Energy, water vapor and carbon fluxes in Andean agroecosystems: conceptualization and methodological standardization

• Autores: Angela María Castano-Marín, Nestor Miguel Riaño Herrera, Andrés Javier Peña Quiñones, Víctor Hugo Ramírez Builes, Arley Valencia-Salazar, Apolina Figueroa Casas, Gerardo Antonio Góez-Vinasco
• Localización: Acta Agronómica, ISSN-e 2323-0118, ISSN 0120-2812, Vol. 66, Nº. 1, 2017, págs. 27-34
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Flujos de energía, vapor de agua y carbono en agroecosistemas andinos: conceptualización y estandarización metodológica
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    Este artículo presenta la conceptualización, ajuste metodológico y aplicación experimental de la técnica micrometeorológica covarianza de remolinos - EC (eddy covariance, en inglés), para medir flujos de energía, vapor de agua y CO2 en dos agroecosistemas cafeteros: a libre exposición solar y bajo sombra, en condiciones de ladera andina ecuatorial. Con el cálculo del footprint y el fetch se encontró que la distancia requerida desde el borde del lote en la dirección predominante del viento hasta la torre EC, es tres veces mayor bajo sombra que a libre exposición solar. El agroecosistema bajo sombra alcanzó tasas máximas promedio de fijación de carbono de 21.26 ± 2.469 µmolCO2m-2s-1 (α = 0.05) (61% mayores que a libre exposición) lo cual atribuye características de alta capacidad de fijación de carbono a la asociación de cafetos con sombrío de Guandul (Cajanus cajan L). La tasa de evapotranspiración promedio fue de 2.33 ± 0.0102 mm.d-1 (α = 0.05) y 2.08 ± 0.00732 mm.d-1 bajo sombra y a libre exposición, respectivamente. Se encontró que la proporción de la radiación neta que llegó al suelo fue de 2% bajo sombra y 4% a libre exposición; así mismo la pérdida de energía del suelo durante la noche fue menor bajo sombra, indicando menor amplitud térmica día-noche en este último agroecosistema. Con el ajuste metodológico y con los resultados de este primer trabajo utilizando EC en cafetales colombianos, se busca contribuir al desarrollo de investigaciones confiables en cuanto al intercambio gaseoso y energético entre la atmósfera y ecosistemas en condiciones de ladera andina ecuatorial.

  • English

    This paper presents the conceptualization, methodological adjustment and experimental application of the micrometeorological technique eddy covariance - EC, to measure energy, water vapor and CO2 fluxes in two coffee agroecosystems: the first under full sunlight, and the second under shade, both with equatorial Andean hillslope conditions. With a footprint and fetch calculation, the required distance from the edge of the field in the prevailing wind direction to the EC tower is three times higher under shade than full sun. The shaded agroecosystem reached maximum average carbon fixation rates of 21.26 ± 2.469 μmolCO2.m-2s-1 (α = 0.05) (61% higher than under 100% sunlight) which gives a high carbon sink capacity to the association of coffee plants with shading Pigeon peas (Cajanus cajan L). The average evapotranspiration rate was 2.33 ± 0.0102 mm.d-1 (α = 0.05) and 2.08 ± 0.00732 mm.d-1 under shade and 100% sunlight, respectively. The proportion of net radiation that reached the soil was 2% under shade and 4% under 100% sunlight. Likewise, the soil energy loss during the night was lower under shade, indicating less day-night temperature range in the latter agroecosystem. The methodological adjustment and the results of this first work using EC in Colombian coffee plantations, contribute to the development of reliable research regarding gas and energy exchanges between the atmosphere and ecosystems in conditions of the equatorial Andean hillslope.