análisis estadístico

El análisis estadístico fue para 2 momentos: 1) El análisis de varianza (ANDEVA) y la prueba de Tukey se utilizaron para identificar diferencias estadísticamente significativas (p <0,05) en los valores de respiración, temperatura y humedad del suelo entre las dos temporadas y los tres usos el suelo. Para obtener mayor veracidad y reducir los posibles errores los datos primero se estandarizaron. 2) Se utilizó el análisis de correlación Pearson para identificar la correlación entre la respiración del suelo de los tres usos del suelo y las variables climáticas (Ts, Hs, Tamb y Prec).

3. Resultados

3.1. Descripción del sitio

La Rs en los tres usos del suelo y ambas temporadas se presentan en la figura 1. La Rs en el SFT fluctúa de 0,20 a 0,40 g CO2 m-2 h-1, en el SAF de 0,41 a 0,61 g CO2 m-2 h-1 y SAM de 0,67 a 0,99 g CO2 m-2 h-1 en la temporada de verano. Se observan incrementos a las 08:00 horas, alcanzando máximos entre la 13:00 y 15:00 horas. La Rs en el SAM es un 35% mayor comparada con el SAF. La Rs en un sistema natural como el SFT es 50% menor comparada con un manejo agrícola, ya que esto se debe, principalmente, a la mineralización del carbono orgánico en el suelo que aumenta su tasa de descomposición por la labranza y la estructura del suelo se altera, incrementando la difusividad del CO2 como lo reporta Baah-Acheamfour et al. (2016).

Por otro lado, durante la temporada de invierno, el SFT fluctúa de 0,15 a 0,24 g CO2 m-2 h-1, en el SAF fluctúa de 0,19 a 0,62 g CO2 m-2 h-1 y en el SAM 0,23 a 0,60 g CO2 m-2 h-1. La Rs en sistemas naturales se debe principalmente a la acción conjunta de factores bióticos y abióticos como son: tipo y edad de la vegetación, tipo de suelo y variaciones climáticas (Hu et al., 2018).

En lo que se refiere a temperatura y humedad, Oertel et al. (2016) mencionan que varían significativamente con la profundidad y las características del sitio, por ejemplo, la exposición a la luz, la sombra y el viento. Durante la temporada de verano, en los SAF y SAM la temperatura ambiental presentó variación de 13,5 a 23,9°C y cero milímetros de lluvia reportados. Mientras que en el bosque la variación fue de 6,9 a 13,3°C y 2,6 mm de lluvia a lo largo del día. Los SAF y SAM presentan valores y comportamientos similares en Ts a lo largo de la temporada de 15,7 a 24,8°C y 15,3 a 23,5°C, respectivamente, con máximos entre las 12:00 y 14:00 horas, que es cuando la respiración presenta sus puntos máximos. Por otro lado, en el SFT la Ts varió de 8,12 a 11,97°C. En los que respecta a la Hs, en el SAF varió de 0,16 a 0,20 m3 m-3, mientras que la humedad en los SAM y SFT son similares, 0,36 a 0,40 m3 m-3 y 0,37 a 0,53 m3 m-3, respectivamente. En el SAM el incremento de Hs se debe principalmente a que el sistema es de riego, el cual se lleva a cabo todos los días en un horario de 10:00 a 12:00 horas.

Durante la temporada de invierno, como es de esperarse, los valores de temperatura ambiental son menores en los SAF y SAM, la temperatura ambiental varió de 3,4 a 23,9°C y cero milímetros de lluvia. Mientras que en el SFT la temperatura oscilo de 2,2 a 13,3°C y 1 mm de lluvia a lo largo del día. Los SAF y SAM presentan valores y comportamientos similares en la Ts a lo largo de día de 3,1 a 20,3°C y 2,6 a 20,6°C, respectivamente, con máximos entre las 13:00 y 14:00 horas. A diferencia de la primera temporada, el SAF y SFT los registros de humedad son similares 0,25 a 0,27 m3 m-3 y 0,22 a 0,23 m3 m-3, respectivamente. Debido a un periodo de barbecho en el SAM la Hs presentó los valores más bajos registrados de 0,15 a 0,16 m3 m-3, aunado al hecho de la falta de precipitación durante el periodo evaluado. En cultivos agrícolas, la Rs se correlaciona con características físicas del suelo, la temperatura y humedad del suelo (de Araújo Santos et al., 2019).

La respiración del suelo presentó mayores emisiones en los periodos de mayor temperatura, por lo que se puede asegurar que está mayormente correlacionada con ésta (figura 1). Por otro lado, a causa del riego en un suelo seco se incrementa la Rs al aumentar las actividades microbianas (Sainju, Jabro y Stevens, 2008).

En cuanto al COS, se encontraron concentraciones de 198,9; 89,97 y 58,55 t ha-1 para SFT, SAF y SAM, respectivamente, para la temporada de verano, mientras que para la siguiente temporada los dos casos primeros disminuyeron su concentración a 171,36 y 76,50 t ha-1, mientras que SAM aumentó a 65 t ha-1. Sin embargo, de manera general se presenta el siguiente orden de concentración tanto para el verano como para el invierno SAM > SAF > SFT, similar a lo reportado por López-Teloxa et al. (2017), quienes aseguran que el uso y manejo del suelo influye considerablemente en el contenido de COS.

Figura 1. Variación de Rs, Ts y Hs a lo largo del día en Verano e Invierno. 

3.2. Análisis estadístico

La Tabla 1 resume los valores promedio de Rs, COS, Ts y Hs por estación de muestreo (verano e invierno) y usos del suelo (SFT, SAF y SAM). Los ANDEVA se realizaron siguiendo los tres factores del protocolo de muestreo para determinar la variabilidad de los parámetros del suelo entre los factores (temporada, uso de la tierra y hora de muestreo) del sitio considerado (Tabla 2). En los valores de Rs y Ts se observan diferencias significativas en temporada, uso de la tierra y hora de muestreo, así como entre sus interacciones. Es decir, la variación de la temperatura ambiental en cada temporada y el transcurso del día, así como la perturbación del suelo debido a los diferentes usos influyen considerablemente en la Rs y Ts (Baah-Acheamfour et al., 2016; Murcia y Ochoa, 2008). Aunado a lo anterior, las prácticas de gestión afectan considerablemente la Rs (Sainju et al., 2014). A pesar del hecho de que las condiciones ambientales como la temperatura y la precipitación normalmente tienen una influencia dominante en la cantidad de COS en el suelo (López-Teloxa et al., 2017), no se observaron diferencias estadísticas según las temporadas de muestreo (p = 0.40), pero sí se observan de acuerdo a los usos (p<0,05). Las temporadas de muestreo, usos del suelo, hora de medición y la interacción temporada con uso del suelo influyen en la variación de la Hs (p<0,05).

Tabla 1. Respiración y almacenes de CO2 por uso de suelo y temporada del año 

Tabla 2. Valores p resultantes del análisis de varianza multivariante a un nivel de confianza del 95%. 

Diversos estudios han demostrado que existe correlación con la Rs y variables ambientales así como con su efecto combinado (Figura 2) (Murcia y Ochoa, 2012; Ramírez y Moreno, 2008). Como es el caso SAF y SAM, en donde la Ts y Tamb presentan alta correlación positiva en la Rs (p<0,05), pero presenta evidencia no concluyente sobre la significancia en SFT (p>0,05). Además de las bajas temperaturas en el SFT, el sistema se encuentra conservado y con poca o nula perturbación del suelo a diferencia del SAF y SAM. Por otro lado, la Hs presenta correlación positiva en SAM y SFT, esto concuerda con otros estudios, donde se reportó que los valores de la Rs aumenta después de eventos de precipitación o riego (La Scala et al., 2001; Moitinho et al., 2015; Panosso et al., 2009), mientras que para SAF es negativa para los tres casos p<0,05. La relación entre temperatura y contenido de humedad con la Rs resulta en interacciones complejas que dependen de la limitación relativa de estas dos variables sobre la actividad microbiana y de raíces, así como sobre la difusión de gases (Ramírez y Moreno, 2008). Dado que no se reportaron datos de precipitación durante los muestreos en SAF y SAM para ambas temporadas, la correlación de Pearson es nula. Mientras que en el SFT la correlación es positiva con la precipitación (p<0,05). El COS influye de manera negativa, es decir, que disminuye al incrementar la Rs, esto ocurre para los SAF y SFT, mientras que es positiva para SAM, este último podría deberse al ingreso de fertilizantes o al manejo del sitio (Sainju, Jabro y Stevens, 2008). En resumen, la Rs esta mayormente influenciada por variables climáticas tanto del ambiente como del suelo, siendo la temperatura del suelo de mayor influencia (Mukumbuta, Shimizu y Hatano, 2019), lo que concuerda con lo mencionado por ArchMiller y Samuelson (2016), Han, Shi y Jin (2018), y Wang et al. (2013), la Rs incrementa exponencialmente con el aumento de la Ts.

Figura 2. Correlación con variables ambientales y COS de acuerdo con la Rs. Nota: Variables cercanas a la línea roja no presentancorrelación. 

4. Discusión

Como se esperaba en un bosque, se observaron menores emisiones comparadas con un sistema agrícola de hasta un 50% menos. Datos similares a lo encontrado por Campos (2014), reportan que en un bosque nuboso se emiten hasta 89,6 mg C m−2 h−1 mientras que en un sistema agrícola con rotación de maíz-papa-maíz emiten 128,1 mg C m−2 h−1. Respecto a las diferencias entre verano e invierno encontramos un comportamiento similar, aunque el SAM reduce su emisión a nivel semejante al SAF, pero conserva la tendencia de ser más emisor. Ya que los sistemas alterados presentan mayor emisión de CO2 especialmente en los meses de verano (Abdalla et al., 2018). Los resultados de la presente investigación resaltan la importancia del análisis de la respiración del suelo en diferentes usos, con la finalidad de ofrecer sistemas multifuncionales que garanticen la seguridad alimentaria y diversidad de beneficios ambientales.

Las prácticas de uso y manejo del suelo pueden afectar la emisión de CO2 a la atmósfera al modificar la temperatura y el contenido de agua del suelo (Baah-Acheamfour et al., 2016). Una práctica comúnmente utilizada en sistemas agrícolas es la labranza, la cual puede secar el suelo y, por lo tanto, incrementar la temperatura debido a la perturbación del suelo y disminución de residuos en la superficie de este. Lo que concuerda con lo encontrado por Nouchi y Yonemura (2005), en donde en un arrozal con labranza la emisión anual es de 2845 g CO2 m-2 y-1 mientras que sin labranza es de 2198 g CO2 m-2 y-1. Los resultados aquí obtenidos muestran que existe correlación positiva entre la temperatura ambiental y emisiones de CO2 o Rs, lo que concuerda con lo mencionado por Dowhower et al. (2020) y Wang et al. (2013), quienes aseguran que la Rs es menor a temperaturas bajas. Por otro lado, el riego en suelos que han permanecido durante largo periodo de tiempo expuestos directamente a los rayos del sol incrementa la Rs, esto se debe a la respiración microbiana que se encuentra limitada por el estrés hídrico (Curtin et al., 2000). El sistema y tipo de cultivo, como es el caso del SAF y SAM, presentan diferencias en cuanto a la Rs, Ts y Hs, ya que existe mayor cobertura del suelo en un SAF que en un monocultivo, además de los periodos en barbecho que afectan la intensidad de la sombra y la evapotranspiración (Sainju, Jabro y Stevens, 2008). Las prácticas de manejo, como la labranza, pueden aumentar la emisión de CO2 del suelo al alterar los agregados del suelo, reducir residuos de vegetales y oxidar el C orgánico del suelo más del 47% en 5 años, mientras que las prácticas de labranza cero puede reducir la intensidad del cultivo y aumentar el COS (Patiño-Zúñiga et al., 2009). Esta es una limitante de nuestros resultados pero que enmarcan el trabajo de investigación futura para afinar los estudios de respiración en diferentes usos y manejos del suelo.

En lo que se refiere a los almacenes de carbono el comportamiento es como se esperaba, el SFT conserva más que el SAM, mientras que por temporadas no se observan diferencias. Similar a lo encontrado por López-Teloxa et al. (2017) donde la concentración de COS es mayor en un bosque con vegetación secundaria en contraste con agricultura de temporal, 28,44 y 20,42 t ha-1, respectivamente.

Una vez que se cuantificó la emisión y el almacenamiento de C se planteó un balance (Tabla 3). Como lo encontrado por Mukumbuta, Shimizu y Hatano (2019) en un pastizal, reportando un balance de 1,2 t C ha-1 (COS de 8 t C ha-1 y Rs de 6,8 t C ha-1). Un factor importante que ayuda a comprender el balance integral de C de un agroecosistema es la estrecha relación entre la Rs y COS (Alberti et al., 2010). Es claro que un sistema agrícola conserva menores cantidades de carbono en el suelo, liberando hasta 9,28 t de C ha-1 en la temporada de mayor temperatura, en contraste con un sistema natural (3,98 t de C ha-1), por lo que los sistemas agroforestales son un punto intermedio que permiten asegurar la alimentación, pero a la vez conservar en lo más posible el suelo (Tabla 3), que de acuerdo a diversos autores como Baah-Acheamfour et al. (2016) y Kwak et al. (2019) es una práctica de uso del suelo que además de introducir árboles y arbustos a las tierras de cultivo o al ganado, ayuda a mitigar potencialmente las emisiones de CO2 de los sistemas agrícolas.

Tabla 3.Balance del carbono emitido y almacenado del suelo. 

Por último, los resultados de esta investigación abonan a los estudios de cambio climático sobre los suelos. Cabe recordar que según el IPCC (2013), el aumento de la temperatura es inequívoco y se espera de manera global un incremento de la temperatura en todo el planeta (UNFCCC, 2015). Frente a este panorama, el suelo puede contribuir a la mitigación del cambio climático en la medida en que se sistematice el uso del suelo y se conserve el carbono orgánico del mismo (Burbano, 2018) adecuando las prácticas de manejo y riego en diferentes temporadas del año (Francioni et al., 2019; Chi et al., 2020). Las acciones realizadas y adaptadas a cada sistema ofrecen soluciones beneficiosas para enfrentar múltiples desafíos ambientales y sociales (Tschora y Cherubini, 2020). Así, los siguientes estudios deberán enfocarse en las diferentes prácticas de manejo del suelo, temporadas del año y ciclos de cultivo, con la finalidad de comprender con mayor detalle el balance de la Rs y COS.

5. Conclusiones

Estudiar la dinámica almacén - emisión de carbono en los ecosistemas terrestres sustenta la comprensión del problema y ayuda en la definición de mejores políticas y programas de atención. El cambio de uso de suelo que incrementa las pérdidas de carbono orgánico del suelo principalmente en forma de CO2 debe evitarse a la vez que se fomentan coberturas naturales o sistemas de producción agroforestales. El incremento en la temperatura global ha impactado en el ciclo del carbono, principalmente en su parte edáfica, lo cual se agrava por la deforestación y apertura a nuevas áreas agrícolas. Se considera importante mejorar el conocimiento de diversos sistemas de producción multifuncionales que contribuyan a la disminución de las emisiones de CO2 e incremento de carbono almacenado en el suelo. Este estudio permitió evaluar los usos del suelo que más contribuyen a mitigar los efectos del cambio climático con la incorporación de sistemas agroforestales al sistema de producción. Además, la importancia que tiene la cobertura del suelo durante todo el año, ya que los periodos de barbecho pueden ser perjudiciales tanto para el suelo como para la contribución del CO2 a la atmosfera. Cabe resaltar que los datos obtenidos son los primeros reportados en los sitios evaluados, por lo que es importante continuar las mediciones a lo largo de todo el año para caracterizar el comportamiento en la Rs en los sistemas agroforestales. Contar con soporte científico desde la Rs (emisión del CO2) a la atmosfera es un paso importante para la toma de decisiones que contribuirá a la mitigación del cambio climático.

6. Referencias

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Recibido: 19 de Marzo de 2020; Aprobado: 16 de Mayo de 2020

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