Impactos del cambio en las coberturas de la superficie terrestre, sobre el almacenamiento de carbono y la regulación climática en la cuenca del río La Vieja, Colombia

Abstract

La transformación de las coberturas de la superficie terrestre es uno de los principales factores impulsores del cambio global, y es de los que está asociado más directamente con la actividad humana; por lo que resulta de especial importancia mejorar el conocimiento acerca de cómo este factor induce cambios en la prestación de servicios ecosistémicos a escala local y regional. La cuenca del río La Vieja (Eje Cafetero colombiano), se localiza en la región Andina, en la que se ha concentrado una gran parte de la población del país y en la que a la vez se ha presentado una dinámica de transformación de la cobertura de la superficie asociada con las tendencias nacionales y mundiales de la economía cafetera. Para explicar el impacto de los cambios en las coberturas de la superficie sobre el almacenamiento de carbono y la regulación climática, se realizó un análisis multitemporal de cambio de coberturas y se utilizaron datos obtenidos por medio de sensores remotos (como índices de vegetación y de agua, temperatura de superficie y evapotranspiración), datos de estaciones climatológicas, mediciones dimensionales de la vegetación realizadas directamente en la zona de estudio, y modelos alométricos ya establecidos para la estimación de biomasa en ciertos tipos de vegetación. La cuenca presentó cambios importantes en la distribución espacial de las coberturas de la superficie terrestre durante las últimas décadas. La crisis en el precio internacional del café tuvo un impacto significativo en la configuración del paisaje después del año 1989, y en el año 2000 ya se habían sustituido 26976 ha de café por pastizales y otros tipos de cultivos, modificando notablemente la vocación productiva de la cuenca. Entre 2000 y 2014 se sustituyeron 7317 ha adicionales de café y a la vez se identificó la tendencia al aumento de los bosques secundarios y la persistencia de pastizales y otros cultivos, que en la zona de estudio están representados principalmente por árboles frutales, plátano y cultivos semestrales. Estos cambios en las coberturas fueron un factor determinante en la alteración de la temperatura de la superficie terrestre y de la evapotranspiración, lo que a escala local y regional podría incidir sobre el balance de radiación y el ciclo hidrológico, y por consiguiente en la regulación del clima a menor escala. También se observó que los cambios en el paisaje de la cuenca ocurridos durante las últimas décadas, generaron impactos relevantes que se vieron reflejados en una disminución del promedio anual de evapotranspiración de la cuenca, que en su equivalente para toda el área de la cuenca analizada correspondió con la reducción de 36 millones de metros cúbicos. En cuanto al almacenamiento de carbono, se presentaron variaciones importantes tendientes al aumento de la fijación de este elemento en la biomasa aérea vegetal, con una ganancia de 174965.33 t entre 1989 y 2000, y 892716.43 t entre 2000 y 2014. Finalmente, se concluyó que existe una relación directa entre las coberturas de la superficie, la regulación climática y el almacenamiento de carbono en la biomasa aérea; y que la transformación del paisaje en la cuenca del río La Vieja tuvo unos impactos importantes en la prestación de servicios ecosistémicos durante las últimas décadas. En el caso de la regulación climática se notó una afectación negativa por la reducción en la evapotranspiración, mientras que el carbono almacenado en la biomasa aérea se incrementó, lo que de manera indirecta estaría contribuyendo con la disminución de las concentraciones de gases de efecto invernadero a partir de la fijación de carbono en las estructuras vegetales.

Abstract. Land cover transformation is one of the main factors driving global change, and is the one which is the most directly associated with human activity; It is therefore a particular importance to improve knowledge about how this factor induces changes in the provision of ecosystem services at local and regional scale. La Vieja river basin (Colombian coffee-growing region), is located in the Andean region, in which has been found a large portion of the population of the country and at the same time has presented dynamic land cover transformation associated with the national and global tendencies of the coffee-growing economy. To explain the impact of land cover changes on carbon storage and climate regulation, a multitemporal land cover change analysis was made using data obtained with remote sensing (like vegetation and water indices, land surface temperature and evapotranspiration), data from climatological stations, vegetation dimensional measurements directly made in the area of study, and allometric models already established for the biomass estimation in some vegetation types. The basin presented important changes in the spatial distribution of land cover during the last decades. The international coffee price crisis significantly impacted the landscape configuration after the year 1989, and by the year 2000, 26976 hectares of coffee production had already been substituted to pastures or other crop types, modifying noticeably the productive vocation of the basin. Between 2000 and 2014, were substituted 7317 additional hectares of coffee crops and was identified the tendency of an increase in secondary forests, and the presence of pastures and other crops, that are represented in the area of study as fruit trees, plantain, and semi-perennial crops. These changes in land cover were a determinant factor in the land surface temperature and evapotranspiration alteration, which at local and regional scale could have an impact on radiation balance and hydrological cycle, and therefore in climate regulation at minor scale. It was also observed that the changes in the basin landscape happened during the last decades, generating significant impacts that were reflected on the decrease in the basin average annual evapotranspiration, which corresponds for the analysis of whole basin area to a reduction of 36 million cubic meters. Concerning carbon storage, important variations appeared, tending towards the increase of the fixation of this element in the aboveground biomass, with a gain of 174965.33 t between 1989 and 2000, and 892716.43 t between 2000 and 2014. Eventually, it was concluded that a direct relation exists between land cover, climate regulation, and carbon storage in aboveground biomass, and that the landscape transformation in La Vieja river basin had some significant impacts on the provision of ecosystem services during the last decades. Concerning the climatic regulation, a negative effect was noted on the reduction of evapotranspiration, while the carbon storage in aboveground biomass increased, which in an indirect way would be contributing with the decrease of the greenhouse gases concentration from the carbon fixation in the vegetal structures.