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Introducción
El cambio climático representa una de las amenazas más grandes para la biodiversidad y los sistemas productivos en México, especialmente en las zonas tropicales como la región de Oaxaca (1). Los sistemas agroforestales (SAF), que integran cultivos agrícolas con especies arbóreas, se han identificado como una alternativa viable para mitigar los efectos del cambio climático, mejorar la fertilidad del suelo, y promover la biodiversidad (2). En particular, los SAF de café, comunes en el sur de México, son fundamentales no solo para la economía de muchas comunidades rurales, sino también para su capacidad de secuestrar carbono y mejorar la resiliencia ecológica (1), (3), (4). Sin embargo, a pesar de su relevancia, la cuantificación de la biomasa y el carbono almacenado en estos sistemas sigue siendo insuficiente, particularmente en áreas indígenas como la Chinantla oaxaqueña.
La región de la Chinantla, ubicada en las montañas de Oaxaca, es hogar de comunidades indígenas chinantecas que han adoptado prácticas agrícolas sostenibles, incluyendo el uso de SAF de café (5). En este contexto, el estudio de la estructura y el almacenamiento de carbono en estos SAF es crucial para comprender su potencial en la mitigación del cambio climático y en la conservación de la biodiversidad local (6), (7). Los SAF en el sur del país se caracterizan por una alta diversidad de especies, tanto frutales como maderables, que favorecen la captura de carbono y proporcionan múltiples servicios ecosistémicos a la comunidad (4), (8), (9), (10).
La importancia de estos sistemas en la captura de carbono ha sido documentada en diversos estudios a nivel nacional, que han mostrado que los SAF pueden almacenar hasta 114 MgC ha-1 en especies arbóreas (11). Además, la integración de especies nativas como Cedrela odorata L. y Cordia alliodora (Ruiz & Pav.) Oken en estos sistemas mejora la estabilidad ecológica y contribuye a la biodiversidad, lo cual es esencial para la sostenibilidad de los SAF (11), (12), (13). A pesar de estos avances, existe una necesidad de estudios más específicos que permitan entender cómo los diferentes componentes del SAF, como el café y las especies frutales, contribuyen al secuestro de carbono, especialmente en zonas con alta diversidad de especies como la Chinantla.
Este trabajo tiene como objetivo evaluar la estructura vegetal y almacenamiento de carbono en un SAF con café en la comunidad chinanteca de Santiago Tlatepusco, Oaxaca. Se busca proporcionar información clave sobre el potencial de los SAF para la captura de carbono y cómo su implementación puede ser una herramienta eficaz para la mitigación del cambio climático en las regiones tropicales de México, al mismo tiempo que se promueve el desarrollo socioeconómico de las comunidades rurales (2), (14).
Materiales y Métodos
Área de estudio
La investigación se llevó a cabo en la parcela de una hectárea llamada Monte de los Olivos, ubicada en la comunidad chinanteca de Santiago Tlatepusco, perteneciente a la región cultural de la Chinantla, en el municipio de San Felipe Usila, Oaxaca (Figura 1), entre las coordenadas geográficas 17°49’55’’ latitud norte y 96°30’40” longitud oeste, a una altitud de 265 msnm. El clima de la zona es cálido húmedo (Am), con temperaturas que oscilan entre 15,5 °C y 44 °C, y una precipitación anual que varía de 1 200 a 2 000 mm (15), (16); la vegetación predominante de la zona es vegetación secundaria arbórea de selva alta perennifolia (17). En el área de estudio, el sistema agroforestal de café establecida en 2018 con dos variedades (Coffea arabica L. cv. Mundo Novo y Caturra) presenta una densidad de 1 600 individuos ha-1; durante su establecimiento, se conservaron las especies frutales y forestales maderables que proporcionan sombra al cultivo. En 2022, se plantaron nuevos individuos de especies frutales, los cuales se encuentran en etapas juveniles y distribuidos de forma aleatoria en la parcela.
Figura 1 Localización del área de estudio en el municipio de San Felipe Usila, Oaxaca. (Comunidad de Santiago Tlatepusco, región de la Chinantla).
Figure 1. Location of the study area in the municipality of San Felipe Usila, Oaxaca. (Santiago Tlatepusco community, Chinantla region).
Evaluación en campo
Durante los meses de noviembre y diciembre de 2024, se llevó a cabo un censo en la parcela, evaluando todas las especies vegetales presentes: árboles, arbustos, palmas y plantas de café. Se midió la altura total (H), utilizando un clinómetro Suunto® PM5/360PC para las especies maderables (árboles y palmas) y un flexómetro Truper® modelo 12696 para arbustos y plantas de café; el diámetro basal (DB) y el diámetro normal (DN) se midieron con una cinta diamétrica Modelo 283D/5 m, 160 cm diámetro, mientras que el diámetro de copa (N-S y E-O) se determinó con el flexómetro. La identificación de las especies se realizó con apoyo del propietario y fue verificada en la plataforma de Tropicos® (18).
Análisis de la estructura horizontal arbórea
La estructura horizontal se evaluó mediante el Índice de Valor de Importancia (IVI) (19), el cual mide el peso ecológico de cada especie dentro de la comunidad; para su cálculo, se utilizaron los valores relativos de abundancia (ARi) y dominancia (DRi) (Cuadro 1) (20). Aunque suele incluir la frecuencia relativa (21), su evaluación con solo dos variables es válida cuando se realiza un censo en la población vegetal (19). La dominancia se determinó a partir del área de copa (AC) de cada especie, extrapolada a hectárea (22). En el análisis de la estructura no se consideró el café debido a su alta densidad, pero sí se incluyeron todas las especies leñosas, y el cálculo del IVI junto con la generación de gráficos se realizaron en el “software R”, versión 4.0.2 (23).
Cuantificación de la biomasa seca y carbono almacenado
La biomasa seca aérea (BA en kg) por individuo se estimó utilizando ecuaciones alométricas específicas por especie (Cuadro 2), seleccionadas con base en estudios previos desarrollados en condiciones ecológicas y estructurales similares a las del área de estudio (12), (24). El área basal (AB) se calculó a partir del DN medido a 1,30 m de altura (19), y la densidad de la madera (Wd) se obtuvo de investigaciones previas sobre las especies presentes en el área de estudio (25), (26). Estudios recientes han determinado que el contenido de carbono representa, en promedio, el 50 % de la biomasa seca (27), aunque este valor puede variar según la especie y la edad (28). En el presente trabajo, el carbono almacenado se estimó como el 50 % de la biomasa seca, siguiendo la recomendación para especies hojosas en ausencia de datos específicos sobre especies frutales (29).
Resultados y Discusión
Abundancia
Se registro un total de 311 individuos, distribuidos en 27 especies y 15 familias, destacando Anacardiaceae, Fabaceae y Rutaceae como las más representadas con tres o más especies. Theobroma cacao L. presentó (19,29 %), seguidas de Citrus sinensis (L.) Osbeck (9,32 %), T. cacao L. var. tigre (7,68 %) y Musa paradisiaca L. (7,71 %) (Figura 2A). La predominancia de especies cultivadas con valor agroproductivo coincide con lo reportado en SAF de Tabasco, donde las especies frutales dominan en la composición florísticas (12). No obstante, la densidad observada en este estudio fue mayor en comparación con lo documentada en SAF tradicionales de Chiapas, donde se registraron 279 individuos pertenecientes a 23 especies, lo que sugiere que las prácticas de manejo pueden reducir la heterogeneidad estructural del sistema (4). Estudios previos han indicado que los SAF diversificados pueden mejorar la estabilidad ecológica y los servicios ecosistémicos, mientras que aquellos con menor diversidad tienden a ser más vulnerables a plagas y enfermedades (2).
La abundancia de especies arbóreas nativas como C. odorata, C. alliodora, Inga inicuil (Kunth) DC y Persea schiedeana Nees en SAF refleja su importancia ecológica y económica en la región (11), (12), (13). En el presente estudio, C. odorata mostró una densidad de 23 árboles ha-1 (7,40 %), mientras que C. alliodora e I. inicuil registran 12 individuos ha-1 (3,86 % cada una), y P. schiedeana alcanzó 10 individuos ha-1 (3,22 %). Estos valores coinciden con estudios realizados en SAF de cacao en Tabasco, México, donde C. odorata fue la más abundante con 23,33 % y en tercer lugar C. alliodora con 11 % (43). En SAF de café en Chiapas, los géneros cordia e inga se destacaron por su riqueza específica, con tres especies cada uno (4).
Las especies con menor densidad fueron Byrsonima crassifolia (L.) Kunth. y Nephelium lappaceum L., con una representación total de 0,64 % de la abundancia. La mayor parte de la producción de estos árboles frutales se destina al autoconsumo de la familia propietaria. Las especies con menores densidades corresponden a aquellas establecidas en 2022, con el propósito de aumentar la diversidad de frutas en el SAF.
Dominancia
La cobertura de las especies leñosas alcanzó los 4 223,38 m2 ha-1, lo que representa el 42,23 % de la superficie de estudio, por su parte, las plantas de café registraron una cobertura de 4 494,94 m² ha-1 (44,94 %). En conjunto, la cobertura total de SAF ascendió al 87,18 %; un valor comparable al reportado en SAF de café con especies frutales, cuya cobertura oscila entre 87 % y 100 % (42). La mayor dominancia en cobertura sin considerar a las plantas de café correspondió a T. cacao (874,08 m2 ha-1, 20,70 %), seguido de C. odorata (581,70 m2 ha-1, 13,77 %) y C. sinensis (561,17 m2 ha-1, 13,29 %) (Figura 2B). Estos valores de dominancia relativa son comparables a los reportados en otros SAF de café y cacao, donde C. sinensis vario entre 9,76 y 23,49 %, C. odorata con un rango de 10,28 y 59,61 % (4), (42).
Las especies con la menor dominancia relativa fueron B. crassifolia (0,42 %), N. lappaceum (0,41 %) y Spondias purpurea L. (0,37 %); en contraste, las especies nativas presentaron una dominancia promedio destacada, con C. alliodora (7,04 %), I. inicuil (3,36 %) y P. schiedeana (3,36 %). Esta dominancia en cobertura de las especies nativas puede atribuirse a su mayor altura y mayor volumen en follaje en comparación con las especies frutales de la parcela. La predominancia de las especies nativas puede contribuir a la estabilidad y biodiversidad de los SAF (4), (13), (42), además de proporcionar productos utieles como de leña, tablas y cercas vivas (12).
Figura 2 Abundancia relativa (A), dominancia relativa (B) e índice de valor de importancia (C), de las especies arbóreas presentes el Sistema Agroforestal (SAF) Monte de los Olivos, Santiago Tlatepusco.
Figure 2. Relative abundance (A), relative dominance (B), and Importance Value Index (C) of the tree species present in the Agroforestry System (SAF) Monte de los Olivos, Santiago Tlatepusco.
Índice de valor de importancia
T. cacao (19,99 %) y C. sinensis (11,31 %) fueron las especies con mayor valor de importancia, lo que resalta su relevancia productiva en el sistema agroforestal. La alta demanda de T. cacao en la comunidad indígena se debe a su uso en la preparación del popo (atole tradicional), especialmente en diciembre (44), (45), (46). En tanto, la producción de C. sinensis se destina al autoconsumo y la venta local. Las especies maderables nativas C. odorata (10,58 %), C. alliodora (8,18 %) y P. schiedeana (3,31 %) presentan un alto valor en los SAF por sus diversos usos, incluyendo madera, medicina, cercos vivos, sombra, leña, artesanías y apicultura (39). Las especies Musa paradisiaca L. y Musa acuminata Colla presentaron un IVI de 4,84 y 2,92 %, respectivamente, valores comparables a los reportados en otros SAF de cacao (12), (42). En contraste, C. alliodora, principal especie empleada como sombra en cultivos de café, ha mostrado un IVI que varía entre 36,00 % y 74,1 % en otros estudios (4), (13), valores considerablemente superiores a los registrados en el presente trabajo.
En el diagrama de Voronoi (Figura 2C) se observa que Citrus limon (L.) Burm. f., Tamarindus indica L., Manilkara zapota (L.) P. Royen, Spondias mombin L., Spondias purpurea L., Byrsonima crassifolia y Nephelium lappaceum presentaron los valores de importancia más bajos, con un IVI inferior al 1 %, a pesar de su baja presencia en el SAF, estas especies frutales son comunes en los sistemas agroforestales de café en la comunidad de Santiago Tlatepusco, donde se destinan sus productos principalmente al autoconsumo.
Contenido de carbono almacenado
El contenido total de carbono en la parcela fue de 19,710 MgC ha-1, ubicándose dentro de los rangos reportados en estudios previos sobre SAF de café, donde los valores para arbustos varían entre 1,46 y 11,97 MgC ha-1 (3), y para especies arbóreas entre 2,00 y 114,00 MgC ha-1 (11). Las dos variedades de café contribuyeron significativamente al almacenamiento de carbono, con un total de 9,162 MgC ha-1, consolidándose como los principales aportantes en el sistema. Monchabajoy-Cañar et al. (47) señalan que el contenido de carbono en los SAF de café está estrechamente relacionado con la densidad de los árboles de sombra. En su estudio, se reportó que los cafetales sin sombra pueden almacenar hasta 11,400 MgC ha-1, mientras que, en sistemas con alta densidad arbórea alcanzan valores de hasta 238,800 MgC ha-1. No obstante, esta variabilidad está influenciada por la edad de los árboles y las especies utilizadas para el sombreamiento.
Las especies frutales registraron un contenido total de carbono de 5,475 MgC ha-1, destacando entre ellas C. sinensis con 1,915 MgC ha-1, seguido por T. cacao con 1,215 MgC ha-1, Psidium friedrichsthalianum O. Berg. con 0,378 MgC ha-1 y Mangifera indica L. 'Petacón' con 0,349 MgC ha-1 (Figura 3), su alta presencia en el sistema responde a su importancia en la producción de alimentos para la comunidad. Estudios previos en SAF de cacao han reportado valores superiores para C. sinensis (3,40 MgC ha-1) y M. indica (1,93 MgC ha-1) (48), lo que indica que factores como la edad de los árboles, la densidad del sistema y las condiciones edafoclimáticas pueden influir en la acumulación de carbono. Por otro lado, las especies maderables presentaron un mayor almacenamiento de carbono en comparación con SAF de cacao (48), destacando C. odorata (2,871 MgC ha-1), C. alliodora (0,78 MgC ha-1) e I. vega (0,216 MgC ha-1). Estas especies poseen múltiples usos en las comunidades indígenas (46), particularmente en aquellas con una fuerte vinculación cultural y espiritual con los recursos forestales endémicos (44).
A pesar de que las palmas no son especies comúnmente utilizadas en los SAF de café, su alto valor comercial en la región ha favorecido su integración como árboles de sombra para optimizar la producción de coco. En la parcela de estudio, estas especies presentan un almacenamiento de carbono de 0,496 MgC ha-1 (Figura 3). No obstante, dado su alta densidad y el predominio de individuos en etapa juvenil, se proyecta un incremento significativo en su contribución al secuestro de carbono en los próximos años.
Figura 3 Contenido de carbono aérea en especies del Sistema Agroforestal (SAF) de la parcela Monte de los Olivos en la comunidad chinanteca de Santiago Tlatepusco, San Felipe Usila, Oaxaca.
Figure 3. Aboveground carbon content of the Agroforestry System (SAF) species of the Monte de los Olivos plot in the Chinantec community of Santiago Tlatepusco, San Felipe Usila, Oaxaca.
Los SAF representan un modelo de producción sostenible que integra especies arbóreas, cultivos agrícolas y, en algunos casos, especies pecuarias, favoreciendo la estabilidad ecológica y la provisión de servicios ecosistémicos clave (11), (12). Estos sistemas han demostrado contribuir significativamente a la captura y almacenamiento de carbono, con valores de 114,00 MgC ha-1 en especies arbóreas y hasta 238,800 MgC ha-1 en sistemas con alta densidad de sombra (47). En particular, la combinación de especies frutales y maderables optimiza la funcionalidad del sistema al incrementar la diversidad estructural, mejorar la eficiencia en el uso de recursos y reducir la vulnerabilidad ante eventos climáticos extremos (8), (9), (37). Además, los SAF desempeñan un papel fundamental en la conservación de la biodiversidad al mantener hábitats para fauna y flora silvestres, al tiempo que proveen beneficios socioeconómicos para las comunidades locales, a través de la producción de alimentos, madera, leña y otros productos forestales no maderables. La implementación de SAF diversificados no solo contribuye a la mitigación del cambio climático mediante el secuestro de carbono, sino que también favorece la conservación de la biodiversidad, la restauración de los suelos y la sostenibilidad de los sistemas productivos a largo plazo (4), (2).
Conclusiones
El sistema agroforestal de café evaluado presentó una estructura vegetal diversificada, con un total de 311 individuos leñosas, correspondientes a 27 especies y 15 familias. Las especies más abundantes fueron Theobroma cacao (19,29 %) y Citrus sinensis (9,32 %), mientras que Cedrela odorata fue la especie maderable nativa con mayor densidad (23 árboles ha⁻¹). La cobertura total del sistema agroforestal fue de 87,18 %, siendo T. cacao la especie con mayor cobertura (874,08 m² ha⁻¹). Según el Índice de Valor de Importancia (IVI), T. cacao y C. sinensis obtuvieron los mayores valores (19,99 % y 11,31%, respectivamente), lo que confirma su papel central en el sistema.
El contenido total de carbono almacenado fue de 19,710 MgC ha⁻¹, de los cuales 9,162 MgC ha⁻¹ fueron aportados por las plantas de café. Las especies frutales contribuyeron con 5,475 MgC ha⁻¹, destacando C. sinensis (1,915 MgC ha⁻¹) y T. cacao (1,215 MgC ha⁻¹). Las especies maderables aportaron 4,040 MgC ha⁻¹, siendo C. odorata la principal (2,871 MgC ha⁻¹).
El sistema agroforestal estudiado demuestra un alto potencial para la captura de carbono, así como para la conservación de la biodiversidad y el desarrollo sostenible. Su diseño multiespecífico, la alta densidad de individuos y el mantenimiento de especies nativas permiten optimizar la provisión de servicios ecosistémicos esenciales para las comunidades rurales.
