Intercambio neto de Carbono y vapor de agua

en diferentes usos de suelo del Altiplano Mexicano

Medidas de adaptación y mitigación de los efectos de las sequías

Tulio Arredondo IPICYT

Desertificación (UNCCD, 1994) - la degradación de las tierras de zonas áridas,

semiáridas y subhúmedas secas, resultante de diversos factores que incluyen

las variaciones climáticas y las actividades humanas. En México, la desertificación tiene un crecimiento estimado de 1,000 km2 por año. El 45.2 % de la superficie del país tiene algún tipo de degradación (SEMARNAT 2005).

Distribución geográfica

Desierto Sonorense Superficie México = 1,941,984 km2

Ecosistemas áridos y semiáridos ≈ 40% del total Pastizales áridos & semiáridos ≈ 9.71% Matorrales ≈ 28.55%

Cambio ambiental global

1990 1995 2000 2005 2010 2015

Fo

ssil

Fu

el E

mis

sio

n (

GtC

y-1)

5

6

7

8

9

10

Projection

A1B

A1FI

A1T

A2

B1

B2

Carbon Dioxide Information Analysis Center

International Energy Agency

E

Socioeconómico (Estado comunidades Rurales)

Biofísicos (Estado del Ecosistema)

Agua superficial

Agua subsuelo

Escurrimiento

Flujo concentrado

Erosión Laminar

Cárcavas

Granos

Carne y Fibras

Hortalizas

Recarga acuíferos

Manantial

= Ecosystem Goods & Services

Resource Usage

=Evaporation and/or Transpiration

= potential factors contributing to degradation

Shrub Encroachment

Pérdida agua

PRECIPITACION

d1,d2 -reduced aquifer

recharge E

d2 - reducing natural fire frequency

E

E

E

E

d1 - soil erosion

d1 - reduced infiltration

d2 - reduced cover

Uso comunal Agricultura

Ganadería

Drenaje, Agua potable,

Uso doméstico, etc

Factors contributing to degradation

d3 -salinization

d1

d2

d3

d

d2 - soil compaction

d3 -diversion

Presones

Hubert-Sannwald et al 2006

Estructura

del suelo

…. Sistemas Socio-ecológicos

Modelos de producción actuales Baja tecnología

Ineficientes Sobreexplotación

Presiones Socio-económicas

No son sustentables

20% de la población

DEGRADACION

Pérdida de conocimiento local

Subsidios

Mercados internos y externos

Falta de legislación/instrumentos

Migración/remesas

Cambios en:

Cubierta vegetal

Composicion de spp

Vegetación natural

Agricultura de

temporal

Agricultura

irrigada

Mecanismos de retroalimentación entre biósfera y atmósfera

Tomado de Chapin et al 2000

Mecanismos de retroalimentación entre biósfera y atmósfera

S. Chapin et al., 2008

CUS → clima regional y global:

• Liberando el C almacenado en plantas y suelos

• Alterando las propiedades físicas de la superficie planetaria

CUS influencia el calentamiento:

• Agregando CO2 a la atmosfera

• Eliminando el potencial de almacenamiento de vegetación que

resultaria de la futura fertilización de CO2

• Disminuyendo la evapotranspiración

Cambio Ambiental Global

Emisiones Antropogenicas Totales 2008

Combustibles

fósiles

Cambio de uso

de suelo

10

8

6

4

2

1960 2010 1970 1990 2000 1980

Em

isio

nes

CO

2 (P

gC y

-1)

8.7

1.2

9.9 PgC

12% de EAT

Le Quéré et al. 2009, Nature Geoscience; Data: CDIAC, FAO, Woods Hole Research Center 2009

11

MONITOREO DE EMISIONES DE MASA Y ENERGIA EN

DIFERENTES ESCENARIOS

• Estudios sobre el intercambio neto de CO2 en el

ecosistema (NEE) permiten conocer el papel de los

ecosistemas como fuentes o sumideros de C.

12

NEE=GEP-RE

Modificado de Chapin et al., 2002

50%

40-50%

GEP

RE=Ra+Rh

R autótrofa

R heterótrofa

NEE=intercambio neto de CO2

GEP=productividad bruta

RE=respiración ecosistema

Ra= autótrofa

Rh=heterótrofa

Controles en el ciclo de carbono

Bouteloua gracilis

800-1200 kg MS/ha

Cub.Veg. =35-38%

Mezcla plant C3/C4

Bouteloua gracilis

80-240 kg MS/ha

Cub.Veg – 7-10%

Haplopappus venetus,

Asphodelus fistulosus

• Agricultura de temporal-pastoreo

Avena sativa

9 meses sin Cub. Veg.

Exclusion Sobrepastoreado

Pastoreo moderado Invasion de subarbustivas

Cultivo de avena

Figure 3. Dome technique. a) Sensors arrangement inside the 12-sided plot; b) ParLite, thermocouple,

CR1000 and fan; c) dome on the base frameplot; d) metal base with the rubber gasket and clip.

a b

c d

Control diurno de NEE por radiación

Control de NEE por el contenido volumetrico de agua (SWC)

Contenido volumétrico de agua en suelo (%)

Control de NEE por el índice de área foliar (LAI)

Indice de área foliar m2 m-2

Site

Crop Exc ShEnc Ovg Gsub

NE

E (

mol m

-2s-1

)

-3

-2

-1

0

1

2

3 NEE daytime

NEE nightime

ab

c

d d

A A

B

C

D

Balance de carbono anual (promedio) en sitios de pastizal

semiárido afectado

por cambio de uso de suelo

A

A

A F

F

-567 gCm-2 a-1

72 gCm-2 a-1

1 gCm-2 a-1

-197 gCm-2 a-1

-181 gCm-2 a-1

Contenido volumétrico de agua en suelo (%)

Indice de área foliar m2 m-2

Exclusión Cambio

especies

Sobrepast Inv. arbustExclusión Agricultura

Balance de evapotranspiración anual (promedio) en sitios de

pastizal semiárido afectado

por cambio de uso de suelo

Medidas de adaptación y mitigación de los efectos de las sequías

1. Ordenamiento para el aprovechamiento de los RN

-Propiedades biofísicas regionales

2. El potencial de la agricultura de temporal como almacén de carbono:

labranza mínima/siembra en franjas,

reincorporación de biomasa

3. Identificar umbrales cobertura vegetal y especies/grupos funcionales clave.

4. Planes de restauración y manejo deben considerar potenciales de cobertura vegetal

y la reincorporación o reintroducción de especies nativas