Escuela de Ingeniería Forestal

Erosión hídrica influida por la especie invasora Sus scrofa, en tres estadios de sucesión en los bosques de la cuenca del Río Genio, Parque Nacional Isla del Coco, Costa Rica

2024-11-01T00:00:00Z

Erosión hídrica influida por la especie invasora Sus scrofa, en tres estadios de sucesión en los bosques de la cuenca del Río Genio, Parque Nacional Isla del Coco, Costa Rica Vega-Vargas, Luis Carlos La erosión es una de las principales amenazas para la degradación de suelos a nivel mundial, mientras que las especies exóticas invasoras representan un desafío global para la conservación. Este estudio evaluó la erosión hídrica en distintos estados de sucesión vegetal y su relación con la presencia de la especie invasora Sus scrofa en el Parque Nacional Isla del Coco. Se instalaron pines de erosión en diferentes etapas sucesionales del bosque y en zonas previamente hozadas, se caracterizaron las perturbaciones causadas por los cerdos y se compararon con las de su hábitat nativo. Además, se estimaron las tasas de encuentro de la especie en los distintos estados sucesionales y se calculó la pérdida de suelo mediante el modelo RUSLE. Los resultados mostraron mayor erosión en bosques tempranos perturbados, mientras que los estados intermedios tienden a acumular sedimento en áreas hozadas. Por su parte, el modelo RUSLE evidenció una tasa de erosión ligera o nula, no mayor a 10 toneladas por hectárea al año, lo que sugiere que, en condiciones naturales y sin la presencia de cerdos, la cuenca del río Genio presenta poca erosión. Las perturbaciones de los cerdos mostraron una relación positiva entre superficie y profundidad alterada, siendo los suelos de la isla más afectados en comparación con sus homólogos europeos. No se observaron patrones claros en el tamaño de las superficies afectadas según el estado sucesional, lo que se asocia con las características generalistas de la especie. La reciente eliminación de cerdos como medida de restauración en la isla parece haber disminuido las tasas de encuentro en los estados tempranos e intermedios, aunque estas siguen siendo mayores en bosques maduros, donde no hay actividad de eliminación. Este estudio sugiere que los procesos erosivos están influenciados por las perturbaciones de Sus scrofa y varían según el estado de sucesión vegetal, exponiendo a esta especie como una amenaza significativa para la conservación del ambiente nativo; Erosion is one of the main threats to soil degradation worldwide, while invasive exotic species represent a global challenge for conservation. This study assessed water erosion in different stages of vegetation succession and its relationship with the presence of the invasive species Sus scrofa in the Isla del Coco National Park. Erosion pins were installed at different successional stages of the forest and in previously disturbed areas, where disturbances caused by pigs were characterized and compared to those in their native habitat. In addition, the encounter rates of the species across different successional stages were estimated, and soil loss was calculated using the RUSLE model. The results showed greater erosion in disturbed early-stage forests, while intermediate stages tended to accumulate sediment in disturbed areas. The RUSLE model showed light or negligible erosion rates, no greater than 10 tons per hectare per year, suggesting that, under natural conditions and in the absence of pigs, the Genio River basin experiences low erosion. Disturbances caused by pigs showed a positive correlation between the altered surface area and depth, with island soils being more affected compared to their European counterparts. No clear patterns in the size of affected areas were observed based on successional stage, which is associated with the generalist characteristics of the species. The recent removal of pigs as a restoration measure on the island appears to have decreased encounter rates in early and intermediate stages, though they remain higher in mature forests, where no removal activities have taken place. This study suggests that erosive processes are influenced by Sus scrofa disturbances and vary according to vegetation succession stage, highlighting this species as a significant threat to the conservation of the native environment. Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Forestal con Énfasis en Conservación y Restauración de Ecosistemas Forestales) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2024.; Esta tesis cumple con el objetivo ODS 15: gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras, detener la pérdida de biodiversidad. Meta 3: de aquí a 2030, luchar contra la desertificación, rehabilitar las tierras y los suelos degradados, incluidas las tierras afectadas por la desertificación, la sequía y las inundaciones, y procurar lograr un mundo con efecto neutro en la degradación del suelo.

Análisis filogenético para individuos de Ocotea monteverdensis W. C. Burger (Lauraceae) en dos sitios de Costa Rica

2024-01-01T00:00:00Z

Análisis filogenético para individuos de Ocotea monteverdensis W. C. Burger (Lauraceae) en dos sitios de Costa Rica Estrada-Porras, Cristina Ocotea monteverdensis es una especie endémica poco estudiada de Costa Rica, catalogada como en peligro crítico de extinción debido a la fragmentación del bosque y su reducido tamaño poblacional. Aunque su distribución se concentra principalmente en la Vertiente del Pacífico de la Cordillera de Tilarán, se han registrado individuos en otras áreas del país. Los estudios filogenéticos son una herramienta fundamental en biología evolutiva y sistemática para entender la historia de evolución y las relaciones de parentesco entre especies. En este estudio, se realizó un análisis filogenético basado en el gen matK e ITS de individuos de O. monteverdensis recolectados en dos sitios de Costa Rica. Los resultados revelaron una topología poco discriminativa en los árboles filogenéticos del gen matK, pero permitieron establecer relaciones de parentesco con otras especies de la familia Lauracea y determinar relaciones filogenéticas estrechas entre los individuos de O. monteverdensis de ambos sitios; la secuenciación de las muestras amplificadas con ITS no fue exitosa. La variabilidad nucleotídica obtenida fue baja (π = 0,0415), sugiriendo una escasa diferenciación genética entre las muestras, haciendo imperativo el desarrollar estrategias de conservación de la especie dada esta baja variabilidad genética. Asimismo, se demostró que su población sigue un modelo neutral de evolución. Se sugiere la exploración de otras regiones de ADN para mejorar la precisión de los análisis filogenéticos en la especie.; Ocotea monteverdensis is a little-studied endemic species of Costa Rica, classified as critically endangered due to forest fragmentation and its small population size. Although its distribution is mainly concentrated in the Pacific slope of the Cordillera de Tilarán, individuals have been recorded in other areas of the country. Phylogenetic studies are fundamental tools in evolutionary and systematic biology to understand the developmental history and kinship relationships between species. In this study, a phylogenetic analysis based on the matK and ITS gene was performed on individuals of O. monteverdensis collected from two sites in Costa Rica. The results revealed a poorly discriminative topology in the phylogenetic trees of the matK gene but allowed establishing kinship relationships with other species of the Lauracea family and determining close phylogenetic relationships between individuals of O. monteverdensis from both sites; the sequencing of the samples amplified with ITS was not successful. The nucleotide variability obtained was low (π = 0.0415), suggesting little genetic differentiation between samples, making it imperative to develop conservation strategies for the species given this low genetic variability. Furthermore, it was shown that its population follows a neutral model of evolution. Exploration of other DNA regions is suggested to improve the accuracy of phylogenetic analyses. Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Forestal con Énfasis en Manejo y Producción Forestal) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2024.; Esta tesis cumple con el objetivo ODS 15: proteger, restablecer y promover el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras y detener la pérdida de la biodiversidad. Meta 5: adoptar medidas urgentes y significativas para reducir la degradación de los hábitats naturales, detener la pérdida de la diversidad biológica y, para el año 2020, proteger las especies amenazadas y evitar su extinción.

Vinagre de madera procedente de la pirólisis lenta de residuos de madera de Gmelina arborea: producción, composición química y efectos biológicos en cultivos

2024-01-01T00:00:00Z

Vinagre de madera procedente de la pirólisis lenta de residuos de madera de Gmelina arborea: producción, composición química y efectos biológicos en cultivos Granados-Chacón, Jair La pirólisis lenta es una solución innovadora para la gestión de residuos forestales, ya que permite obtener productos energéticos como el biocarbón, gases de síntesis, alquitrán y vinagre de madera. El vinagre de madera (VM) presenta altos rendimientos y ofrece potenciales aplicaciones para la agricultura y el sector forestal. En Costa Rica hay una alta generación de residuos de madera de Gmelina arborea Roxb. ex Sm; sin embargo, existe poca información sobre los rendimientos de los productos de la pirólisis lenta de residuos forestales y sus potenciales usos en el país. Por lo tanto, los objetivos de este trabajo fueron: (i) determinar el proceso y los rendimientos de los diferentes productos (carbón vegetal, VM, bio-aceite, y gases no condensables) de la pirólisis lenta de dos formas de residuos (astillas de madera y madera maciza) de G. arborea en un prototipo de reactor semiindustrial; (ii) determinar las propiedades físicas y la composición química del VM de residuos de G. arborea; (iii) determinar los efectos del VM sobre el crecimiento, la biomasa, la clorofila, los nutrientes y el color de las plantas de lechuga (Lactuca sativa L); y (iv) evaluar la eficacia, en tres dosis diferentes del VM para controlar arvenses en una plantación de árboles de Navidad de Cupressus lusitanica Mill., evaluando el daño visual y la reducción de biomasa. Los resultados no mostraron diferencias significativas en los rendimientos de carbón vegetal (26-28%), VM (28-30%) y gases no condensables (37%), pero el rendimiento de bio-aceite fue superior en el caso de los residuos de madera maciza (7.7%). Los fenoles (32,9%) fueron identificados como la clase química dominante en el VM. El fenol 2,6-dimetoxifenol (siringol, 14,8%) fue el principal componente. Las plantas de lechuga tratadas con VM al 0,25% mostraron un aumento del contenido de clorofila; sin embargo, no se observó ninguna mejora en el crecimiento ni en la producción de biomasa. En cambio, el VM al 0,50 % produjo efectos perjudiciales en el diámetro de la lechuga, el contenido de clorofila, la producción de biomasa y causó daños visuales. Las aplicaciones de VM diluido al 75% mostraron una rápida desecación de gramíneas y arvenses de hoja ancha, proporcionando un 85-88% de lesión visual y una significativa reducción de biomasa aérea (< 40%) tras el tratamiento con 3000 y 5000 L ha-1 . En general los resultados sugieren que: (i) los residuos de madera maciza son recomendables para completar el proceso en un menor tiempo y consumiendo menor energía, pero las astillas producen carbón con mejores propiedades energéticas; (ii) el uso del VM como fertilizante foliar puede ser perjudicial y no aumenta los rendimientos de las plantas de lechuga; (iii) el VM es una potencial alternativa natural para el control de arvenses, pero se necesita mayor investigación sobre la frecuencia y momento de aplicación para mejorar su eficacia.; Slow pyrolysis is an innovative solution for the management of forest residues, as it allows obtaining energy products such as biochar, syngas, tar and wood vinegar. Wood vinegar (WV) presents high yields and offers potential applications for agriculture and forestry. In Costa Rica there is a high generation of wood residues from Gmelina arborea Roxb. ex Sm; however, there is little information on the product yields of slow pyrolysis of forest residues and their potential uses in the country. Therefore, the objectives of this work were to: (i) determine the process and yields of the different products (charcoal, WV, bio-oil, and non-condensable gases) from the slow pyrolysis of two forms of residues (wood chips and solid wood) of G. arborea in a prototype semi-industrial reactor; (ii) determine the physical properties and chemical composition of the WV from G. arborea wood residues; (iii) determine the effects of WV on growth, biomass, chlorophyll, nutrients and color of lettuce (Lactuca sativa L) plants; and (iv) evaluate the efficacy of three different doses of WV to control weeds in a Christmas tree plantation of Cupressus lusitanica Mill. by assessing visual damage and biomass reduction. Results showed no significant differences in charcoal (26-28%), WV (28-30%) and non condensable gas (37%) yields, but bio-oil yield was higher for solid wood residues (7.7%). Phenols (32.9%) were identified as the dominant chemical class in the WV. Phenol 2,6- dimethoxyphenol (syringol, 14.8%) was the major component. Lettuce plants treated with 0.25% WV showed an increase in chlorophyll content; however, no improvement in growth or biomass production was observed. In contrast, 0.50% WV produced detrimental effects on lettuce diameter, chlorophyll content, biomass production and caused visual damage. Applications of 75% diluted WV showed rapid desiccation of grasses and broadleaf weeds, providing 85-88% visual injury and significant aerial biomass reduction (< 40%) after treatment with 3000 and 5000 L ha-1 . Overall the results suggest that: (i) solid wood residues are recommended to complete the process in less time and consuming less energy, but wood chips produce charcoal with better energy properties; (ii) the use of WV as a foliar fertilizer can be detrimental and does not increase lettuce plant yields; (iii) WV is a potential natural alternative for weed control, but more research is needed on the frequency and timing of application to improve its efficacy. Proyecto de Graduación (Maestría en Ciencias Forestales) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2024.; Esta tesis cumple con el objetivo ODS 7: garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todas las personas. Meta 2: aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas.

Modelo de costos y análisis financiero para cultivo de teca (Tectona grandis Linn f.) en sistema silvopastoril, Costa Rica

2023-03-01T00:00:00Z

Modelo de costos y análisis financiero para cultivo de teca (Tectona grandis Linn f.) en sistema silvopastoril, Costa Rica Jiménez-Jiménez, Joshua Jesús El sector ganadero a nivel mundial representa una de las actividades con mayor impacto en la sostenibilidad del sector alimenticio, dada su importancia se han creado diferentes iniciativas que impulsan las prácticas de una ganadería sostenible. En América Latina la ganadería es la actividad de mayor uso de la tierra, con más de un 33% en Costa Rica, en regiones con los indicadores más bajos de desarrollo humano y con serias limitaciones para su sostenibilidad. Los sistemas silvopastoriles (SSP) ofrecen la oportunidad de integrar la actividad ganadera con la actividad forestal, con el fin de contribuir a lograr la carbono neutralidad de la ganadería y a generar nuevos ingresos en las fincas. Esta investigación tuvo como objetivo desarrollar un modelo de costos por árbol, para dos diseños de cultivo de madera de teca en franjas de SSP. Los tres primeros años representan el periodo de mayor inversión (56%), donde las actividades de mantenimiento acumulan la mayor cantidad de costo totales (52%). La inclusión de cerca eléctrica es rentable y representa el rubro de menor costo (7%). La producción de teca durante el ciclo completo de 16 años tiene un costo asociado por árbol de ₡3 178 ($5,16) para el diseño 1 y ₡2 990 ($4,82) para diseño 2.; The livestock sector worldwide represents one of the activities with the greatest impact on the sustainability of the food sector; given its importance, different initiatives have been created to promote sustainable livestock practices. In Latin America, livestock farming is the activity with the highest land use, with more than 33% in Costa Rica, in regions with the lowest human development indicators and with serious limitations for its sustainability. Silvopastoral systems (SSP) offer the opportunity to integrate livestock and forestry activities in order to contribute to achieving carbon neutrality in livestock farming and to generate new income on farms. The objective of this research was to develop a cost-per-tree model for two designs of teak wood cultivation in SSP strips. The first three years represent the period of greatest investment (56%), where maintenance activities accumulate the greatest amount of total costs (52%). The inclusion of electric fencing is profitable and represents the lowest cost item (7%). Teak production over the full 16-year cycle has an associated cost per tree of ₡3 178 ($5.13) for design 1 and ₡2 990 ($4.82) for design 2. Proyecto de Graduación (Maestría en Ciencias Forestales) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2022.; Esta tesis cumple con el objetivo ODS 15: proteger, restablecer y promover el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, gestionar sosteniblemente los bosques, luchar contra la desertificación, detener e invertir la degradación de las tierras y detener la pérdida de la biodiversidad. Meta b: movilizar un volumen apreciable de recursos procedentes de todas las fuentes y a todos los niveles para financiar la gestión forestal sostenible y proporcionar incentivos adecuados a los países en desarrollo para que promuevan dicha gestión, en particular con miras a la conservación y la reforestación.