Carbono y agua en plantaciones forestales: claves para un manejo sustentable
El investigador y socio de la SCHCS, Rafael Rubilar P., profesor de Suelos, Nutrición y Productividad Forestal Sustentable de la Universidad de Concepción, aborda los principales desafíos que enfrenta el sector forestal en un contexto de cambio climático, a partir del proyecto FONDECYT 1260722, titulado “Compensaciones entre los balances de carbono y agua en Eucalyptus: la importancia de la densidad inicial de plantación y los taxa como estrategias de adaptación al cambio climático”. Actualmente, además, es co-director de la Cooperativa de Productividad Forestal y participa en el Laboratorio de Investigación en Suelos, Aguas y Bosques.
¿En qué consiste el proyecto FONDECYT 1260722 y qué problema central busca abordar?
El proyecto se centra en evaluar y modelar, en plantaciones de Eucalyptus nitens y del híbrido E. nitens × globulus, el balance entre el carbono fijado y el consumo de agua de estas especies a distintas densidades iniciales de plantación. El problema central es la incertidumbre sobre la sostenibilidad hídrica y de carbono de las plantaciones de Eucalyptus en un contexto de creciente aridez producto del cambio climático en Chile, así como la posibilidad de reducir la densidad de plantación inicial y seleccionar especies como estrategias de adaptación que permitan disminuir la vulnerabilidad de los ecosistemas productivos y del recurso hídrico.
¿Por qué era importante investigar hoy la relación entre carbono, agua y Eucalyptus en el contexto del cambio climático?
Chile enfrenta desafíos relacionados con la disponibilidad de agua y la sustentabilidad del secuestro de carbono en bosques y plantaciones. Existe también preocupación social por los efectos de las plantaciones sobre la disponibilidad hídrica, así como por su capacidad de sostener la productividad en escenarios futuros más secos. El cambio climático intensificará sequías, olas de calor y el estrés hídrico, lo que puede afectar la productividad, la mortalidad y la capacidad de secuestro de carbono. Por ello, es clave entender cómo interactúan la productividad, el consumo de agua y la captura de carbono bajo condiciones más limitantes y con distintas especies y manejos.
¿Por qué la densidad inicial y las distintas taxa son factores clave para la adaptación forestal?
La densidad inicial y la especie determinan diversos procesos, entre ellos el desarrollo del área foliar y el cierre de copa, que controlan la transpiración, la evaporación y la intercepción de lluvia. También influyen en los niveles tempranos de competencia por agua y nutrientes, que pueden afectar distintas etapas del crecimiento; en la asignación de carbono entre raíces y parte aérea, que representan flujos distintos; y en la profundidad y volumen de agua utilizada, lo que impacta directamente el recurso hídrico. Por lo tanto, elegir la especie adecuada y ajustar la densidad inicial son herramientas directas de adaptación silvícola al clima futuro.
En términos simples, ¿qué significa estudiar los tradeoffs entre carbono y agua?
Significa analizar cómo las decisiones de manejo que aumentan la productividad y el secuestro de carbono pueden, al mismo tiempo, incrementar el uso de agua, y viceversa. En otras palabras, más carbono suele requerir más agua, aunque no siempre de manera proporcional. El desafío es encontrar combinaciones de especie y densidad que optimicen ambos servicios.
¿Qué preguntas específicas esperan responder respecto de la productividad y la disponibilidad hídrica?
A partir de las hipótesis y objetivos, el proyecto busca responder preguntas como: ¿cómo cambia el balance de carbono según especie y densidad?, ¿cómo varía el balance hídrico, incluyendo transpiración, intercepción, evaporación y uso de agua profunda?, ¿qué combinaciones de especie y densidad logran mayor eficiencia carbono/agua?, ¿cómo se modifica la asignación de carbono entre parte aérea y raíces?, ¿es posible predecir la eficiencia en el uso de agua y la partición de carbono de manera indirecta?, y ¿cómo cambiarán la productividad y el uso de agua bajo escenarios climáticos futuros simulados con modelos de procesos?
¿Qué resultados le gustaría destacar de su investigación hasta la fecha?
Se han desarrollado calibraciones exitosas del modelo APSIM para E. globulus, E. nitens y el híbrido en condiciones experimentales, y se espera en este proyecto comprender y modelar los efectos de la densidad inicial en condiciones operacionales. Además, se ha explorado el uso de herramientas isotópicas que predicen con bastante precisión la partición de carbono en estas especies y sus genotipos, lo que abre la posibilidad de realizar selecciones tempranas y evaluar su vulnerabilidad climática.
¿Cómo influye el escenario de mayor aridez en la necesidad de generar esta evidencia?
El escenario de mayor aridez representa condiciones complejas desde el punto de vista de la disponibilidad hídrica y del manejo futuro de las plantaciones forestales en función de las necesidades de la sociedad. Los procesos de sequía implican mayor competencia por el agua entre distintos sectores, riesgos de reducciones severas en la productividad con impactos socioeconómicos relevantes, la posible disminución de reservas profundas de agua y una mayor probabilidad de mortalidad por estrés hídrico. Esto último conlleva una pérdida en la captura de carbono, afectando la reducción de CO2 atmosférico y los compromisos climáticos del país. Por ello, se requiere evidencia científica que permita manejar las plantaciones sin comprometer severamente los recursos hídricos.
¿Qué metodología usarán para evaluar simultáneamente carbono y agua?
El proyecto combina mediciones continuas y estacionales en terreno, que incluyen transpiración, intercepción, evaporación y escorrentía para construir un balance hídrico completo. También considera mediciones de agua en el suelo mediante sensores y muestreos para determinar cambios en el contenido hídrico y el nivel freático; muestreos de biomasa, suelo y respiración para evaluar la asignación y el balance de carbono; y la toma de muestras de tejidos, suelos y agua para análisis isotópicos que permitan identificar la fuente y profundidad de extracción del agua. Todo esto se integrará mediante el modelo de procesos APSIM para proyectar los resultados.
¿Qué aporta la colaboración internacional (Chile–Suecia–Australia)?
Los investigadores asociados aportan amplia experiencia en distintas áreas del proyecto. El Dr. Phill Smethurst contribuye en la modelación de procesos con APSIM y en ecofisiología de Eucalyptus; el Dr. John Marshall destaca en hidrología forestal, isótopos y modelación; y el Dr. Otavio Campoe aporta en el modelamiento y evaluación del balance de carbono en plantaciones, con experiencia basada en redes de experimentos en Brasil. Esta colaboración permite acceder a metodologías y comparaciones a escala global en el ámbito de plantaciones y bosques.
¿Cómo podría contribuir este proyecto a decisiones de manejo forestal más sustentables?
El proyecto podrá aportar evidencia para ajustar densidades iniciales según la disponibilidad hídrica y seleccionar especies más eficientes en el uso de agua. Estas decisiones permitirían reducir impactos sobre reservas profundas y caudales, así como optimizar la relación entre productividad y consumo hídrico. A partir de la calibración de modelos de procesos, también será posible avanzar en el diseño de mosaicos productivos adaptados a cada sitio, minimizando efectos sobre la disponibilidad de agua a nivel de cuenca.
¿Qué tipo de decisiones de políticas públicas podría fundamentar esta investigación?
Esta investigación podría aportar a políticas públicas que regulen densidades y especies según las características de cada cuenca. Asimismo, podría contribuir a establecer criterios de certificación forestal basados en disponibilidad de agua, construir proyecciones de carbono asociadas a compromisos climáticos a nivel país y apoyar el ordenamiento territorial y la planificación hídrica.
¿Qué relevancia tiene el apoyo de CMPC y la articulación con CENAMAD?
La empresa CMPC ha apoyado durante años el desarrollo de esta línea de investigación en sustentabilidad, con una visión abierta para comprender el efecto de sus plantaciones sobre el recurso hídrico y avanzar en soluciones productivas sostenibles. Sus aportes incluyen la provisión de sitios experimentales, acceso a plantaciones bajo manejo real y apoyo logístico e infraestructura. Por su parte, CENAMAD contribuye mediante su eje de Sustentabilidad Hídrica y Productividad Forestal, integrando capacidades de modelación y articulación con otros proyectos, especialmente en la estimación de huellas de carbono e hídricas. El aporte de ambas instituciones permite que la investigación tenga validez aplicada, escalabilidad y transferencia directa al sector.
Finalmente, ¿qué impacto le gustaría que tuviera este proyecto en el sector forestal chileno?
Se espera que el proyecto entregue criterios científicos para adaptar las plantaciones al cambio climático, así como información y modelos que contribuyan a reducir conflictos por el uso del agua mediante un manejo más eficiente. Asimismo, se busca fortalecer la resiliencia productiva y la sostenibilidad del sector forestal, aportar al cumplimiento de las metas de carbono del país y promover un uso sustentable del territorio. Los modelos desarrollados también se proyectan como herramientas predictivas para apoyar decisiones estratégicas con impacto en las futuras generaciones.
