Tesis-borrador1.docx

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

Trabajo de titulación previo a la obtención del título de: Ingeniera Ambiental

TRABAJO EXPERIMENTAL: “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE CARBONO DE LOS SISTEMAS HORTÍCOLAS, PARROQUIA SAN JOAQUIN, CANTON CUENCA”

AUTOR:

JOHANNA MARICELA CHACHO RIERA

TUTOR:

ING. JUAN GERARDO LOYOLA ILLESCAS, Ph. D.

Cuenca, enero 2019

CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR Yo, Johanna Maricela Chacho Riera con C.I. 0105158844, manifiesto la voluntad y cedo a la Universidad Politécnica Salesiana la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de que soy autora del trabajo de titulación: “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE CARBONO DE LOS SISTEMAS HORTÍCOLAS, PARROQUIA SAN JOAQUIN, CANTON CUENCA”, mismo que ha sido desarrollado para optar por el título de: Ingeniera Ambiental, en la Universidad Politécnica Salesiana, quedando la Universidad facultada para ejercer plenamente los derechos cedidos anteriormente. En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de autora me reservo el derecho moral de la obra antes citada. En concordancia, suscribo este documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato impreso y digital a la biblioteca de la Universidad Politécnica Salesiana.

Cuenca, enero 2019.

………………………………. Johanna Maricela Chacho Riera C. I. 0105158844

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CERTIFICACIÓN

Yo, Juan Loyola Illescas, declaro que bajo mi tutoría fue desarrollado el trabajo de titulación “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE CARBONO DE LOS SISTEMAS HORTÍCOLAS, PARROQUIA SAN JOAQUIN, CANTON CUENCA”, realizado por la estudiante Johanna Maricela Chacho Riera, proyecto experimental que cumple con todos los requisitos estipulados por la Universidad Politécnica Salesiana.

Cuenca, enero 2019

………………………………………… Ing. Juan Loyola Illescas, Ph. D. TUTOR DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

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DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD

Yo, Johanna Maricela Chacho Riera con C.I. 0105158844, autora del trabajo de titulación: “EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE CARBONO DE LOS SISTEMAS HORTÍCOLAS, PARROQUIA SAN JOAQUIN, CANTON CUENCA”, certificamos que el total contenido del trabajo experimental es de mi exclusiva responsabilidad y autoría.

Cuenca, enero 2019.

………………………………. Johanna Maricela Chacho Riera C. I. 01050158844

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DEDICATORIA Este trabajo va dedicado a mi querido Dios, a mis padres Román Chacho y Juana Riera, a mis hermanos Carlos, Paola y Romanela, a mi esposo Gustavo, quienes me apoyaron de manera incondicional y así poder alcanzar una meta más. De manera especial a mi hijo Ezequiel quien fue y será el motor de inspiración para seguir superándome.

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AGRADECIMIENTO Agradezco de manera especial a Dios y a la Virgen, por darme el don de la vida, a mis padres por darme ese apoyo emocional y económico para lograr este objetivo, a mis hermanos por brindarme esa ayuda incondicional al igual que a mi esposo, quien me ha acompañado a lo largo de mi vida como estudiante, a mi hijo Ezequiel por ser esa fuente de inspiración para seguir luchando. A mis suegros Gustavo y Rosa, a mis cuñadas Jessica, Priscila y Tania por toda esa motivación. A mi compañero Kleber Quito por su aporte en el desarrollo de este trabajo. A mi tutor Ing. Juan Loyola Illescas por aportar con sus conocimientos y haberme guiado para concluir mi meta.

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RESUMEN Con la finalidad de evaluar la capacidad de almacenamiento en la biomasa de los sistemas hortícolas, se escogió a la Parroquia San Joaquín, de la ciudad de Cuenca, como la más idónea para cumplir con el objetivo planteado. Esta parroquia es la mayor productora de hortalizas y está ubicada dentro de la zona urbana de la ciudad, por tal motivo estos sistemas de hortalizas se ven afectados por la contaminación industrial y automotora, por lo que es necesario determinar la cantidad retenida de carbono en la biomasa, y así demostrar su aporte como sumidero de carbono a través de absorción de CO2, uno de los principales gases de efecto invernadero (GEI). En la parroquia San Joaquín se escogió la hacienda “Don Goyo”, por sus características de cultivo agroecológico, donde se establecieron 20 especies de hortalizas, tomando muestras de la parte aérea con 3 repeticiones cada una, dividida en 6 asociaciones. En el laboratorio mediante el método de relación entre materia seca y húmeda, se evaluó la cantidad de carbono presente en la biomasa de las especies estudiadas. El análisis estadístico indico que la asociación 3 (col de brusela, lechuga de seda y nabo de chacra) es la de mayor absorción de carbono con una cantidad de 0,245625 tC/ha, equivalente a 0,90144375 tCO2/ha. La especie de mayor absorción es la col de brusela (Brassica oleracea) con un valor 0,007425397 tC/ha que representa a 0,027251206 tCO2/ha. Se concluye que estos sistemas hortícolas absorben CO2 en cantidades pequeñas pero significativas, ya que al ser un tipo de cultivo transitorio acompañados de prácticas agroecológicas pueden llegar a ser considerados como una de las principales alternativas de fijación de carbono. 7

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1. INTRODUCCION 2. JUSTIFICACION La problemática ambiental que da motivo para la realización de este trabajo está directamente relacionada con la reducción de gases que causan el efecto invernadero, siendo estos gases los responsables de esta alteración ambiental. Este fenómeno se produjo a partir de la revolución industrial y particularmente en los últimos 50 años debido a las diversas actividades antropogénicas (forestales, agrícola, residencial y comercial y manejo de desechos), donde se dio un crecimiento elevado de gases, principalmente el dióxido de carbono (CO2), que paso de 280ppm (año 1750) a 405.5ppm en 2017 (OMM, 2018).

A nivel internacional se han planteado posibles soluciones tales como: uso de energías alternativas, implementación de sumideros de carbono, aplicación de tecnologías limpias, entre otras. De estas alternativas la implementación de sumideros de carbono es consideradas

soluciones

económicamente factibles, socialmente sostenibles

y

ambientalmente amigables, pues la vegetación ocupa cerca de 3861,1 millones de hectáreas de superficie terrestre, albergan cerca del 60% del carbono de la vegetación terrestre (FAO 2002).

Estévez Ricardo (2010), señala que los cultivos agrícolas y la vegetación en general actúan como sumideros de CO2 debido a su capacidad fotosintética, siempre que sus prácticas de cultivos sean amigables con el ambiente, es decir prácticas de conservación, que engloba tres principios fundamentales, como la reducción en labranza, retención de cantidades suficientes de residuos del cultivo y cobertura de la superficie del suelo, y finalmente el uso de rotación de cultivos. Los suelos agrícolas también depositan C por medio de la agricultura de conservación y otros métodos de manejo de las tierras. 9

La agricultura familiar incluye todas las actividades agrícolas de base familiar y está relacionada con varios ámbitos del desarrollo rural, que tiene un importante papel socioeconómico ambiental y cultural (FAO 2014). Todo esto conlleva a establecer cuál es la capacidad de captura de carbono en los sistemas hortícolas de la parroquia San Joaquín del Cantón Cuenca, con lo que buscamos dar a conocer la prestación del servicio ambiental a través de la reducción de emisiones de CO2 por parte de esta práctica de agricultura familiar. 3. DELIMITACION La investigación del presente trabajo, se llevo a cabo en la parroquia San Joaquín, ubicada en la provincia del Azuay, cantón Cuenca (Figura ), aproximadamente a 2600 y 4320 msnm, cuyas coordenadas son: Norte: 79°15’48” W y 2°49’15” S; Sur: 79°14’7” W y 2°57’6” S; Este: 79°2’5” W y 2°53’51” S; Oeste: 79°17’29” W y 2°53’51”. Debido a que sus practicas de cultivo se basa en una agricultura limpia.

Figura 1. La función de los sumideros de carbono frente al cambio climático. Elaboración: Autora 10

1. El carbono y su influencia en el Cambio Climático. El carbón como elemento se encuentra en cada rincón del planeta tierra, almacenado en rocas por cientos y miles de años. El 2% de carbono está en la atmosfera como CO2 (dióxido de carbono), un 5% se encuentra como biomasa en plantas terrestres y suelo, un 8% en combustibles fósiles en reservas geológicas y el 85% como un grupo de iones en los océanos (McKinley, 2018). El ciclo del carbono es uno de los más importantes porque de este depende la concentración de CO2 en la atmosfera, y por ende el grado de efecto invernadero. Hay dos tipos de ciclos, el biológico donde los vegetales fijan Carbono atmosférico y a través de la fotosíntesis metabolizan el carbono y lo devuelven una parte como CO2 a la atmosfera y otra parte es transferida a los animales que se alimentan de ellos, que también liberarán CO2 al respirar. En el ciclo biogeoquímico, el CO2 atmosférico se disuelve en el agua, los animales marinos lo absorben para la formación de sus tejidos, conchas y esqueletos calcáreos como los corales, al morir estos carbonatos se depositan en los sedimentos, formando las rocas calizas, el retorno a la atmósfera se produce cuando estas rocas se funden en las erupciones volcánicas o son erosionadas al alcanzar la superficie (Sagan, 2010).

Esquema 1. Ciclo del Carbono 11

Fuente: (Matxinga, 2012)

Un aumento de temperatura requiere un mayor aumento del consumo de CO2 vegetal y por ende un mayor tránsito de CO2 a los océanos, disminuyendo el efecto invernadero y dando equilibrio a la temperatura. La pérdida de vegetación y la desertificación provocan que el ciclo no se autorregule y la temperatura incremente hasta producir daños al medio ambiente y a los ecosistemas (Julia & Adrian, 2007). El cambio climático por incremento de temperatura superficial, es de entre tantos el mayor problema ambiental que se enfrenta en la actualidad, debido al incremento torrencial en las emisiones de gases de efecto invernadero "GEI" (Bolin & Fung, 1992). Autores como (Motoyuki, Naohiro, & Akiyoshi, 1993; Schneider, Körkel, & Weinert, 1989) afirman que el dióxido de carbono (CO2) es uno de los más relevantes dentro de los gases de efecto invernadero, cuando existe un cambio en el uso del suelo se genera una emisión a la atmosfera, la misma que a nivel mundial, ocupa el segundo lugar. Se calcula una deforestación mundial anual de 17 millones de hectáreas, que representa el 20% de las emisiones antropogénicas totales (IPCC, 1992 y 1995; Montoya et al., 1995). Los sistemas agrícolas tienen la capacidad de secuestrar dióxido de carbono proveniente de la atmósfera y aportar con el cambio climático global. 2. El carbono en la biomasa, fotosíntesis. Para Bromhead (2011) la actividad agrícola es una de las principales aportadores de gases de efecto invernadero (14%), pero hay que resaltar también que es un sector estratégico para la producción de alimentos, contribuye al desarrollo sostenible en el medio rural y sobre todo aporta beneficios ambientales, ya que la vegetación en general a través de su capacidad fotosintética remueven o retiran CO2 de la atmosfera, 12

almacenándolo y actuando como sumideros; gracias a este procedimiento el dióxido de carbono fijado produce alimentos y subproductos agrícolas (Gabriel, 2015). El exceso de CO2 modifica en balance final del ciclo de carbono, influyendo de manera decisiva sobre el cambio climático. De esa manera la concentración de CO2 en la atmósfera va aumentando. Estas emisiones netas del sector agrícola y forestal se suman a las emisiones de CO2 que se generan al quemar combustibles fósiles en los sectores de transporte y generación de energía (Valera, 2014). Todos los organismos vivos están compuestos de carbono resultados del proceso metabólico durante el crecimiento y desarrollo, pues llegan a constituir el 50% del peso seco, por lo que es uno de los más importantes de la vida (Ayala, Villa, Aguirre, & Aguirre, 2014). La cantidad de C de una vegetación capturado llega a formar parte del 42% a 50% de la biomasa de un árbol. Para analizar la cantidad de carbono en la biomasa existen diferentes métodos, aunque ninguno de ellos has sido estandarizado, pues estos van a depender de la zona de estudio. Sin embargo sea cual sea el método utilizado es importante considerar la biomasa presente y posteriormente el contenido de carbono en el tejido vegetal y así llegar a determinar la cantidad de carbono contenido en la zona de estudio (Valera, 2014). Se conoce dos métodos para estimar la biomasa aérea: 1) Directo, basado en cortar a ras del suelo y secado de las plantas para circular la cantidad total de materia orgánica de un lugar; y 2) Indirecto, que estima la biomasa mediante ecuaciones matemáticas conocidas como alométricas, (dimensiones del fuste). 3.1

Sumideros de carbono. A inicios de la revolución industrial hasta hoy en dia, la cantidad de carbono en la

atmósfera han sido del orden de 400 Pg (1 Pg es igual a mil millones de toneladas) de las 13

que 270 Pg corresponden a la quema de combustibles fosiles, mientras que 136 Pg de carbono son debido a la consecuencia en el uso de la tierra (2). Todas estas cifras nos permiten tener una idea de la importancia de reducir los gases de efecto invernadero, como la que se estableció en el Protocolo de Kioto que promueve a los países del Anexo B a utilizar sumideros relacionados con actividades de aforestacion, reforestación y desforestación para la reducción de GEI (2). La definición de sumidero de carbono en el contexto de cambio climático viene dado por la Conversión Marco de las Naciones unidas por el Cambio Climático (CMNUCC, 1992) y nos dice que sumidero es “cualquier proceso, actividad o mecanismo que absorbe o elimina de la atmósfera un gas de efecto invernadero, un aerosol o un precursor de un gas de efecto invernadero”. Pretendiendo compensar los excesos de GEI con la capacidad de absorción de CO2 por parte de las diferentes especies. Para la Federación Española de Municipios y Provincias (FEMP, 2012) los sumideros de carbono terrestres cumplen un papel importante en la mitigación del cambio climático dada su capacidad para fijar carbono atmosférico. Actualmente en nuestra sociedad nos enfrentamos a grandes retos tales como, el cambio climático, la deforestación y la perdida de diversidad biológica, los mismos que están relacionados entre sí, por lo que algunas de las técnicas de solución a los mismos son comunes, tomando acciones en todos los niveles, es decir a nivel global, nacional, siendo una herramienta decisiva, el fomento de los sumideros de carbono. A lo largo del tiempo se han desarrollado tecnologías para ayudar a reducir los GEI, estas tecnologías introducidas por ejemplo en el mercado de turbinas eólicas, eliminación de N2O de la producción de ácido adípico, automóviles con motores híbridos eficientes, así como también la utilización de combustibles con pequeños porcentajes de carbono, y la implementación de tecnologías de emisiones cero (IPCC, 2001). 14

Si bien la agricultura forma parte como emisores de GEI (14%) principalmente de CH4 y NO2 y también de carbono resultado del desmonte de terreno. Sin embargo, se han registrados algunos progresos en lo que tiene que ver con la eficiencia energética del sector agrícola y adelantos biotecnológicos relacionados con la producción vegetal y animal. La IPCC señala que las emisiones de GEI podrían reducirse si se produjeran cambios en las prácticas agrícolas, como, por ejemplo:  Acrecentar la fijación de carbono mediante las prácticas de labranza de conservación y reducir la intensidad de uso de tierra.  Disminuir el CH4 a través de una gestión adecuada del riego, mejor uso de los fertilizantes.  Evitar emisiones de N2O de origen agrícola (en la agricultura superan a las emisiones de carbono) mediante el uso de abonos orgánicos, fertilizantes de liberación lenta. 3.1.1 Vegetación como sumideros de carbono. Al hablar en términos generales, un sumidero de carbono o sumidero de CO2 es un depósito natural o artificial de carbono, cuya finalidad es absorber carbono de la atmósfera y contribuir en la reducción de la cantidad de CO2 que está presente en el aire. Las formaciones vegetales son uno de los sumideros de carbono y actúan como tal debido a su función vital, que es la fotosíntesis (proceso por el que los vegetales captan CO2 de la atmósfera y con la ayuda de la luz solar lo utilizan en la elaboración de moléculas sencillas de azúcares) (EPA, 2014). La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) explica de manera gráfica (fig. 1) cual es el proceso de sumidero da carbono o de CO2.

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Figura 2. La función de los sumideros de carbono frente al cambio climático.

Fuente: (EPA, 2014)

En la figura podemos observar una tina en ella si la cantidad de agua que se aporta es mayor a la que sale, el nivel del agua aumenta, para nuestro caso los gases de emisión (dióxido de carbono) vendrían a ser como la entrada de agua a la tina. La salida de agua o desagüe vendrían a ser los sumideros de carbono como el océano y la biósfera. El problema en la actualidad es que las emisiones antrópicas procedentes de las entradas son mucho mayores que las cantidades con las cuales el desagüe puede trabajar, con lo cual el nivel de CO2 en la atmosfera está aumentando (Martino, 2000). La vegetación actúa como sumidero de CO2, al extraer este gas de la atmósfera mediante la fotosíntesis y acumular en sus tejidos el carbono fijado. (Gasteiz, 2014). Según la (CMNUCC, 1992) la vegetación terrestre constituye un importante almacenamiento natural de dióxido de carbono, cada día retira cientos de miles de toneladas de la atmósfera a través de los procesos fotosintéticos. De acuerdo con (Torres & Guevara, 2007), el adecuado manejo de la vegetación es un mecanismo para la reducción de concentraciones de CO2 a nivel global, transformándose en una estrategia potencial.

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3.1.2 Suelos como sumideros de carbono. De acuerdo con la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (2015), los suelos tienen la capacidad de almacenar más carbono que la biomasa del planeta y la atmósfera combinadas. De hecho, un aumento de tan solo un 1 % de las reservas de carbono en el metro superior del suelo sería mayor que la cantidad correspondiente a las emisiones anuales de CO2 antropogénico procedente de la quema de combustibles fósiles. (UICN 2015) Según Smith et al., (1998), las principales formas de obtener un incremento de la materia orgánica en el suelo están asociadas a la agricultura de conservación, agroecología, agricultura orgánica, agricultura natural, agricultura sostenible de bajos insumos, y otros, todo esto conforma la agricultura familiar que según(Roset & Martinez, 2015) es una combinación del descubrimiento y revalorización de los métodos campesinos tradicionales y de la innovación de nuevas prácticas ecológicas. Además, estas prácticas presentan el beneficio adicional de requerir menos combustibles fósiles para la operación de la maquinaria. El uso de combustible en los sistemas convencionales (Tebruegge, 2000; Smith et al., 1998) en el Reino Unido y en Alemania varía entre 0,046 y 0,053 t/C/ha/año, mientras que para los sistemas de agricultura familiar está comprendido solamente entre 0,007 y 0,029 t/C/ha/año (0,007 es para el uso directo de energía solamente y 0,029 incluye la energía contenida en los herbicidas). Comparado con los ahorros que significan la reducción de las pérdidas de carbono y el aumento de captura de carbono en los suelos, estos representan solamente una pequeña parte de los ahorros totales (aproximadamente 7%). El desarrollo de la agricultura convencional, ha implicado una gran pérdida de materia orgánica del suelo, esto ha llevado a buscar y recuperar otras alternativas de conservación como la agricultura tradicional, donde se realizan varias prácticas de manejo de tierras que pueden ser usadas para aumentar el contenido de la materia orgánica del 17

suelo, para el incremento de la productividad y de la biomasa como rotación de cultivos, siembra de policultivos, fertilización orgánica e irrigación (Robert, 2002). 4. Asociación de cultivos, agroecología La agroecología es la base científica y metodológica para poner en practica la capacidad de producir alimento por medio de la agricultura campesina y familiar conservando la biodiversidad y los recursos naturales, sin dependencia de petróleo ni de productos dañinos para el medio ambiente, capaz de abastecer en alimentos y eficiente energéticamente (Tello et al., 2009). La revolución verde se inició asegurando una producción de alimentos abundantes bajo la suposición de que siempre habría agua y energía barata y que el clima no cambiaría (Altieri & Nichols, 2013). Los agroquímicos y la mecanización son cada vez más caros debido al aumento en el precio de los combustibles fósiles, el clima ha cambiado siendo más violentas y amenazando los cultivos especialmente los monocultivos (genéticamente modificado), sin dejar de lado que este tipo de cultivo genera emisiones de GEI debido al uso de pesticidas, en los últimos 50 años, se ha incrementado dramáticamente ascendiendo a 2,6 millones de toneladas por año. Los anterior nos recuerda el surgimiento de los problemas que provoco que la agricultura sea actualmente la segunda fuente de emisión de GEI, sin embargo el desafío es alinear los sistemas agrícolas con principios agroecológicos (Gliessman, 1998). Esto principios son aplicados a través de diversas prácticas y estrategias con resultados diferentes dentro de la productividad, estabilidad y resiliencia en del sistema agrícola (figura 1).

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Esquema 2. Principios y procesos agroecológicos para la conversión de los sistemas agrícolas. Fuente: (Altieri & Nichols, 2013)

Cada una de las prácticas están vinculadas a una o más principios y cada una de ellas ponen en marcha las interacciones ecológicas que impulsan procesos claves para el funcionamiento del agroecosistema (Altieri et. al 2012). 1.1 Agroecología y la biodiversificación. Gliessman (1998), señala que el objetivo de la agroecología es “proveer ambientes balanceados, rendimientos sustentables, una fertilidad del suelo bilógicamente obtenida y una regulación natural de las plagas a través del diseño de agroecosistemas y el uso de tecnologías de bajos insumos”. La agroecología debe basarse en la optimización de nutrientes y de materia orgánica, conservar el agua y el suelo y balancear las poblaciones de plagas. Algunas de las prácticas alternativas para una agricultura sustentable incluyen: 19

 Rotación de cultivos que ayuda a disminuir la presencia de malezas, insectos plagas; aumentando los niveles de nitrógeno, reduce la necesidad de fertilizantes sintéticos.  Manejo integrado de plagas, reduciendo la necesidad de plaguicidas a través de la rotación de cultivos.  Técnicas de conservación de labranza de suelo

4.1

Agricultura familiar Para (Altieri & Nicholls, 2013) la pobreza y la inseguridad alimentaria, las altas

tasas de hambruna, la inequidad en la distribución de ingresos, tierra, agua y otros recursos ha sido el mayor problema a lo largo de la historia en nuestro planeta, trayendo consigo problemas aún mayores como la degradación ecológica y sobreexplotación de recursos naturales, expansión industrial de monocultivos,

reduciendo ecosistemas

naturales y disminuyendo la capacidad de la naturaleza (ciclos de agua, suelos fértiles, control biológico, clima regulado, etc.). Debido a ello, buscar soluciones para controlarlos ha sido prioritario e indispensable, buscando alternativas como transformar la agricultura convencional, industrial y en su lugar fortalecer la producción domestica basada en agricultura familiar.

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Figura 3. Sistema de producción Familiar

Fuente: (RNAF, 2015) El concepto de agricultura familiar tiene su origen a finales del siglo XIX e inicios del siglo XX, basado en técnicas de cultivo en familia sin intervención de mano de obra asalariada. Existen varis conceptos de agricultura familiar de acuerdo a diversas medidas y de acuerdo a los diversos países donde se busque entender acerca del tema, para Maletta (2011) la agricultura familiar es la “producción agrícola predial por cuenta propia de pequeña escala”, sin embargo, la clasificación va mas allá, pues se clasifica en varios estratos que van desde una agricultura familiar campesino, hasta un estrato de agricultura familiar consolidada. La primera se exceptúa de contratación de la mano de obra asalariada y la otra basada en términos de comercio y rentabilidad económica. En América latina, Brasil fue el primer país en utilizar el termino agricultura familiar. Según (La Comisión Económica para América Latina y el Caribe CEPAL et al., (2014), en América Latina y el Caribe (ALC) alrededor de 16,5 millones de producción agropecuaria se obtiene de agricultores familiares, mismas que agrupan una población de

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alrededor de 60 millones de personas. El 56 % de esta producción se encuentra en Sudamérica y el 35 % en México y países de Centroamérica. De acuerdo al Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA, 2016) la agricultura familiar además de la importancia que tiene en el ámbito de generar alimentos, constituye también un papel muy importante en la gestión del medioambiente y la biodiversidad, ya que impulsa la gestión adecuada de los recursos naturales, preserva la agrobiodiversidad y el ambiente, ofrece servicios ambientales, valora las identidades culturales, promueve la ocupación adecuada del territorio. Cumpliendo con un conjunto integrado de funciones espaciales, ambientales, sociales, político-institucionales y culturales que son esenciales para el desarrollo de la sociedad. La función de los sistemas de la agricultura familiar proteger físicamente el suelo de la acción del sol, la lluvia y el viento y alimentar la biota del suelo. El resultado es una menor erosión del suelo y mejor contenido de materia orgánica y de carbono. De acuerdo con la (Comunidad Andina & Secretaria General, 2011) se basa fundamentalmente en los procesos ecológicos, la biodiversidad y los ciclos adaptados a las condiciones locales, sin usar insumos que tengan efectos adversos, combina tradición, innovación y ciencia para favorecer el ambiente y promover relaciones justas y una buena calidad de vida para todos los que participan en ella. 4.1.1 Contribución de la agricultura familiar en América Latina y el Caribe De acuerdo al estudio realizado por el (IICA, 2016) en México hay 4.3 millones de unidades productivas familiares, generando un 70% del empleo rural, con siembras de maíz 65.5 %, frejol 14.3% y soya 6.6%. En Centroamérica 2.4 millones de familias de agricultores generando de 36% a 76%, siendo sus principales cultivos, maíz, frijol, frutas y hortalizas. En Colombia 1.8 millones de productores familiares de estos el 90% del total

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de los productores, proveen el 80% de alimentos. En Perú 2.2 millones de productores familiares, generando 3 millones de empleos. En Ecuador de toda la producción agropecuaria el 76% de maíz suave, 64% de la papa principal cultivo hortícola, 49% del arroz, 46% del maíz duro, 71% del frejol, es producido por agricultores familiares. En Chile existen 300000 agricultores familiares, generando entre sus principales productos, 45% en hortalizas, 43% del maíz, trigo y arroz. En Bolivia el 93% del total de fincas familiares producen el 70% del maíz, arroz, papas y yuca de todo el país (IICA, 2016). El Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura señala que en Venezuela hay 370000 fincas de productores familiares. En Brasil el 84,4% son productores familiares. En Paraguay el 100% de la producción de yuca, mani y hortalizas se realiza por agricultores familiares. En Uruguay existen 23102 productores familiares. Todo esto demuestra que a nivel general en América Latina existe gran cantidad de familias dedicadas a la agricultura familiar. 4.2

Agricultura en zonas periurbanas El termino Periurbano es diferente de acuerdo los autores que han dedicado el

estudio de estos espacios, la mayoría de estos conceptos se asemejan en definir a estos lugares como una franja marginal de transición urbano-rural (Hernández Puig, 2016). El IX Coloquio de Geógrafos españoles, define a la palabra Periurbano como “una zona transitoria entre lo urbano y lo rural, de predominio urbano, que ofrece una amplia gama de recursos tan dispares como grandes equipamientos, parques metropolitanos y urbanizaciones de baja densidad de edificaciones con espacios de agricultura residual.” Por lo tanto, el crecimiento de las ciudades se da en zonas degradadas en lo urbano y residuales en lo agrario (Valenzuela, 1986).

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Para el Departamento de agricultura, ganadería, pesca y alimentación de Cataluña (1984) describe al área periurbano como: “"aquella área de ámbito rural situada en torno a un hábitat densamente poblado que estado sometida a una fuerte expansión industrial, urbanística y de servicios, y donde a consecuencia de esta existe un grave deterioro de la red de caminos rurales y de drenaje, una alteración de la calidad de aguas de riego, un aumento del valor del suelo, así como un aumento del índice de robos y de daños por irrupción de personas ajenas a la agricultura” (DAGPA, 1984). 1.1 Consecuencias territoriales de la peri-urbanización. En primer lugar hay que resaltar que la peri urbanización está ligada al fenómeno de urbanización dispersa de baja densidad (Hernández Puig, 2016), que se caracteriza por la individualización y el aislamiento de sus habitantes; por lo que estiman (Alonso & Carrasco, 1998) que las consecuencias de la peri urbanización son:  Ocupación

desmesurada

de

suelo, quedando expuestos a riesgos naturales

(erosión, incendios, inundación)  Elevados consumos de recursos (agua y energía).  Imposibilidad por parte de la administración de mantener la urbanización y los servicios municipales y,  Segregación de los grupos sociales en el territorio, problemas de gobernanza. Todas estas consecuencias que han acarreado a la peri-urbanización van de la mano con el nivel de vida, económicamente caro, para vivir en las ciudades, también las áreas periurbanas se han revalorizado su realidad y su imagen y un aumento en el precio de las tierras periurbanas por la reducción en la disponibilidad de estas. Pero por otro lado la condición de marginalidad y precariedad favorece la expansión de uso no ordenados

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(degradación ambiental) del territorio; vertido de residuos, movimiento de tierra, colonización ilegal, conflictos sociales (Hernández Puig, 2016). 1.2 La peri-urbanización en Cuenca. En los últimos 40 años se han experimentado grandes cambios en el uso de suelo, tanto a nivel nacional como a nivel local (Pinos-Arévalo, 2016), todos estos cambios de uso de suelo, relacionados con la agricultura y la ganadería, obedecen a la influencia de las actividades económicas de las áreas adyacentes, a nivel nacional la perdida de vegetación boscosa por otro tipo de cobertura es de 200.00 hectáreas/año (MAE, 2007). En Cuenca lamentablemente el acelerado y desordenado crecimiento (últimos 20 años) en zonas circundantes al área urbana ha reducido en gran porcentaje los suelos productivos del cantón. Las consecuencias económicas de esta problemática debido a la dotación de servicios básicos que son complicados y la pérdida de zonas boscosas reemplazadas por viviendas dispersas. La parroquia San Joaquín toma gran importancia en este tema, debido a su importancia en la producción agrícola por poseer suelos sumamente fértiles, pero que actualmente se ha visto afectado por el acelerado proceso de urbanización, pues según el Instituto Nacional de Estadística y Censo (INEC) la actividad agropecuaria ha venido descendiendo, en 1990 la agricultura y ganadería con un 43%. En 2001 desciende al 34%, y en el 2010 la actividad agrícola y la ganadería sigue siendo la principal actividad económica, pero con un porcentaje del 22%. (Expansión urbana de San Joaquín:19902012; Durán Maldonado Keyla, Jerves Galarza Ana; 2015) 4.3

Hortalizas como captadores de carbono. Según el Código Alimentario Español por “hortaliza se conoce a cualquier cultivo

herbáceo, preferiblemente, que se puede utilizar como alimento, ya sea crudo o cocinado 25

y mientras la hortaliza esté unida a la planta, o sea aún sin ser cosechada, cada parte de la planta cumple alguna de las siguientes funciones: crecimiento, reproducción, almacenamiento y supervivencia. “ Muchas especies de interés agrícola como las hortalizas se caracterizan por poseer una alta velocidad de crecimiento, incluso superior a la de numerosas especies de vegetación de tipo natural, lo que se traduce en una mayor tasa de fijación de CO2. Debido principalmente al corto ciclo de vida de las hortalizas, además de su fisiología reducida, es una alternativa perfecta para la absorción de CO2 y fijación directa (Polanco, 2000). En el Ecuador la horticultura ha tenido un crecimiento paulatino a partir de la década de los 90´s, concentrándose principalmente en la sierra con una participación del 86% de producción, ya que esta región ofrece las condiciones edáficas, climáticas y sociales para la producción de hortalizas (FAO & CAF, 2012). La provincia del Azuay ocupa el tercer lugar de producción de hortalizas en el Ecuador con una superficie cultivada de 9,737 ha del total de la provincia, produciendo hortalizas como lechuga, coliflor, brócoli, rábano, zanahoria, tomate riñón, etc. Que sirven tanto para el consumo interno, regional y provincial (FAO, 2009). Los sistemas hortícolas como áreas verdes más allá de servir como alimento y ser parte fundamental en la nutrición; son capaces de brindar infinitos servicios ambientales. “Los servicios ambientales son los beneficios intangibles que los diferentes ecosistemas o biomasa ponen a disposición de la sociedad de manera natural e influyen en el mantenimiento de la vida, generan beneficios y bienestar para las personas y las comunidades” (Reyes & Gutiérrez, 2010). Los impactos que ha producido el cambio climático se pueden determinar en diferentes escenarios como el sector energético, ecosistémico y agrícola. Los efectos 26

directos sobre los cultivos y plantas son debido a las modificaciones en los patrones de precipitación y de la temperatura del aire (Fernandez, 2013), el incremento de CO2 también provocan la modificación en los cultivos debido al incremento en la población de plagas y efectos directos sobre el proceso fisiológico de las plantas incidiendo en el crecimiento, desarrollo y producción vegetal (CEPAL, 2018). Por otro lado, (Tubiello, 2000) señala que el incremento del Dióxido de Carbono eleva la tasa fotosintética y por consiguiente eleva el rendimiento, las plantas C3 (trigo, papa, soya, frejol) no se saturan con la concentración actual de CO2 por lo que incrementan la velocidad de carboxilación (fijación de CO2) y la fotosíntesis neta. Resalta al CO2 como un inhibidor competitivo de la reacción de oxigenación la cual conduce a la fotorrespiración. La modificación climática puede afectar más gravemente a la economía campesina o a los agricultores que se ubican en ambientes frágiles y que por lo general se ubican en países en vías de desarrollo. La agricultura de subsistencia es la más preocupante, porque la disminución de tan solo una tonelada de productividad podría llegar a desequilibrar la vida rural (Jones & Thornton, 2003). A continuación, se da a conocer algunas de las características generales de la vegetación de ciclo corto, es decir de las hortalizas que son los particulares del estudio. 1.1 La papa (Solanum tuberosum) Las consecuencias del cambio climático sobre la producción de los cultivos son muy complejas, ya que el crecimiento y rendimiento de la vegetación están relacionados con la temperatura. En el caso del cultivo de la papa puede crecer en varios ambientes, por ejemplo, si la temperatura esta sobre los 17°C los tuberización disminuye y si ésta es inferior a 0°C puede ocasionar daños severos en el cultivo (Gutierrez, 2008) 27

Esquema 3. Estrategia de adaptación al cambio climático en papas nativas. Fuente: (Gutierrez, 2008)

Algunas estimaciones sobre el efecto del cambio climático a nivel mundial en el cultivo de papa durante los próximos 50 años estiman que la reducción del rendimiento puede oscilar entre 18 y 32% y este no se adapta adecuadamente, pero puede ser menor (9%) entre las variedades adaptadas (Flores, 2013). La Solanum tuberosum es originaria de la cordillera de los andes y puede crecer en ambientes de hasta los 4300 msnm, en Sudamérica este cultivo se localiza a lo largo de los andes desde Venezuela hasta el noroeste de Argentina. En América hay unas 200 especies de papas silvestres y su cultivo se ubica entre los primeros cuatro cultivos de mayor importancia en el mundo (después del arroz, trigo, y maíz) con una producción de 320 711.961 t (Dalgleish et al., 2007). Las etapas de crecimiento de la papa (Dwelle, 2003) lo clasifica en desarrollo de brote, establecimiento de la planta, inicio de tuberización, llenado del tubérculo y maduración de éste. La maduración de la misma va a depender de factores ambientales como la altitud, temperatura, tipo de suelo, disponibilidad de humedad y de la localidad.

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1.2 Col de repollo (Brassica oleracea var. Capitata) La col de repollo en una planta de periodo perenne cultivada como anual, es de tallo corto y de raíces poco profundas, las hojas parten del tallo en ángulos de difieren de la variedad, son de color verde azulado, verde y rojas. La flor en racimos de color amarillo con pétalos ovalados, sus semillas son redondas pequeñas de color café, en un gramo se encuentran alrededor de 342 semillas (Montes et al., 2009). Este tipo de vegetación se produce en zonas con precipitaciones de 1200 a 2300mm de lluvia al año, el límite de la temperatura para su óptimo desarrollo va desde 15 a 18°C con máximos de 23°C. El repollo es exigente a la humedad del suelo y a la luz solar. 1.3 Cebolla (Allium cepa). En el ecuador el cultivo de cebolla es de gran importancia, debido a la demanda en los mercados de todo el país, esto debido a sus propiedades nutritivas y sus cualidades medicinales siendo imprescindibles en la dieta alimenticia de los ecuatorianos (Cargua, 2013). En el país se cosechan 2861ha de cebolla perla siendo la provincia de Manabí con la mayor producción (INEC, 2017). Este cultivo responde bien al riego en todo el ciclo vegetativo, posee arraigamiento superficial, su bulbo está formado por numerosas capas gruesas y carnosas al interior y están cubiertas de membranas secas, delgadas y transparentes. El tallo es derecho hueco y con inflamiento ventrudo en su mitad interior, la semilla es de color negro, angulosa aplastada y rugosa, un gramo contiene entre 250 – 300 semillas (Cargua, 2013). 1.4 Rábano (Raphanus sativus) China es considerada como el lugar de origen del Rábano, este cultivo pertenece a la familia de las Crucíferas, en las que se engloban 380 géneros y unas 3000 especies que

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son propias de las regiones templadas y frías del hemisferio norte. Su importancia en la dieta es debido a que contiene unos compuestos de azufre, consideradas como potentes antioxidantes que previenen algunas enfermedades. Se registran seis especies de rábanos pero se cultiva la Raphanus sativus (Villamanrique, 2015). Se caracteriza por ser un cultivo hortícola anual con un sistema radicular poco desarrollado con una raíz principal y finas raicillas laterales, sus hojas compuestas imparipinnadas, vellosas y de un color verde intenso. Es una planta muy exigente a la luz y a la humedad sobre todo en la etapa de desarrollo. Sus características nutricionales son, formado principalmente por agua, hidratos de carbono y fibra; contiene una cantidad importante de vitamina C y los folatos (Carrera Bastidas, 2015). 5. Descripción de la zona de estudio San Joaquín es una parroquia rural de Cuenca, cuenta con una población de 7455 habitantes (CENSO, 2010), dividida en 24 comunidades, tiene una extensión aproximada de 21007,60 ha que representa el 5,73% del total del cantón Cuenca (Figura 3) La agricultura, ganadería, silvicultura y pesca con el 22, 23% de la población, industria manufacturera 19, 83%, el comercio al por mayor y menor con el 16, 67%, la rama de la construcción con el 11,79%, son las principales actividades dentro de la parroquia (PDYOT, 2015).

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Figura 4. Ubicación de la Parroquia San Joaquín Fuente: (PDYOT, 2015)

Con respecto al clima según los registros hidrometeorológicos de la CG Paute y ETAPA esta parroquia presenta una precipitación promedio anual de 850 a 1100 mm. Su temperatura varía de acuerdo con su altitud en zonas altas como la comunidad de Soldados llega a temperaturas de 2 a 8°C mientras que las temperaturas más altas se encuentran entre los 12 y 16 °C (PDYOT, 2015). En cuanto a su sistema hídrico está conformado por 3 cuencas hidrográficas (cuenca del rio Paute, rio Cañar y rio Balao), 4 subcuencas (Subcuenca del rio Balao, rio Cañar, rio Tomebamba y rio Yanuncay) y 12 microcuencas. De acuerdo con el PDYOT la cobertura y uso de suelo se encuentra ocupada por paramo (14618,35 ha), también predomina zonas de pasto cultivados (1311,97 ha), los cultivos de ciclo corto representan el 1,42% del territorio es decir 297,95 ha.

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6. Metodología En base a los objetivos que se plantearon, se especifica a cada uno los métodos para llevar a cabo la ejecución de los objetivos descritos en él.

Tema

EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE CARBONO DE LOS SISTEMAS HORTÍCOLAS, PARROQUIA SAN JOAQUIN, CANTON CUENCA

Objetivo General

Objetivos Especificos

Evaluar la capacidad de captura de carbono en los sistemas hortícolas de la Parroquia de San Joaquín, para establecer el volumen del secuestro de carbono presente en la biomasa

Determinar la capacidad de captura de carbono mediante la valoración energética de la biomasa, a través de la relación materia seca y húmeda, para establecer el volumen de secuestro de carbono presente en la biomasa.

Mediante la toma de muestras de las diferentes especies horticolas que crecen en asociacion, se procedera a pesar la muestra y de ahi obtener una submuestra de 200g posteriormente utilizando una estufa a 70°C se obtendra la materia seca a travez de estos datos se realizara el analisis estadistico (materia seca-materia humeda)

Establecer la relación existente entre la capacidad de captura de carbono de las diferentes especies de hortalizas a través de datos estadísticos para definir el volumen de fijación de carbono en los mismos.

A partir de los resultados obtenidos en el laboratorio se realizara una tabla comparativa entre cada una de las especies y cada asociacin para demostrar la capacidad de captur por especie y por asociacion.

Obtener información cuantitativa sobre el potencial de fijación de carbono en la biomasa hortícola, mediante comparación de resultados, para conocer la contribución en la disminución de los gases de efecto invernadero

Utilizando estudios realizdos con anterioridad relacionados al tema de captura de carbono, se realizara una comparacion teorica y con estos resultados tener conociemiento de la contribucion ambiental de estos sistemas.

Esquema 4. Desarrollo Metodológico Fuente: Autora

El método a utilizarse para la presente investigación va a ser el método de observación que permitirá analizar de manera profunda la zona de estudio, con una metodología de trabajo de campo para levantar información sobre el ambiente físico - biológico del huerto (tamaño de lotes de producción en la finca, características físicas y biológicas del suelo y cultivo), el manejo agronómico del huerto (cultivos principales, fertilización del

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suelo y físicas de los sistemas hortícolas, tomando puntos de la ubicación de cada uno de los sistemas. Además, se realizará una recolección de información mediante la revisión bibliográfica de estudios realizados en la Parroquia de San Joaquín con relación a la agricultura familiar y hortalizas. Con esta información se delimitara el número de especies y el área de estudio. 6.1 Técnica e instrumento científico

La técnica que se va a utilizar para esta investigación es a través de socialización con los agricultores del sector y aplicación de una encuesta previamente diseñada, de ahí el instrumento científico será realizado con preguntas muy específicas del tema de interés.

6.2 Método Estadístico.

Fase de campo Mediante la observación directa, se realizará la delimitación de la zona de estudio y la clasificación taxonómica de las diferentes especies hortícolas. Se recolectarán al final de su ciclo de cultivo. Tres plantas de cada especie las mismas que serán extraídas del suelo con una pala manual con cuidado de no romper las raíces secundarias colocándolas en bolsas de plástico de forma individual para su procesado en el laboratorio. En el laboratorio de cada muestra (200 g), se realizará el secado en horno-estufa de aire forzado a 70°C, hasta obtener un peso constante, determinándose así la relación entre materia seca y húmeda, y la cantidad de carbono (Rugnitz , et. al, 2009). Con los valores obtenidos se debe calcular el total de toneladas de materia seca por hectárea (t MS/ha) y posteriormente la cantidad de carbono por hectárea (t C/ha), para lo cual se utiliza las formulas señaladas posteriormente en la fase de análisis estadístico. 33

Cálculo de muestreo Biomasa. El cálculo del porcentaje de biomasa seca de cada componente se obtiene del cociente entre la diferencia del peso seco dividido para el peso verde inicial de la muestra. (Jiménez & Landeta, 2009) %Biomasa seca (kg) = Peso seco (kg)/ Peso verde (kg) Carbono fijado. Para convertir los datos de biomasa a cantidad de carbono, se multiplicó el valor de biomasa por el factor 0.5 como indica el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC), el cual estima que aproximadamente el 50% de la biomasa vegetal corresponde al carbono (Jiménez & Landeta, 2009). CC = B x 0.5 Dónde: CC = contenido de carbono (tC/ha) B = biomasa (kg/ha, t/ha) 0.5 = fracción de carbono (1 t biomasa tiene 0.5 tC) Dióxido de carbono fijado. Para determinar el CO2 fijado, una vez determinado el carbono se utiliza la siguiente ecuación. CO2 = Kr*C

Dónde: CO2= Dióxido de carbono C = Carbono Kr = 3,67. Factor de conversión a CO2, resultante del cociente de los pesos moleculares del dióxido de carbono 44 y del carbono 12.

De acuerdo con el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC), se estima que 1 tC tiene 3.67 tCO2 (Jiménez & Landeta, 2009)

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7. Análisis de laboratorio 8. Resultados y discusiones 9. Conclusiones y recomendaciones 10. Referencias Almada, F., Alpizar, K., Ávalos, I., Campos, A., Chavarría, H., García, M., … Rodríguez, A. (2014). Gestión de riesgos de la Agricultura familiar en ACL. Retrieved from http://repiica.iica.int/docs/b3705e/b3705e.pdf Alonso, F., & Carrasco, J. (1998). LA DINAMICA URBANA EN ESPAÑA. Retrieved from http://www.redalyc.org/pdf/407/40726731007.pdf Altieri, M., & Nicholls, C. (2013). AGROECOLOGIA POTENCIANDO LA AGRICULTURA CAMPESINA PARA REVERTIR EL HAMBRE Y LA INSEGURIDAD ALIMENTARIA EN EL MUNDO.pdf. Altieri, M., & Nichols, C. (2013). Agroecologia: Potenciando la Agricultura Campesina para revertir el hambre y la inseguridad alimentaria en el mundo. Retrieved from http://agroeco.org/wp-content/uploads/2011/02/20110210093926617.pdf Ayala, L., Villa, M., Aguirre, Z., & Aguirre, N. (2014). Cuantificación del carbono en los páramos del Parque Nacional Yacuri, provincias de Loja y Zamora Chinchipe, Ecuador. Revista Cedamaz, 4(1), 45–52. Bolin, B., & Fung, I. (1992). Report: The carbon cycle revisited. Modeling the Earth System, 151–164. https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.2002.01769.x Cargua, Y. M. (2013). RESPUESTA DE LA CEBOLLA PERLA (Allium cepa L.) A CUATRO DENSIDADES DE SIEMBRA Y DOS LÁMINAS DE RIEGO. ASCÁZUBI, PICHINCHA. Carrera Bastidas, J. V. (2015). Respuesta agronómica del cultivo de rábano (Raphanus sativus) a la aplicación de abonos orgánicos. Repositorio Digital Universidad Técnica de Cotopaxi, 63. Retrieved from http://181.112.224.103/handle/27000/3546 CEPAL. (2018). Estimación del gasto en protección ambiental en Costa Rica. CMNUCC. (1992). Convención marco de las naciones unidas sobre el cambio climático, 62301. Comunidad Andina, & Secretaria General. (2011). Agricultura familiar agroecológica campesina en la comunidad andina. Retrieved from http://www.comunidadandina.org/StaticFiles/2011610181827revista_agroecologia.pdf DAGPA. (1984). DISPOSICIONES, 1–6. Dalgleish, T., Williams, J. M. G. ., Golden, A.-M. J., Perkins, N., Barrett, L. F., Barnard, P. J., … Watkins, E. (2007). CRECIMIENTO CONTENIDO DE AZUCARES Y CAPACIDAD DE BROTACION EN SEMILLA TUBERCULO DE PAPA. Journal of Experimental Psychology: General, 136(1), 23–42. Dwelle. (2003). Potato Variety Tolerance to Flumioxazin and Sulfentrazone 1, 19(3), 683–696. https://doi.org/10.1614/WT-04-221R.1 EPA, A. de P. A. de E. U. (2014). SUMIDEROS DE CARBONO:¿QUÉ SON?.¿QUÉ PAPEL JUEGAN 35

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