Los ecosistemas forestales y el secuestro de carbono ante el

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Los ecosistemas forestales y el secuestro de carbono
ante el calentamiento global
José Alberto Pardos
Madrid, junio 2010
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Autor de foto de portada: José Manuel García del Barrio
©2010 INIA
Edita: Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria
Ministerio de Ciencia e Innovación
ISBN: 978-84-7498-529-0
ISSN: 1575-6106
NIPO: 475-10-008-7
Depósito Legal: MA 927-2010
Preimpresión, impresión y encuadernación:
I.G. Solprint S.L.
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AGRADECIMIENTOS
Mi agradecimiento a la Dirección del INIA por el interés mostrado ante este trabajo, que ha
culminado en su publicación como Monografía de la Serie Forestal gracias al esmero y dedicación
puestos en su edición por Ricardo Alía y Gregorio Montero. Asimismo, a los doctores Cipriano
Aragoncillo, Ricardo Alía, Pilar Pita, Mª Carmen Muñoz, Marta Pardos y Miguel Angel Zavala
por su información y sugerencias, que me han permitido enriquecer y mejorar el texto. También,
de forma especial, a Felipe Bravo y Roque González Sualleiro, cuya revisión del manuscrito me
ha conducido a subsanar errores, precisar algunos conceptos, ampliar el contenido y, en suma,
introducir sustanciales mejoras en el mismo. Mi agradecimiento, asímismo, a Jesús de Miguel,
por su acierto y buen hacer en la realización de material gráfico; agradecimiento extensivo a las
personas del Servicio de Publicaciones del INIA y de la empresa de impresión y encuadernación
del trabajo.
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PRólOGO
los ecosistemas forestales y el secuestro de carbono ante el cambio global
El cambio climático supone uno de las principales alteraciones al funcionamiento de los eco-
sistemas. Los ecosistemas forestales, entre ellos, destacan por albergar gran parte de la biodi-
versidad terrestre, y ser su correcto funcionamiento esencial para el mantenimiento de dicha
diversidad. En los últimos años, muchos investigadores han realizado numerosos estudios in-
tentando aclarar como el cambio global afecta en una triple vertiente: impacto habido en los eco-
sistemas, adaptación de los ecosistemas forestales ante las perspectivas de cambio global y
mitigación del incremento de gases de efecto invernadero. Sin embargo, falta un análisis de toda
esta bibliografía que ponga en perspectiva los distintos estudios temáticos, que analice las dis-
tintas visiones y que proponga una integración entre estos estudios para los especialistas en los
distintos campos, pero también para el técnico encargado de la gestión forestal. Esta monografía
va en este camino. Para ello, el Profesor Pardos, realiza una exhaustiva revisión bibliográfica
sobre las publicaciones realizadas en el mundo, y más concretamente en España, aportando una
sistematización de la información en distintos capítulos que nos ofrece una visión sobre los dis-
tintos aspectos del cambio climático y su relación con los bosques. Gracias a su especialización
en fisiología forestal, se ofrece una visión funcional de dichos efectos sobre los bosques y sus
componentes, lo que permite una mayor profundidad en las explicaciones e interpretaciones.
El capítulo 1 del libro describe los cambios en el clima, indicando las evidencias existentes
así como las predicciones sobre los cambios futuros. Nos permite de una forma sencilla com-
prender la magnitud del cambio al que se verán sometidos nuestros bosques. En el Capítulo 2,
se analiza el carbono en los ecosistemas terrestres, dando una visión completa de cuales son los
balances en los distintos compartimentos y se analiza el papel como sumideros y fuentes de car-
bono. El Capítulo 3 se enfoca a los árboles y los bosques ante el incremento de CO en la atmós-
2
fera. En el se presenta una completa revisión de los efectos que tiene el cambio global en los
niveles anatómico, morfológico y fisiológico de los árboles. Constituye una revisión de dichos
efectos que justifica por si solo la lectura del libro. El Capítulo 4 analiza la modelización y si-
mulación de efectos en los bosques y la vegetación, a través de la revisión de los distintos tipos
de modelos utilizados y el resumen de sus principales características. El Capítulo 5, enfocado al
sector forestal en la mitigación del cambio climático, constituye un magnifico análisis de cómo
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la gestión forestal puede contribuir a paliar los efectos del cambio climático a través de distintas
actividades forestales: productos forestales, forestación, y la selvícultura. Por último el Capítulo
6, los montes españoles y el cambio climático, analiza la situación en nuestro país, con unas pe-
culiaridades marcadas respecto a otros países de la UE.
Esta monografía complementa algunas de las publicadas por el INIA relacionadas con este
tema, como La captura del carbono y la gestión forestal (Monografía Forestal nº 9, por Luis
Díaz Balteiro y Carlos Romero), y la Producción de biomasa y fijación de CO por los bosques
2
españoles, (Monografía Forestal nº 13, por Gregorio Montero, Ricardo Ruiz-Peinado y M.
Muñoz). Consideramos que esta nueva monografía ofrece una perspectiva actual sobre el tema
a través de los distintos capítulos
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INDICE
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
1. los cambios en el clima, un referente de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
1.1. Evolución temporal y repercusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
1.2. Mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
1.3. Modelos e incertidumbres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
2. El carbono en los ecosistemas terrestres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2.1. Los gases de efecto invernadero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2.2. Balance de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
2.2.1. Sumideros y fuentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
2.2.2. Contenidos y secuestro de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2.2.3. Flujos de CO y producción primaria neta en los bosques . . . . . . . . . . . . . . .36
2
2.2.4. El carbono en el suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
2.3. Potencial de captura de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
2.4. Análisis comparativo de los datos presentados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47
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3. los árboles y los bosques ante el incremento de CO en la atmósfera . . . . . . .53
2
3.1. Respuestas en los diferentes tipos de bosques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
3.2. Comportamiento a niveles inter-específico, inter- e intra-poblacional . . . . . . . . . . . . . .58
3.3. Interacciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
3.3.1. Contaminación atmosférica, ozono y lluvia ácida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62
3.3.2. Insectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
3.3.2.1. Visión general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
3.3.2.2. Plagas forestales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
3.3.3. Hongos patógenos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
3.3.4. Asociaciones simbióticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
3.3.4.1. Micorrizas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70
3.3.4.2. Fijación de nitrógeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
3.3.5. Fauna mayor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
3.4. Incendios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
3.5. Efectos a nivel morfológico, fisiológico y anatómico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
3.5.1. Aspectos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
3.5.2. Incremento de CO , cambios térmicos y fotosíntesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82
2
3.5.3. Crecimiento y biomasa, reparto y asignación. Otros efectos . . . . . . . . . . . . .85
3.5.4. Fotosíntesis y luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
3.5.5. Fotosíntesis y aclimatación al incremento de CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
2
3.5.6. Respiración en oscuridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
3.5.7. Relaciones hídricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
3.5.8. Disponibilidad y uso de nitrógeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
3.5.9. Anatomía y propiedades de la madera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
3.5.10. Rodales forestales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110
3.6. Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
4. Modelización y simulación de efectos en los bosques y la vegetación . .119
4.1. Aspectos generales y tipos de modelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
4.2. Modelos de fenología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121
4.3. Modelos gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122
4.4. Modelos de crecimiento y basados en procesos fisiológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
4.5. Miscelánea de modelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
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5. El sector forestal en la mitigación del cambio climático . . . . . . . . . . . . . . .129
5.1. Introducción: Modelos y planificación de recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
5.2. Aprovechamientos y productos: Secuestro y emisiones de carbono . . . . . . . . . . . . . . . .132
5.2.1. Aspectos generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
5.2.2. Emisiones de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
5.2.3. Captura de carbono y productividad forestal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137
5.2.4. Deforestación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
5.3. Forestación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144
5.3.1. Consideraciones previas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144
5.3.2. La repoblación forestal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
5.3.3. Plantaciones forestales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
5.4. Selvicultura y economía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
5.5. Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .165
6. los montes españoles y el cambio climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
6.1. Sostenibilidad y producción de los montes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
6.2. Incremento de CO y alteraciones del clima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
2
6.3. Estudios fitoclimáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
6.4. Respuestas en los ecosistemas a las perturbaciones y prácticas de manejo en el sector . . . . . .174
6.5. Vulnerabilidad a los cambios y captura versus emisión de CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
2
6.6. Captura de carbono en los montes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181
6.6.1. Inventarios y biomasa arbórea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181
6.6.2. Contenido, secuestro y flujo de carbono en el suelo, la masa arbórea
y los rodales forestales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182
6.7. Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189
7. Reflexión final y comentarios a los capítulos precedentes a modo de epílogo . . . . .195
Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
Anexo de acrónimos, abreviaturas y unidades utilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . .249
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