Simulation of soil organic carbon changes in crop systems with castor bean using the RothC model

El objetivo del presente trabajo fue la simulación de los cambios del carbono orgánico del suelo (COS), por el modelo RothC, en razón del cambio de uso de suelo del sistema tradicional – asociación maíz‑calabaza (TMC) – a sistemas con higuerilla (Ricinus communis): multiestratos (MUL), callejones (CALL) y monocultivo de higuerilla (HIG). Las simulaciones del COS se hicieron para las profundidades de suelo 0–20 y 0–40 cm, para el periodo de 1980–2040, considerándose como línea base al sistema TMC. Las tasas de cambio de COS estimadas con el RothC, en ambas profundidades de suelo, estuvieron en 0,5–1,2, 0,4–0,8, 0,3–0,5 y 0,04–0,1 Mg ha-1 de C por año en los sistemas HIG, MUL, CALL y TMC, respectivamente, y fueron consistentes con las reportadas en la literatura. El desempeño del RothC tuvo 89% de eficiencia (EF), con R2=0,9, lo que muestra que este modelo puede usarse con información temporal del COS escasa, información de la historia de uso de suelo y mediciones de la entrada de residuos vegetales aéreos y subterráneos en el suelo.The objective of this work was to simulate, by the RothC model, the changes in soil organic carbon (SOC) caused by changes of land use – from the traditional maize‑squash (TMC) association to systems with castor bean (Ricinus communis): multilayer (MUL), alleys (CALL) and monoculture (HIG). SOC simulations were performed for 0–20 and 0–40 cm soil depths, for the period 1980–2040, considering the TMC system as the base line. SOC change rates estimated with RothC, for both soil depths, were 0.5–1.2, 0.4–0.8, 0.3–0.5 and 0.04–0.1 Mg ha-1 C per year in the HIG, MUL, CALL and TMC systems, respectively, and were consistent with those reported in the literature. RothC perfomance had 89% efficiency (EF) and R2 = 0.9, which shows that this model can be used with scarce SOC temporal information, information on the history of land use, and with input measurements of aerial and underground plant residues in the soil

Modelos locales altura-diámetro para Pinus montezumae Lamb. y Pinus teocote Schiede ex Schltdl. en Nanacamilpa, Tlaxcala

La medición en campo de la altura total de los árboles implica dificultades prácticas que incrementan los tiempos y costos del inventario. Además, su medición está propensa a errores, en particular en sitios con sotobosques densos. Las relaciones alométricas son una alternativa viable para estimar en forma eficiente la altura en función del diámetro normal. El objetivo de este estudio fue analizar modelos de crecimiento y alométricos para determinar el de mejor ajuste en la relación altura-diámetro para árboles de Pinus montezumae y Pinus teocote de la región forestal Nanacamilpa, Tlaxcala. Para el análisis, se obtuvieron 583 pares de datos de diámetro normal-altura total para P. montezumae y 468 pares para P. teocote. La muestra abarcó un amplio intervalo de categorías diamétricas. Se evaluaron 14 modelos no lineales y uno lineal, mediante análisis de regresión con el procedimiento MODEL de SAS® para los no lineales, y REG para el lineal. La bondad de ajuste se evaluó con base en la R2adj, el sesgo, la raíz del error cuadrático medio, la suma de cuadrado del error, el cuadrado medio del error y el criterio de información de Akaike. El mejor modelo para estimar la altura de Pinus montezumae fue el propuesto por Yang (M2) con una R2adj=0.91, y para P. teocote el cuadrático (M10) con una R2adj=0.87. Ambos modelos describen con precisión la relación alométrica entre el diámetro y la altura en árboles de las especies estudiadas en la región occidental del estado de Tlaxcala

Estimación de biomasa y carbono en dos especies de bosque mesófilo de montaña

The generation of allometric equations is important to determine biomass and carbon in tree species. This information is useful in climate change studies. In this paper, allometric equations were generated for two species of ecological importance in the cloud forest, Clethra mexicana DC and Alnus arguta (Schltdl) Spach. Equations determined are of the form Y= bXk,where, Y= biomass or carbon content (kg), and X= normal diameter (ND) in centimeters. To estimate model values of b and k for each species, a sampling was performed in fifteen Clethra mexicana and 22 of Alnus arguta trees. In Clethra mexicana the highest percentage of biomass 45.2% was found in the trunk including the stump, while branches and foliage had 36.3% and 18.6% respectively. With the biomass and ND of the tress, b and k parameters were determined from the proposed model (B= 0.4632 DN1.8168, R2= 0.946). For Alnus arguta the highest percentage of biomass (60.6%) was found in the trunk including the stump, while branches and foliage had 27.4 and 12% respectively. Like the previous case with biomass and ND, b and k parameters were obtained from the proposed model (B= 0.1649 DN2.2755, R2= 0.968). After analyzing carbon content in each species samples, equations wereadjusted for Clethra mexicana C= 22.49DN1.8168, with R2= 0.946, whereas for Alnus arguta C= 0.0809DN2.2782 with R2 = 0.968.La generación de ecuaciones alométricas es importante para determinar la biomasa y el carbono en las especies arbóreas. Esta información es útil en los estudios de cambio climático. En el presente estudio se generaron ecuaciones alométricas para dos especies de importancia ecológica en el bosque mesófilo de montaña: Clethra mexicana DC y Alnus arguta (Schltdl) Spach. Las ecuaciones que se determinaron son de la forma Y= bXk; donde: Y= contenido de biomasa o de carbono (kg); y X= diámetro normal (DN) en centímetros. Para estimar los valores b y k del modelo para cada especie, se realizó un muestreo de quince árboles de Clethra mexicana y 22 de Alnus arguta. En Clethra mexicana el mayor porcentaje de biomasa 45.2 % se encontró en el fuste incluido el tocón, mientras que en las ramas y el follaje estaba 36.3% y 18.6%, respectivamente. Con la biomasa y el DN de los árboles se determinaron los parámetros b y k del modelo propuesto (B= 0.4632 DN1.8168, R2= 0.946). Para Alnus arguta el mayor porcentaje de biomasa (60.6%), se encontró en el fuste incluido el tocón, mientras que en las ramas y el follaje presentó 27.4 y 12%, respectivamente. Al igual que el caso anterior con la biomasa y el DN, se obtuvieron los parámetros b y k del modelo propuesto (B= 0.1649 DN2.2755, R2= 0.968). Después de analizar el contenido de carbono en las muestra de cada especie, se ajustaron las ecuaciones para Clethra mexicana C= 22.49DN1.8168, con R2= 0.946, mientras que para Alnus arguta C= 0.0809DN2.2782 con R2= 0.968

Análisis económico de la utilización de inoculante biológico (Rhizobium sp.) en frijol común, en la Región Brunca, Costa Rica

This study was carried out in two zones of the Brunca Region using a biological inoculants of the Rhizobium sp bacteria. The objective was to reduced the chemical fertilizer utilization. Four treatments were evaluated: Absolute control; Inoculants (0,7 kg/ha); Inoculants (0,7 kg/ha)+ Fertilizer 10-30-10 (63 kg/ha is) and Fertilizer10-30-10 (125 kg/ha) in property of farmer at a density of 30-32 kg seed/ha. A partial budget and an analysis of Dominance (CIMMYT, 1988) were used to carry out the economic analysis determining net profit and marginal rate of return. In the zone of Changuena, Buenos Aires the use of single inoculants presented the higher net profit and a rate of marginal return of 388%. For the zone of Pejibaye de Pérez Zeledón the use of single fertilizer obtained the higher net profit and a rate of marginal return of 621%, inoculants+ fertilizer 814% and single inoculants 173%. The use of biological inoculants was a practice economically profitable for the farmersEl estudio se realizó en dos zonas de la Región Brunca con inoculante biológico a base de bacterias del género Rhizobium sp. con el propósito de disminuir la utilización de fertilizantes químicos. Se evaluaron cuatro tratamientos: Testigo absoluto; Inoculante (0,7 kg/ha); Inoculante (0,7 kg/ha) + Fertilizante 10-30-10 (63 kg/ha) y Fertilizante 10-30-10 (125 kg/ha); a nivel de finca de agricultor a una densidad de siembra de 30-32 kg semilla/ha. La técnica utilizada para realizar el análisis fue la de presupuesto parcial y un análisis de Dominancia (CIMMYT, 1988), para determinar beneficio neto y tasa marginal de retorno. En la zona de Changuena, Buenos Aires el uso de solo inoculante presentó el mayor beneficio neto y una tasa de retorno marginal del 388%. Para la zona Pejibaye de Pérez Zeledón la utilización de solo fertilizante produjo el mayor beneficio neto y una tasa de retorno marginal de 621% , inoculante + fertilizante 814% y solo inoculante 173%. El uso de inoculante biológico fue una práctica económicamente rentable para los agricultores

Estimación de la densidad forestal mediante imágenes Landsat ETM+ en la región sur del Estado de México

En el contexto de los mecanismos de mitigación del cambio climático, el monitoreo forestal constante es importante porque los bosques proporcionan información clave. La estimación de parámetros por medio de imágenes de satélite en combinación con información derivada de inventarios permite mantener información actualizada de la estructura del bosque a costo relativamente accesible. Para lograrlo es necesario utilizar modelos que construyan asociaciones válidas entre datos de sensores remotos y de campo. El objetivo de este estudió fue analizar la relación entre el área basal (AB), el volumen (V) y la biomasa (B) derivadas del Inventario Forestal y de Suelos del Estado de México y los datos espectrales provenientes de imágenes Landsat ETM+. El mejor modelo para estimar AB, V, y B incorporó como variable independiente la banda infrarrojo medio (IRM), que presentó la más alta corrección con los datos de campo. Los modelos de regresión ajustados resultantes sirvieron para estimar con precisión el AB, V y B. Todos los modelos de regresión fueron altamente significativos al 95 % de confiabilidad, con coeficientes de determinación (R2 adj) de 0.52, 0.54 y 0.60 para AB, V y B, respectivamente; lo cual hizo posible elaborar mapas de los parámetros forestales. El estimador de regresión presentó el inventario más conservador e intervalos de menor amplitud con respecto al MSA

Cambios de carbono orgánico del suelo bajo escenarios de cambio de uso de suelo en México

Information regarding changes in soil organic carbon (SOC) due to change in land use of secondary vegetation tillage systems, scrub or grassland in Mexico is meager. This study was attended in 2011, at sites located in the States of Mexico, Hidalgo, Tlaxcala and Veracruz, in order to estimate changes in SOC under different scenarios of change in land use systems with secondary vegetation tillage systems, scrub or grassland, using the Rothamsted Carbon Model (RothC). The simulations were performed for a period of 40 years, taking into account: specific measurements of SOC in the study sites, the estimated C input into the soils of the plant residues and fertilizers, and the evaluation of RothC performance in sites and systems of Mexico. According to the results of simulation of scenarios of land use change, the use of conservation tillage systems under irrigated or rainfed conditions is the best alternative to conserve SOC stores and avoid loss of this element as CO2 emissions.La información de los cambios del carbono orgánico del suelo (COS) debido al cambio de uso de suelo de vegetación secundaria a sistemas de labranza, matorrales o pastizales en México es escasa. El presente estudio se condujo en 2011 en sitios ubicados en los estados de México, Hidalgo, Tlaxcala y Veracruz, con el propósito de estimar los cambios del COS bajo diferentes escenarios de cambio de uso de suelo de los sistemas con vegetación secundaria a sistemas de labranza, matorrales o pastizales, usando el modelo de simulación de carbono RothC. Las simulaciones se realizaron para un periodo de 40 años tomando en cuenta: las mediciones puntuales de COS en los sitios de estudio, la entrada estimada de C al suelo de los residuos vegetales y abonos, y la evaluación del desempeño del modelo RothC en sitios y sistemas de México. De acuerdo con los resultados de simulación de escenarios de cambio de uso de suelo, el uso de sistemas de labranza de conservación bajo condiciones de riego o temporal, es la mejor alternativa para conservar los almacenes de COS y evitar pérdida de este elemento como emisiones de CO2

ESTIMATION OF BIOMASS AND CARBON STORED IN VEGETATION AND SOIL IN THE ZONE OF INFLUENCE OF THE "PURISIMA" DAM, STATE OF GUANAJUATO, MEXICO

Background. Determining carbon in forest ecosystems is essential to estimate its influence on climate change mitigation. This study aimed to determine the carbon stored in the vegetation and soil of the Protected Natural Area of the "La Purísima" Dam and its influence zone in Guanajuato, Mexico. Methodology. The study area was classified according to its tree density as high, medium, low, and grassland. In each sampling site, tree species were identified, and total height and normal diameter were measured. In the shrub layer, crown diameter and height were measured. Species biomass was estimated using documented allometric equations, except for Myrtillocactus geometrizans (Mart. ex Pfeiff.) generated in this study. In the herbaceous layer, the percentage of coverage in the sites was considered, for which eight random samples of 0.25 m2 were taken. Carbon estimation stored in MgC ha-1 was obtained by multiplying the biomass by the factor 0.5. Carbon was measured in the soil by extracting 12 random samples at a depth of 20 cm. Results. In the 263.3 ha of the studied area, 16,627.7 MgC were estimated. The soil contributed 71.21%, the tree layer 24.6%, the shrub 1.86%, grass 0.75 and the herbaceous layer 1.57%. Implications. Even the species that develop in low deciduous forests have a reduced photosynthetic capacity; they significantly contribute to carbon stores. Conclusions. The difference in carbon storage varies according to the densities of the wood species; high densities have a greater amount of stored carbon in the aerial stratum and the soil. The carbon contributed by the grassland was barely perceptible

Estimación de biomasa y carbono en dos especies arboreas en La Sierra Nevada, México

Se generaron dos ecuaciones para determinar biomasa y carbono en Pinus montezumae y Alnus jorullensis H. B. K. ssp. jorullensis especies de importancia ecológica de los bosques de la Sierra Nevada en el Estado de México. Las ecuaciones que se determinaron son de la forma Y= bXk, donde Y es el contenido de biomasa o de carbono (kg) y X el diámetro normal (DN) en cm. Para estimar los valores b y k del modelo para cada especie, se utilizaron 15 árboles de Pinus montezumae y 16 de Alnus jorullensis ssp. jorullensis. En Pinus montezumae el mayor porcentaje de biomasa 77.07 % se estimó en el fuste incluido el tocón, mientras que en las ramas y el follaje presentó 8.45 y 9.01%, respectivamente, con la biomasa y el DN de los árboles se obtuvo el ajuste de los parámetros b y k del modelo propuesto (B= 0.013 DN3.0462) con una R2= 0.9909. Para el caso de Alnus jorullensis ssp. jorullensis de la misma forma el mayor porcentaje de biomasa 63.77% se estimó en el fuste incluido el tocón, mientras que en las ramas y el follaje presentó 20.99 y 11.46%, respectivamente; con la biomasa y el DN de los árboles se obtuvo el ajuste de los parámetros b y k del modelo propuesto (B= 0.0195 DN2.7519) con una R2= 0.9311. Después de analizar el contenido de carbono en las muestra de cada especie, se ajustaron las ecuaciones para Pinus montezumae C= 0.0065DN3.0484, con una R2= 0.9914, mientras que para Alnus jorullensis ssp. jorullensis C= 0.009DN2.7522con una R2= 0.9313.Two equations were generated for determining the biomass and carbon in Pinus montezumae and Alnus jorullensis HBK ssp. jorullensis of ecological important species of the forests of the Sierra Nevada in the State of Mexico. The equations were determined are of the form Y= bXk, where Y is the biomass content or carbon (kg) and X normal diameter (DN) in cm. For estimating the model and k values for each species, Pinus montezumae 15 trees and 16 Alnusjorullensis ssp. jorullensis were used. In Pinus montezumae the highest percentage of biomass was estimated at 77.07% including the stem stump, while the branches and foliage showed 8.45 and 9.01%, respectively, biomass and DN trees the adjustment is obtained by k parameters of the proposed model (B= 0.013 DN3.0462) with R2= 0.9909. For the case of Alnus jorullensis ssp. jorullensis the same as the highest percentage of biomass was estimated at 63.77% including the stem stump, while the branches and foliage showed 20.99 and 11.46%, respectively; with biomass and tree DN setting the parameters of the proposed model by k (B= 0.0195 DN2.7519) with R2= 0.9311 was obtained. After analyzing the carbon content in the sample of each species, the equations for Pinus montezumae C= 0.0065DN3.0484, with R2= 0.9914, while for Alnus jorullensis ssp jorullensis was adjusted. C= 0.009DN2.7522 con an R2= 0.9313

Simulación de los cambios de carbono orgánico del suelo en sistema de cultivo con higuerilla por el modelo RothC Simulation of soil organic carbon changes in crop systems with castor bean using the RothC model

El objetivo del presente trabajo fue la simulación de los cambios del carbono orgánico del suelo (COS), por el modelo RothC, en razón del cambio de uso de suelo del sistema tradicional - asociación maíz-calabaza (TMC) - a sistemas con higuerilla (Ricinus communis): multiestratos (MUL), callejones (CALL) y monocultivo de higuerilla (HIG). Las simulaciones del COS se hicieron para las profundidades de suelo 0-20 y 0-40 cm, para el periodo de 1980-2040, considerándose como línea base al sistema TMC. Las tasas de cambio de COS estimadas con el RothC, en ambas profundidades de suelo, estuvieron en 0,5-1,2, 0,4-0,8, 0,3-0,5 y 0,04-0,1 Mg ha-1 de C por año en los sistemas HIG, MUL, CALL y TMC, respectivamente, y fueron consistentes con las reportadas en la literatura. El desempeño del RothC tuvo 89% de eficiencia (EF), con R²=0,9, lo que muestra que este modelo puede usarse con información temporal del COS escasa, información de la historia de uso de suelo y mediciones de la entrada de residuos vegetales aéreos y subterráneos en el suelo.The objective of this work was to simulate, by the RothC model, the changes in soil organic carbon (SOC) caused by changes of land use - from the traditional maize-squash (TMC) association to systems with castor bean (Ricinus communis): multilayer (MUL), alleys (CALL) and monoculture (HIG). SOC simulations were performed for 0-20 and 0-40 cm soil depths, for the period 1980-2040, considering the TMC system as the base line. SOC change rates estimated with RothC, for both soil depths, were 0.5-1.2, 0.4-0.8, 0.3-0.5 and 0.04-0.1 Mg ha-1 C per year in the HIG, MUL, CALL and TMC systems, respectively, and were consistent with those reported in the literature. RothC perfomance had 89% efficiency (EF) and R² = 0.9, which shows that this model can be used with scarce SOC temporal information, information on the history of land use, and with input measurements of aerial and underground plant residues in the soil