Tecnología para producir patrones de nogal a corto plazo

PRODUCCIÓN DE CELULOSA Y CAPTURA DE CARBONO POR NOGAL
PECANERO.
Proyecto de continuidad
Dr. Guillermo González Cervantes*
Dr. Jesús G. Arreola**
Dr. Ignacio Orona Castillo***
* INIFAP CENID RASPA, Gómez Palacio, Dgo.
** UACH-URUZA, Bermejillo, Dgo.
***UJED Gómez Palacio Dgo.
INTRODUCCION
En el país existen 135.1 millones de hectáreas de bosques naturales, lo anterior
represento una producción total de madera en rollo/troza de 8,496,726 m3. Con
6,240,120 m3 industrializada para madera aserrada, 346,263 m3 para chapas y tableros
de todo tipo y 1,261,495 m3 de pulpa para la obtención de celulosa (FAO 1999). Debido
a la importancia de las cuencas y a la gran dependencia humana sobre los servicios
ambientales proporcionados por ellas, la degradación de éstas tiene potencialmente
enormes costos ambientales y socioeconómicos. Hay estimaciones que indican que la
superficie deforestada, fundamentalmente por desmontes, incendios, plagas, tala ilegal y
obra de infraestructura, es de 600 mil ha anuales. Es pertinente señalar que no existe un
estudio actualizado y confiable que determine la tasa anual de deforestación lo que ha
provocado que se manejen diversos datos.
La sierra madre occidental, desempeña un papel de almacenamiento natural de
aguas en el norte de México y abastece de agua a 5 estados. La cuenca del nazas
insertada en la sierra madre occidental y dentro de la Región Hidrológica 36 (RH 36)
provee el 80 por ciento de las aguas superficiales y de las aguas subterráneas.
Por lo anterior cobra especial relevancia estudiar particularmente la contribución
potencial del nogal pecanero (Carya illinoensis koch) en la conservación del medio
ambiente de la cuenca del Nazas y de la RH 36 a partir de la captura de carbono,
producción de celulosa, madera y Nuez que permita formular planes de
aprovechamiento de la madera y celulosa para disminuir los costos de producción para
las huertas nogaleras y la deforestación de ciertas especies de pino-encino utilizadas
para la fabricación de papel y en la industria mueblera.
Lo anterior conlleva a realizar investigación al nivel del potencial productivo del
nogal, con el fin de establecer un programa de reforestación para nogal nativo y
explotación de la madera obtenida por la poda para nogal cultivado. Considerando que
en el norte del país se encuentran establecidas 75 mil ha de nogal pecanero bajo cultivo
y que es el centro de origen de esta especie, con una estimación de madera por poda
selectiva de aclareo de ramas (25 %) (tecnología INIFAP) es decir en 15 mil ha se
obtienen 15 mil metros cúbicos de madera anual.
Por otra parte la madera de nogal presenta una calidad que destaca por su dureza,
fuerza, ligeramente venosa y susceptible de bellísimo pulimento. Estas cualidades que
presenta la madera de nogal se deberían aprovechar para la fabricación de muebles,
gabinetes, interiores arquitectónicos, ebanistería de alta calidad, puertas, duela, paneles,
en lugar de quemarla o apisonarla en los predios establecidos con este cultivo que se
convierte en un foco de infección y que desaniman la práctica de la poda. Este uso
alternativo de la madera permitirá disminuir los costos de producción e incentivar la
poda de aclareo en huertas bajo explotación comercial.
OBJETIVO
Determinar el potencial productivo del nogal pecanero nativo y cultivado, en la
conservación del medio ambiente, uso alternativo de la madera para muebles,
producción de pulpa y nuez. Bajo diferentes condiciones agroecológicas de la cuenca
del Nazas.
MATERIALES Y METODOS
Para lograr el objetivo general del proyecto;
Para el potencial productivo, Se trabajara con imágenes de satélite con la finalidad de
ubicar y determinar los ambientes agro ecológicos del nogal nativo y cultivado para ello
se hará uso de imágenes de satélite en Google Earth mediante el pago de la suscripción
y las imágenes se trabajaran mediante el sistema de información geográfica (GIS). Lo
anterior permitirá establecer el inventario actual de nogales nativos y cultivados para la
cuenca del Nazas,
Se desarrollará recorridos en campo, para corroborar las poblaciones de nogal criollo y
cultivado y que los muestreos se dirijan hacia ciertas poblaciones de nogal y determinar
sus características ecológicas; se evaluarán sus características dasométricas. Para ello se
obtendrán de dos a tres núcleos de crecimiento (virutas) con un taladro de Pressler y en
el caso de que existan tocones o árboles derribados (ya muertos) por efecto del viento o
problemas de plagas, se obtendrán secciones transversales. Las muestras se procesarán
en el laboratorio de dendrocronología del INIFAP CENID-RASPA mediante técnicas
dendrocronológicas estándar.
Los núcleos de crecimiento se tratarán de cofechar para desarrollar cronologías de esta
especie, lo cual es de suma importancia para definir la influencia de factores climáticos
en el desarrollo y conservación de las poblaciones de nogal silvestre.
La información se vaciará en mapas georeferenciados, en el que especifique la
distribución de la especie, edades y características dasométricas de la misma. Así
mismo, se generará un modelo de producción de biomasa, que involucre turno de
aprovechamiento y características de los sitios. Las muestras de madera se ubicarán en
una xiloteca en las instalaciones del CENID-RASPA, donde estarán disponibles a todo
público con fines educativos.
Para la eficiencia de transformación de agua,
La eficiencia de transformación del agua permitirá definir índices entre la
transformación del metro cúbico de agua a celulosa, madera y nuez del nogal nativo y
cultivado. Para relacionar la disponibilidad del agua y la eficiencia de transformación en
agua en nogal, en cada sitio experimental se estudiaran: La morfología de los anillos de
crecimiento como indicador de alternancia y las vacuolas de conducción hídrica como
indicador de disponibilidad de agua en el suelo, mediante la obtención de rodajas de
ramas principales de nogal, en laboratorio las rodajas serán pulidas para posteriormente
aplicar una solución química (phloropenol) a razón de 0.1 gr. /litro, para contrastar las
vacuolas de conducción. Para relacionar los índices de uso eficiente del agua se va
monitorear el clima mediante sensores en la atmósfera y suelo para definir estos índices
a partir del sistema avanzado de telemetría. Para ello se cuenta con tres estaciones
climáticas automatizada que utilizan un sistema de captura de datos, en los sitios
experimentales de la parte media y baja de la cuenca del Nazas. Desarrollar y evaluar
instrumentación y software para medir y analizar la variabilidad de la producción de
nogal como respuesta a la variabilidad fenológica de la planta. Aplicar modelos
matemáticos ya existentes y desarrollar nuevos modelos específicos para las
condiciones de nuestro país. Evaluar la instrumentación comercial existente y
desarrollar nuevos componentes. Cuantificar la variabilidad espacial y temporal de
diversos factores que inciden en la productividad de nogal en sistemas irrigados. Se
incluyen variables como humedad y temperatura del suelo, velocidad y dirección del
viento, temperatura y humedad relativa, y radiación. Utilizar imágenes de satélite para
desarrollo de mapeo de productividad y su correlación con otros factores,
especialmente, tipo de suelo.
Para la captura de carbono y la conservación del medio ambiente, se correlacionara
el balance de carbono con la producción de biomasa, el uso y manejo del agua y
radiación. Ello permitirá definir índices de la captura de carbono y contribución del
nogal nativo y cultivado en el medio ambiente.
Para ello se utilizara una serie de instrumentos para medir flujos de energía, agua y CO2
en diferentes escalas en huertas de nogal. Mediante el método de correlación turbulenta
(EFC: Eddy Flux Correlation) es un procedimiento micro meteorológico para medir los
intercambios de CO2, vapor de agua y energía entre los ecosistemas terrestres y la
atmósfera. Se basa en la correlación que existe entre el movimiento turbulento del aire y
la cantidad de constituyentes (calor, vapor de agua, CO2) transportados por éste
(Campbell y Norman, 1998). El mecanismo de transporte primario de calor y vapor de
agua desde una superficie vegetal hacia la atmósfera es el movimiento turbulento del
aire sobre dicha superficie (Garrat, 1992).
De los métodos micro meteorológicos, el de correlación turbulenta es el más
directo posible para medir los flujos de calor sensible y calor latente o vapor de agua,
también conocido como evapotranspiración (ET) de la cubierta vegetal. Estos flujos
representan componentes importantes de la ecuación del balance de energía:
(1)
Rn = LE + H + G
-2
-2
Donde Rn es la radiación neta (Wm ), LE el flujo de calor latente (Wm ), H el flujo de
calor sensible (Wm-2) y G el flujo de calor hacia el suelo (Wm-2). En la ecuación
anterior se asume que la energía almacenada en la superficie evaporante o cubierta
vegetal y la utilizada en los procesos metabólicos de las plantas son despreciables.
El método EFC usa mediciones de alta frecuencia (alrededor de 10 Hz) de la
componente vertical de la velocidad del viento (w), así como de la temperatura (T),
humedad (q) y concentración de CO2 (c) en el aire para determinar la correlación entre
w y T, w y q o w y c, dependiendo del constituyente de interés. Los flujos se calculan
directamente de tales correlaciones, que para el caso del vapor de agua es:
(2)
LE = ET = λ w 'q'
Donde w' es la desviación instantánea de la componente vertical de la velocidad del
viento de su valor promedio (m s-1), q' la desviación instantánea de la densidad de vapor
del aire (Kg m-3) con respecto a su valor promedio y λ el calor latente de vaporización
de agua (J kg-1).
De acuerdo a la ecuación anterior, el método requiere el promedio de los
productos de w’ y q’ en períodos cortos y sucesivos de tiempo (décimas de segundo).
Para lo cual se utilizan sensores de gran precisión y rápida respuesta que se instalan por
encima y a cierta altura (z) de la cubierta vegetal dentro de su capa límite. Esto exige
una cubierta vegetal extensa para que se forme y estabilice la capa límite y los sensores
queden instalados a una distancia de por lo menos 100 veces la altura de los sensores
medida desde el borde superior de la cubierta vegetal.
Instrumentación de la huerta de nogal
El sistema EFC cuenta con tres instrumentos básicos: un anemómetro sónico que
mide la temperatura del aire y la velocidad del viento en sus tres componentes,
horizontal, vertical y lateral, un analizador de gases infrarrojo (IRGA) que mide las
concentraciones de vapor de agua y CO2 en el aire, y un adquisitor de datos con gran
capacidad de memoria que guarda los datos medidos por varias semanas.
Complementan al sistema EFC otros instrumentos micro meteorológicos para medir
radiación solar, precipitación y flujo de calor hacia el suelo.
Producción de celulosa
Para ello se seleccionaran nogales nativos y comerciales en el gradiente de la cuenca del
nazas, y se obtendrán muestras de madera de las ramas de los nogales y se realizaran
estudios en la Universidad Autónoma de Chapingo en el laboratorio forestal, a través
del índice de la calidad de la pulpa de la madera para la producción de papel, dichos
índices son las relaciones que se utilizan para inferir si una madera puede ser o no
adecuada para la elaboración de pulpa para papel, para hacer la determinación de estos
se usaran los promedios de longitud, diámetro total, diámetro del lumen y grosor de
pared de las fibras utilizando las relaciones siguientes:
Coeficiente de rigidez =2P / D,
Coeficiente de flexibilidad = l / D,
Índice de esbeltez = L / D,
Relación de Runkel = 2P / l.
donde:
P = grosor de pared de la fibra.
L = longitud de la fibra.
D =diámetro total de de la fibra.
l =diámetro del lumen de la fibra.
El potencial económico permitirá definir escenarios de la factibilidad económica para
que el productor o tomador de decisiones seleccione el manejo del cultivo que mejor
convenga.