Sistemas silvopastoriles y mitigación del cambio climático: alternativas para aumentar la captura de C Florencia Montagnini Professor in the Practice of Tropical Forestry Director, Program in Tropical Forestry Global Institute of Sustainable Forestry

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

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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 Yale School of Forestry & Environmental Studies

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. Yale School of Forestry & Environmental Studies

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 

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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). Yale School of Forestry & Environmental Studies

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 Yale School of Forestry & Environmental Studies

Fuente: Lal, R. 2005. Soil Carbon Sequestration in Natural and Managed Tropical Forest Ecosystems. pp. 130 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

Yale School of Forestry & Environmental Studies

Finca Lechera Greenbacker, Durham, Connecticut, EEUU Yale School of Forestry & Environmental Studies

Ciclo de C en un ´feedlot´ de ganado 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. Fuente: Brady, N.C. R. R.&Weil. 2008. The Nature and Properties of Soils. Yale School of and Forestry Prentice Hall, 14th ed.Studies Environmental

Sin embargo, existen alternativas a la ganadería convencional en regiones templadas y tropicales

SSP con densidad alta de árboles en Quindío, Colombia. Fotos: Alicia Calle Yale School of Forestry & Environmental Studies

Sistemas Silvopastoriles Beneficios productivos y sociales:  

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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 Yale School of Forestry & Environmental Studies

Fotos: Alicia Calle

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  Tierras usadas en SSP pueden ser productivas por más tiempo que las usadas en ganadería convencional, reduciendo la necesidad de cortar más bosque Yale School of Forestry & Environmental Studies

Impacto del manejo del sistema de pastura en el balance de C

Corral de encierro de ganado por la noche, Yale School of Forestry & De Coulon, Jardín América, Misiones, Environmental Studies Argentina

SSP con Brangus, Pinus taeda,

Axonopus spp.

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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 COS tendieron a perder C Pasturas en suelos con un ´pool´bajo de COS (< 5 kg/m2) tendieron a aumentar C. Yale School of Forestry & Environmental Studies

COS bajo pasturas puede aumentar substancialmente:  

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Pastoreo controlado Establecimiento de especies de pasturas adecuadas Uso de SSP Mezcla de pastoleguminosa herbácea en sistemas de pasturas mejoradas en Brasil Yale School of Forestry & Environmental Studies

Resultados recientes de investigaciones en Colombia y Costa Rica

Yale School of Forestry & Environmental Studies

Fotos: Alicia Calle

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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 (WalkleyBlack). 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 FourYale Different Ecosystems of the Latin American Tropics. Journal of School of Forestry & Sustainable Forestry 21 (1): 31-49. pp. 31-49 in F. Montagnini (ed.). Environmental Studies Environmental Services of Agroforestry Systems, Haworth Press. New York.

Resultados de los sitios en Colombia y Costa Rica 

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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. Yale School of Forestry & Environmental Studies

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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. Yale School of Forestry & Environmental Studies

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. 

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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 Yale School of Forestry & timber species in the dry lowlands of Costa Rica. Plant of silvopastoral systems with native Environmental Studies 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 Yale School of Forestry & en América Tropical. 1er. Congreso Nacional de Sistemas agrosilvopastoriles con árboles nativos Silvopastoriles. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Actas, CD. www. inta.gov.ar/ Environmental Studies 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

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

Almacenamiento de C en árboles nativos de 16 años.

Carbon (tonnes / ha)

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

Materia Orgánica del Suelo en plantaciones de árboles nativos de 15-16 años Organic Matter (%) 15

10

5

agricultural succession in the Neotropics (265-295). New York, New York: Springer.

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Fuente: Montagnini, F. (2008). Management for sustainability and restoration of degraded pastures in the Neotropics. In Myster, R. (Ed.), Post-

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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 Yale School ferruginea, of Forestry & la especie que produjo la mayor de Vochysia Environmental Studies cantidad de hojarasca.

Hyeronima alchorneoides en un

Yale School of ForestryFoto: & Alvaro sistema silvopastoril. Environmental Studies Redondo

Dipteryx panamensis en un sistema Yale School of Forestry &

silvopastoril. Foto: Alvaro Redondo Environmental Studies

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

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

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

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

copas más densas, pero pueden ser incluídos en SSP en baja densidad o en combinación con otras especies.

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

Fracciones lábiles y estables del C del suelo y sus funciones 

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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 Yale School of Forestry & Environmental Studies

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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) Yale School of Forestry & Environmental Studies

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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. Yale School of Forestry & Environmental Studies

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

Yale School of Forestry & Environmental Studies

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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. Yale School of Forestry & Environmental Studies

Impacto de quemas prescritas en C de suelo en Chaco seco (caldenal) región de La Pampa, Argentina central Resultados 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 Yale Schoolde of suelos Forestry algunas propiedades del & Caldenal. 1er. Congreso Nacional de Sistemas Silvopastoriles. Environmental Studies 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