Modelo explicativo del servicio ecosistémico de almacenamiento de carbono bajo diferentes usos del suelo dentro de una cuenca andina

Abstract

El estudio de la dinámica del carbono orgánico total (COT) en el suelo es de gran interés, debido a que su almacenamiento y ciclado contribuyen a la fertilidad del suelo y la regulación climática, mediante la disminución de las emisiones de CO2 a la atmósfera. En este estudio se desarrolló un modelo explicativo de la dinámica de almacenamiento de COT en suelos con tres coberturas vegetales: pastura natural (PN) (Holcus lanatus), cultivo de forraje (CF) (Pennisetum purpureum) y bosque natural (BN) (dominado por Quercus humboldtii), ubicadas en la cuenca alta del rio las Piedras, Popayán, Cauca. Inicialmente se definió el modelo causal de almacenamiento de carbono, a partir de lo cual se definieron los principales elementos del estudio. Seguidamente, se seleccionaron dos parcelas por sistema, en las cuales se tomaron muestras de suelo para determinar la concentración de carbono y analizar las características físico-químicas y biológicas relacionadas con el almacenamiento de COT, las cuales, fueron utilizadas para calibrar y evaluar el modelo. A partir de entrevistas, talleres y procesos de observación en campo se definieron los principales manejos realizados sobre el suelo y sus impactos sobre el servicio de almacenamiento de COT. El modelo explicativo se representó en el software para modelado dinámico Stella®, mediante la definición del balance de masas para cada almacenamiento (Mulch, humus y biomasa microbiana). El modelo se corrió a una escala temporal de doce (12) meses. Los datos modelados mostraron que el promedio de acumulación de COT en los suelos bajo los tres sistemas fue de 127, 111 y 110 ton ha-1 , para PN, BN y CF, respectivamente. Durante este periodo el COT del suelo evidenció un comportamiento dinámico para los tres usos. En el caso de la PN existieron ganancias de COT en el periodo estudiado. En el BN persiste un comportamiento constante, y en el CF, inicialmente se observó un incremento, retornando a valores cercanos al inicial. Este estudió permitió conocer como los procesos intrínsecos del sistema y las principales actividades antrópogenicas interactúan para proveer en mayor o menor medida el almacenamiento de carbono en los suelos.

The study of total organic carbon (TOC) dynamics in soil is of great interest, because its storage and cycling contributes to soil fertility and climate regulation, by reducing CO2 emissions to the atmosphere. In this study, an explanatory model was developed for the storage dynamics of TOC in soils with three types of vegetation covers: natural pasture (Holcus lanatus) (NP), forage crop (FC) (Pennisetum purpureum) and natural forest (NF) (dominated by Quercus humboldtii) The .plots are located in the upper basin of the Piedras river, Popayán, Cauca. Initially, the causal model of carbon storage was defined, from which the main elements of the study were defined. Subsequently, two plots were selected for every system, in which soil samples were taken to determine the carbon concentration and to analyze the physical, chemical and biological characteristics related to the storage of TOCs, which were used to calibrate and evaluate the model. From interviews, workshops and community observation in the area, the main works or activities on the soil and their impacts on the TOC storage service were defined. The explanatory model was rendered in the software for dynamic modelling Stella®, through the definition of the mass balance for each storage (mulch, humus and microbial biomass). The model was run on a twelve (12) months time scale. The modelling data showed that the average COT accumulation in the soils under the three systems was 127, 111 and 110 ton ha-1, for PN, BN and CF, respectively. During this period soil TOC showed a dynamic behavior for all three land usage. In the case of the NP there were gains of TOC in the period studied. In the BN a constant behavior persists, and in the CF, initially an increase was observed, returning to values close to the initial one. This study allowed knowing how the intrinsic processes of the system and the main anthropogenic activities.