Descripción de las áreas de estudio

Se establecieron dos proyectos de restauración en la selva estacionalmente seca de la Cuenca del Río Balsas, el primero en El Limón de Cuauchichinola, municipio Tepalcingo, Sierra de Huautla, Morelos, al que llamaremos El Limón de ahora en adelante, y el segundo en Teotlalco, municipio Teotlalco, Puebla; estas localidades están a 17 kilómetros de distancia en línea recta una de la otra (Fig. 1). En ambas localidades el principal tipo de vegetación es la selva estacionalmente seca (^{Guízar-Nolazco y Sánchez-Velez, 1991}; ^{CONANP, 2005}) o bosque tropical caducifolio (sensu^{Rzedowski, 2006}). En este ecosistema, durante la época de sequía, que dura entre cinco y ocho meses, la mayoría de los árboles pierden sus hojas (^{Rzedowski, 1978}).

Figura 1: Localización de los sitios de estudio en El Limón de Cuauchichinola, Morelos y Teotlalco, Puebla, México. Se indica el polígono de la Reserva de la Biosfera Sierra de Huautla. 

El Limón, de noviembre a abril se registra una precipitación de <20 mm mes^-1 (^{Rivas-Alonso, 2015}); para Teotlalco, en los mismos meses, la precipitación ha sido de <7 mm mes^-1 (^{SMN, 2014}). La altura promedio de los árboles es de entre 5 y 15 m, mientras que el grosor promedio de los troncos es <50 cm de diámetro a la altura del pecho (DAP a 1.30 m del suelo); los árboles presentan troncos con frecuencia retorcidos que se ramifican a corta altura o desde la base (^{Rzedowski, 1978}). La mayor parte de las especies arbóreas tienen cortezas de colores llamativos, superficies brillantes y sus partes externas se exfolian continuamente (^{Rzedowski, 1978}).

El Limón: este ejido (4256 ha; ^{Maldonado-Almanza, 1997}) se encuentra dentro de la Reserva de la Biosfera Sierra de Huautla (REBIOSH; 18°20'10''N, 98°51'20''O y 18°34'20''N, 98°08'15''O); la REBIOSH tiene una superficie de 59,030 ha y se encuentra al sur del estado de Morelos (^{CONANP, 2005}). El clima es cálido subhúmedo con lluvias en verano y presencia de canícula (Awo''(w)(i’)g) (^{CONANP, 2005}). La temperatura media anual es de 24.5 °C; el promedio de precipitación total anual es de 861.83 mm (^{García, 2004}). El 90% de la precipitación se registra entre finales de mayo y finales de octubre (^{CONANP, 2005}). La topografía es accidentada con un intervalo de elevación que va de los 700 a los 2200 m s.n.m. y solo hay valles en el extremo norte del área (^{CONANP, 2005}). El sustrato geológico es abundante en rocas ígneas que datan del Oligoceno-Mioceno y los tipos de suelo dominantes son los feozem háplicos, regosoles éutricos y litosoles en los cuerpos montañosos (^{SPP, 1981}). Los suelos presentan severas limitantes de nitrógeno y fósforo disponible para la producción agrícola, con erosión severa en áreas con vegetación perturbada y agricultura de temporal o con pendientes pronunciadas (>15%) (^{Saynes et al., 2005}; ^{Valdespino et al., 2009}). En las áreas conservadas de la REBIOSH, donde se encuentra la localidad de El Limón, las familias de plantas más abundantes por el número de especies son Fabaceae, Poaceae, Asteraceae y Burseraceae; las especies de árboles más comunes son Conzattia multiflora (B.L. Rob.) Standl., Lysiloma acapulcense (Kunth) Benth., L. divaricatum (Jacq.) J.F. Macbr. (Fabaceae), y varias especies de los géneros Bursera Jacq. ex L. (Buseraceae) y Ceiba Mill. (Bombacaceae) (^{CONANP, 2005}).

En este ejido se observa un mosaico de unidades del paisaje que incluyen campos de cultivo de temporal (13%), fragmentos de selva conservada (56%), áreas perturbadas (19%) y selva secundaria (12%) (^{De León-Ibarra, 2005}). La selva donde se localizaron las parcelas para este estudio fue deforestada en la década de 1970 y luego fue utilizada como tierra de cultivo durante aproximadamente seis años. Posteriormente se dejó de cultivar y en ella se desarrolló una vegetación secundaria (com. pers. Gerardo Pacheco) donde se permitió la entrada del ganado y se practicó la extracción selectiva de plantas y animales (^{de la O-Toris et al., 2012}). En la selva secundaria, durante cada época de lluvias, pastorean aproximadamente 600 cabezas de ganado bovino provenientes de Cuautla, Atotonilco y Huichila (^{Monroy, 1997}). El número de cabezas de ganado bovino que pastoreó en esta zona durante la época de lluvias de 2002 a 2012 fue de aproximadamente siete cabezas de ganado por hectárea (de la O-Toris et al., 2012). Al momento de iniciar este estudio, esta selva secundaria tenía aproximadamente 36 años. La densidad de árboles con DAP ≥5 cm censados en el 2006 fue de 264 individuos ha^-1 de 14 especies de árboles ha^-1, mientras que en la selva conservada aledaña se registraron 905 individuos ha^-1 de 26 especies de árboles ha^-1 (^{Martínez-Garza et al., 2011}; ^{Arias-Medellín et al., 2014}). En el censo antes mencionado, se registró que en la selva secundaria más de 60% de los individuos pertenecían a tres especies: Vachellia farnesiana (L.) Wight & Arn. (sinonimia Acacia cochliacantha Humb. & Bonpl. ex Willd.) (Fabaceae; 75 individuos ha^-1), Ipomoea pauciflora M. Martens & Galeotti (Convolvulaceae; 50 individuos ha^-1) y Mimosa benthamii J.F. Macbr. (Fabaceae; 31 individuos ha^-1) (^{Martínez-Garza et al., 2011}).

Teotlalco: este ejido (13,712,800 ha) se encuentra en el suroeste del estado de Puebla (18°25'58''N, 98°42'39''O) dentro de la región conocida como Mixteca Baja Poblana. Esta región colinda con los estados de Morelos y Guerrero en un área de 60,063 ha, que se propone se decrete como área natural protegida para que el macizo de selva estacional protegido por la REBIOSH en Morelos, continue en Puebla; la propuesta puede consultarse en CONANP y CIByC-UAEM (2013). El clima es cálido subhúmedo con lluvias en verano (Aw2), presenta una precipitación total anual de 626.2 mm (1951-2010), 95% de la precipitación se presenta entre mayo y octubre (^{García, 2004}). La temperatura media anual es de 23.9 °C (14.6-33.3 °C; ^{CONAGUA, 2013}). La topografía es accidentada, con formaciones montañosas de mediana altitud y lomeríos con cañadas y una elevación de 1275 m s.n.m. (^{Barbosa-Moreno et al., 2012}). En esta región de la Mixteca, el material parental predominante es el metamórfico de la era Paleozoica; en zonas de reducida pendiente se encuentran rocas calizas de origen sedimentario reciente y en zonas de elevación media a elevada hay rocas ígneas intrusivas como la andesita; los suelos son poco desarrollados (^{Barbosa-Moreno et al., 2012}). Los tipos de suelo dominantes son leptosol, regosol, phaeozem y gipsisol (^{INEGI, 2015}). En la Mixteca Baja, donde se encuentra la localidad de Teotlalco, las familias de plantas con mayor número de especies son Fabaceae, Asteraceae, Euphorbiaceae, Burseraceae, Rubiaceae y Cactaceae, las especies más comunes son Amphipterygium adstringens (Schltdl.) Standl. (Anacardiaceae), Haematoxylum brasiletto H. Karst., Lysiloma divaricatum, Mimosa polyantha Benth. (Fabaceae), Jacaratia mexicana A. DC. (Caricaceae), Stemmadenia bella Miers (Apocynaceae), varias especies de Ceiba (Bombacaceae) y siete especies de Bursera (Burseraceae) (^{CONANP y CIByC-UAEM, 2013}).

De 1970 a 1975, el área donde se localizó la parcela de este estudio fue sembrada con maíz (3-5 kg de semilla por hectárea) mezclado con cacahuate y frijol con fines de autoconsumo (com. pers. Amador Morales Campos y Graciano Villarruel Flores). Las siembras eran de temporal, se utilizó la yunta para arar el suelo y no se agregó ningún tipo de fertilizante ni plaguicida; a partir de 1975 el terreno dejo de ser usado para la agricultura. En 1976, después de que se dejó de cultivar, se desarrolló una vegetación secundaria y se permitió la entrada de ganado durante la época de lluvias; en esta vegetación, las personas de la localidad extraían leña y frutos para consumo y venta local (com. pers. Amador Morales Campos y Graciano Villarruel Flores). Además, en cada época de lluvias entraban de 200 a 300 cabezas de ganado bovino provenientes de localidades vecinas. En octubre, al inicio de la época seca, los animales regresaban a sus lugares de origen y eran mantenidos en establos (^{CONANP y CIByC-UAEM, 2013}). Esta selva secundaria tenía 38 años al momento de iniciar este estudio.

Diseño experimental

En El Limón en 2006, se establecieron ocho parcelas de 50 × 50 m en la selva secundaria que se excluyeron del ganado y de la extracción de recursos; tres más, de las mismas dimensiones, fueron marcadas en áreas donde continuó la entrada de ganado (llamadas de ahora en adelante hábitat perturbado) y tres más se establecieron en la selva más conservada. El rango de elevación para las 14 parcelas excluidas va de 1278 a 1519 m s.n.m. En junio de 2006 se plantaron 560 árboles de 20 especies nativas en cada una de cuatro parcelas excluidas del ganado (Cuadro S1); estas parcelas son llamadas de ahora en adelante hábitat plantación (^{Carrasco-Carballido y Martínez-Garza, 2011}); en las otras cuatro parcelas no se establecieron plantaciones; en ellas se monitoreó la sucesión natural y son llamadas de ahora en adelante, sucesión natural.

En 2008, se registraron 50 especies de herbáceas de 14 familias en las ocho parcelas excluidas de la ganadería y las tres parcelas del hábitat perturbado. La riqueza de herbáceas en las exclusiones y las áreas perturbadas fue similar (3.75±1.1 spp. m^-2), mientras que la biomasa de herbáceas fue cuatro veces mayor en las parcelas bajo sucesión natural (95.96±1.2 g m^-2) en comparación con las áreas perturbadas (22.41±1.3 g m^-2; ^{de la O-Toris et al., 2012}). La herbácea más abundante fue Paspalum virgatum L. (Poaceae) con 32 g m^-2 en la sucesión natural y 6.98 g m^-2 en las áreas perturbadas (de la O-Toris et al., 2012). En las ocho parcelas excluidas de ganado, las propiedades del suelo fueron evaluadas de 0-10 y de 10-20 cm de profundidad en los primeros dos años de establecidas las exclusiones (Cuadro S2). Se observó la pendiente en cada parcela y se tomó una muestra de suelo de 200 g en cada sección de la pendiente (alta y baja). Las muestras de suelo se analizaron en el Laboratorio de Biogeoquímica Terrestre y Clima del Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), usando analizadores automáticos (SHIMADZU 5005A, Technicon Autoanalyzer II, Kyoto, Japón) y metodologías estandarizadas. En el primer año se registró una mayor concentración de carbono (31.8±1.1 mg C g^-1), nitrógeno (2.37±0.17 mg N g^-1), nitrato (90.7±13.5 mg N g^-1), amonio (69.2±7.6 mg N g^-1) y fósforo (452±28 mg P g^-1) en los primeros 10 cm y el pH fue similar en ambas profundidades (6.5±0.08), mientras que, en el segundo año, en ambas profundidades, las concentraciones de carbono, nitrógeno y fósforo y el pH aumentaron, y las concentraciones de nitrato y amonio disminuyeron (Cuadro S2).

En Teotlaco, en mayo de 2012 se cercaron 2 ha con alambre de púas para evitar la entrada del ganado y la extracción de productos naturales. El rango de elevación va de 1350 a 1370 m s.n.m.; la parcela está rodeada de parches de selva conservada y selva perturbada. La densidad de árboles con DAP ≥2.5 cm en ese momento era de 684 individuos ha^-1 de 15 especies ha^-1 con un área basal de 3.77 m² ha^-1 (Cuadro S3). Las especies con mayor abundancia fueron Euphorbia schlechtendalii Boiss. (Euphorbiaceae; 199 individuos ha^-1), Vachellia farnesiana (Fabaceae, 176 individuos ha^-1) y Conzattia multiflora (Fabaceae; 101 individuos ha^-1). Al inicio del estudio, en esta parcela se registraron 52 morfoespecies de plantas herbáceas distribuidas en 14 familias; la biomasa promedio de herbáceas fue de 43.99±1.12 g m^-2; la especie más abundante fue Oplismenus sp. (Poaceae) con 169.45 g (Cuadro S4). Al inicio del experimento se evaluaron los atributos del suelo en los primeros 10 cm tomando cinco muestras de suelo en cada una de cuatro subparcelas de 0.25 ha. Las muestras de suelo se analizaron en el Laboratorio de Biogeoquímica Terrestre y Clima del Instituto de Ecología de la UNAM usando analizadores automáticos (SHIMADZU 5005A, Technicon Autoanalyzer II, Kyoto, Japón) y metodologías estandarizadas. El suelo presentó una textura entre franca arcillosa y franca arenosa, con más de 40% de arena, alrededor de 20% de limo y entre 26 y 32% de arcilla. Se registró 0.21±0.01 Mg ha^-1 de mantillo, un pH ligeramente ácido (5.3±0.06) y un contenido gravimétrico de agua de 10.69±0.24%. El porcentaje de carbono orgánico fue de 14.10±1.05% y el de la materia orgánica mineralizable fue de 8.18±1.05%. El contenido de nitrógeno total fue de 0.6±0.10% y la relación carbono-nitrógeno fue de 0.29±0.01. La concentración de nitrato en el suelo fue de 6.60±0.21 μg NO₃ g^-1 y la de amonio de 10.84±0.0.6 μg NH₄ g^-1. La concentración de fósforo total en el suelo fue de 0.15±0.01 mg g^-1 y el fósforo disponible de 2.26±1.09 μg g^-1. Por último, la densidad del suelo varió entre 0.8 g m^-3 hasta 1.4 g m^-3 (^{Nicolás-Medina, 2016}).

Experimento de siembra directa

La colecta de semillas en El Limón se hizo de febrero a junio de 2012 y en Teotlalco de febrero a junio de 2013. En ambas localidades se colectaron las semillas de al menos ocho árboles sanos por especie, separados entre ellos al menos 50 m y localizados en las áreas mejor conservadas dentro de cada ejido. Siempre se recurrió a la ayuda de guías locales para colectar las semillas, bajo cada árbol se colocó una tela y se agitaron las ramas para que cayeran los frutos; no se tomaron semillas del suelo para evitar aquellas infestadas de hongos o insectos; antes de la siembra, se seleccionaron las semillas completas y sin rastros de herbivoría. Las semillas de las especies empleadas recibieron distintos tratamientos pregerminativos basados en estudios previos (^{Trujillo, 1995}; ^{SIRE, 2005}; ^{Tobón-Niedfeldt, 2005}; ^{Brecho-Franco, 2009}; ^{Jiménez de Loera, 2012}; ^{Soriano et al., 2014}; ^{Nicolas-Medina, 2016}) que han mostrado que favorecen la germinación (Cuadro 1). La asignación del estatus sucesional de las especies se hizo a priori de acuerdo con la literatura; los criterios para asignar el estatus sucesional incluyen las tasas de crecimiento y la abundancia en sitios sucesionales tempranos o tardíos, entre otros (Cuadro 1). En ambas localidades se utilizaron tubos de PVC de 5 cm de altura y 10 cm de diámetro para enterrar las semillas en su interior y evitar que se perdieran debido al arrastre por agua o aire; además, estos protectores disminuyen la depredación de las semillas (^{Santos et al., 2012}; ^{Ceccon et al., 2016}) (Fig. 2). La emergencia de las semillas se registró cuando fueron visibles la radícula, la plúmula, los cotiledones o el tallo de la plántula (Fig. 3).

Figura 2: Semillas: A. Amphipterygium adstringens (Schltdl.) Standl.; B. Jacaratia mexicana A. DC.; C. Ruprechtia fusca Fernald; D. Conzattia multiflora (B.L. Rob.) Standl.; E. Spondias purpurea L.; F. colocación de tubos de PVC para la siembra directa. Fotos: Leslie Alba García y Alondra Nicolás Medina. 

Figura 3: Plántulas: A. Amphipterygium adstringens (Schltdl.) Standl.;B. Ipomoea pauciflora M. Martens & Galeotti; C. Haematoxylum brasiletto H. Karst.; D. Senegalia macilenta (Rose) Britton & Rose; E. Spondias purpurea L.; F. Jacaratia mexicana A. DC. Fotos: Alondra Nicolás Medina. 

En El Limón, en julio de 2012 se sembraron 352 semillas de seis especies (Fig. 2). En cada una de las parcelas de sucesión natural (N=4), plantación (N=4) y perturbado (N=3) se marcaron ocho cuadros de 120 × 60 cm (N=88 cuadros), divididos en ocho sub-cuadros de 30 × 30 cm. Los ocho cuadros de los hábitats sucesión natural y plantación se dividieron para aplicar dos tratamientos. El primer tratamiento consistió en deshierbar desde la raíz y remover el banco de semillas de hierbas. Este tratamiento al que denominamos “sin hierbas”, se realizó al momento de hacer la siembra y se repitió un año después (junio de 2013); en la otra mitad de los cuadros se dejó el estrato herbáceo intacto (tratamiento “con hierbas”). No se incluyeron los tratamientos en el hábitat perturbado porque el ganado evitó el crecimiento del estrato herbáceo; ahí se establecieron ocho cuadros. De cada especie se sembraron cuatro semillas a una profundidad de no más del doble del tamaño de cada semilla. Posteriormente se observó la emergencia de plántulas diariamente durante 21 días a partir de la siembra. La sobrevivencia se midió como la presencia de los individuos que ya habían emergido en cada censo. Los censos de sobrevivencia se realizaron un año después de la siembra, en junio de 2013 y octubre de 2013.

En Teotlalco, en septiembre de 2013 se sembraron 560 semillas por especie de seis especies (Fig. 2). La parcela excluida de la presencia de ganado se dividió en cuatro subparcelas de 0.5 ha cada una. En cada subparcela se establecieron al azar 42 cuadros de 1.2 × 1.8 m; de estos 21 cuadros se ubicaron bajo una cobertura arbórea y 21 en áreas sin cobertura arbórea; los más cercanos quedaron a 2 m de distancia entre ellos. La separación entre los puntos de siembra fue de 30 cm al interior de cada cuadro. En cada sub-cuadro se sembraron 10 semillas de cada especie. Las herbáceas presentes se removieron desde la raíz antes de realizar la siembra y una vez más durante la siguiente temporada de lluvias. La emergencia se registró diariamente durante 30 días. La sobrevivencia de las plántulas emergidas se evaluó un año después de la siembra, en octubre de 2014.

Análisis estadísticos

En El Limón se evaluó el porcentaje de emergencia y de sobrevivencia con cuatro Análisis de Varianza de Medidas Repetidas. Las variables independientes fueron el hábitat con tres niveles (sucesión natural, plantación y perturbado), el tratamiento de deshierbe con dos niveles (sin hierbas y con hierbas), y el estatus sucesional de las especies sembradas con dos niveles (tempranas y tardías). En dos análisis adicionales, además del hábitat y el tratamiento, se incluyó la especie, con seis niveles. Para el porcentaje de emergencia se consideraron cuatro medidas repetidas, que corresponden a los censos realizados a los cinco, 10, 15 y 20 días después de la siembra. Para el porcentaje de sobrevivencia se consideraron dos medidas repetidas (junio y octubre de 2013). La proporción de semillas que emergieron y la proporción de plántulas que sobrevivieron se transformaron mediante la raíz cuadrada del arcoseno para cumplir con los supuestos de ANOVA (^{Moore, 2005}). El programa utilizado para estos análisis fue STATISTICA v. 7 (Statsoft19, Inc. 1984-2002).

En Teotlalco se evaluaron el porcentaje de emergencia a los 30 días y la sobrevivencia después de un año con Modelos Lineares Generalizados (MLG) binomiales, con la función de vínculo logit (^{Crawley, 2007}). Las variables independientes fueron el estatus sucesional de las especies con dos niveles (tempranas y tardías), y la cobertura arbórea con dos niveles (con y sin cobertura arbórea). Para seleccionar el modelo que mejor se ajustó a los datos se hizo un análisis secuencial, utilizando el Criterio de Información de Akaike (AIC, Akaike Information Criterion). El AIC evalúa tanto el ajuste del modelo a los datos como la complejidad del modelo: cuanto más pequeño es el AIC, mejor es el ajuste. Cuando hubo diferencias significativas se hizo una prueba de comparaciones múltiples para determinar cuáles tratamientos difirieron significativamente entre sí (^{Crawley, 2007}). Los MLG se hicieron con el lenguaje de programación R Project (^{R Core Team, 2021}) con el paquete “nlme”.

Para todas las especies se calculó un índice de éxito, entendida como la proporción de semillas que emergieron y que sobrevivieron después de un año (proporción de emergencia × proporción de sobrevivencia/100). Este índice de éxito nos permite evaluar si existe un compromiso entre estos dos componentes del desempeño de las especies y está basado en la ecuación establecida por ^{De Steven (1991)}.

El Limón

En total se sembraron 2112 semillas de seis especies (Cuadro 2). El porcentaje de emergencia promedio de las especies después de 21 días de siembra estuvo entre 16 y 68% (Fig. 3). Este difirió significativamente entre especies (F_{(5, 72)}=25.60, P <0.001; Cuadro S5). La prueba post hoc de Tukey reveló que Ipomoea pauciflora mostró un porcentaje de emergencia significativamente más alto (67.90±3.38%) que el resto de las especies, mientras que Amphipterygium adstringens presento el más bajo (16.19±2.49%), pero estadísticamente similar al de Heliocarpus pallidus Rose y Spondias purpurea L. Finalmente, Conzattia multiflora y Ruprechtia fusca Fernald mostraron porcentajes de emergencia intermedios y estadísticamente similares entre sí (Cuadro 2). El porcentaje de emergencia fue similar para el conjunto de especies sucesionales tempranas y tardías (F_(1,110)=0.06, P=0.81; Cuadro S6), así como para los tres hábitats evaluados (F_(2,48)=0.58, P=0.56; Cuadro S7); además, la interacción hábitat × estatus sucesional no fue significativa (F_(1,110)=0.01, P=0.94; Cuadro S6). Finalmente, el porcentaje de emergencia con hierbas fue significativamente mayor (43.49±3.71%) que sin hierbas (35.41±3.73%; F_(1,92)=4.22, P<0.05; Cuadro S8), mientras que la interacción estatus sucesional × tratamiento de deshierbe no fue significativa (F_(1,92)=0.02, P=0.89; Cuadro S8).

Teotlalco

De las 3360 semillas de las seis especies que se sembraron, emergió 42.8% (1438 plántulas; Fig. 3). Las especies con mayor porcentaje de emergencia fueron las sucesionales tempranas Senegalia macilenta (Rose) Britton & Rose con 88.39% (495 plántulas) e Ipomoea pauciflora con 85.71% (480 plántulas); su porcentaje de emergencia fue estadísticamente similar y significativamente mayor al porcentaje de las otras cuatro especies, que varió entre 5 y 38% (Cuadro 2). El modelo que mejor se ajustó a los datos incluyó el efecto del estatus sucesional, la presencia de una cobertura arbórea y la interacción entre ambos factores (Devianza=13.03%, AIC=4000.31; Cuadro S13). Las seis especies sembradas difirieron significativamente en su porcentaje de emergencia (X²=17.74, g.l.=5, P<0.001; Cuadro 2). En promedio, el porcentaje de emergencia de las especies sucesionales tempranas (63%) fue 2.7 veces mayor que el de las tardías (23%) (X²=566.59, g.l.=1, P<0.001; Cuadro S14). El porcentaje de emergencia fue significativamente mayor con (46%), que sin cobertura arbórea (37%) (X²=20.27, g.l.=1, P<0.001; Cuadro S14). La interacción del estatus sucesional × cobertura arbórea fue significativa (X²=5.55, g.l.=1, P=0.02; Cuadro S14), revelando que el porcentaje de emergencia de las especies sucesionales tardías en los cuadros con cobertura arbórea (29%) fue significativamente mayor que en los cuadros sin cobertura arbórea (18%), mientras que el porcentaje de emergencia de las especies tempranas fue estadísticamente similar en los cuadros con (65%) y sin cobertura arbórea (60%).

Emergencia

Nuestra predicción de que las especies sucesionales tardías tendrían mayor emergencia que las tempranas no se cumplió. Dado que los porcentajes de emergencia presentaron una alta variación dentro de los grupos sucesionales, a continuación, discutimos que esta variación pudo deberse al tamaño de las semillas de las especies seleccionadas para este estudio; en la literatura encontramos evidencia que apunta a que las especies tardías podrían presentar mayor emergencia debido a sus semillas más grandes (^{Camargo et al., 2002}; ^{Daws et al., 2005}; ^{Meli et al., 2018}). Por ejemplo, en un estudio de siembra directa en Brasil, dos especies de leguminosas sucesionales tardías (clímax exigente em luz, en el original en portugués sensu^{Oliveira-Filho et al., 1995}) con semillas grandes, Cassia grandis L. f. (0.75 g) e Hymenaea courbaril L. (4.99 g), presentaron el doble de emergencia (60%) que la no-leguminosa Schinus terebinthifolia Raddi (Anacardiaceae; 35% de emergencia) que es una especie sucesional temprana con semilla más pequeña (0.13 g; ^{Ferreira et al., 2009}). En promedio, las especies sucesionales tempranas tienen semillas más pequeñas que las tardías (^{Fenner, 1987}). Acorde con esto, en este estudio, tres de las cuatro especies sucesionales tempranas (Senegalia macilenta, Heliocarpus pallidus e Ipomoea pauciflora) tuvieron, en promedio, semillas de 0.060 g mientras que las sucesionales tardías tuvieron en promedio, semillas de 0.068 g; la excepción fue la sucesional temprana Spondias purpurea, con una semilla de 0.96 g (Cuadro 1). En El Limón, la especie con el mayor porcentaje de emergencia fue Ipomoea pauciflora, que es una especie temprana con una semilla de 0.090 g. Para Teotlalco, las especies con el mayor porcentaje de emergencia fueron las especies tempranas Ipomoea pauciflora y Senegalia macilenta, esta última con una semilla de 0.094 g. Una revisión acerca de las características de las semillas de las especies de selva estacionalmente seca reveló una relación positiva entre el tamaño de la semilla y el porcentaje de emergencia de las especies debido a que las semillas grandes tienen mayores reservas para estimular la emergencia (^{Khurana y Singh, 2001}). También, un estudio con 12 especies de la selva estacionalmente seca de Brasil con un rango de peso de sus semillas entre 0.007-1.84 g reveló una correlación positiva entre el peso de las semillas y el porcentaje de emergencia cundo las semillas fueron colocadas bajo los pastos (^{Guarino y Scariot, 2014}). En nuestro estudio, tomando en cuenta los datos de las dos localidades, excluyendo a la especie sucesional temprana ya mencionada (Spondias purpurea), se encontró una relación no lineal entre el peso de la semilla (rango de 0.0007-0.16 g; Cuadro 1) y el porcentaje de emergencia (Fig. S1), donde se observa que hay un aumento en el porcentaje de emergencia para las semillas de <0.1 g, mientras que Conzattia multiflora, cuya semilla pesa 0.16 g, tiene un porcentaje de emergencia de 43% (Fig. S1). Acorde con nuestros resultados, en un estudio en la sabana brasileña con 12 especies cuyo peso de semilla va de 0.23 a 4.85 g, también hubo una relación no lineal entre el tamaño de la semilla y el porcentaje de emergencia cuando estas especies se sembraron en áreas sin cobertura vegetal; en ese estudio se observó un aumento en el porcentaje de emergencia para las semillas de <3 g y después de ese tamaño, el porcentaje de emergencia disminuyó (Cuadro 1 en ^{Silva et al., 2015}). Así, en este estudio, para las especies con semillas de hasta 0.1 g, el tamaño de las semillas fue un mejor predictor del porcentaje de emergencia que el estatus sucesional; otros factores extrínsecos, como el microhábitat donde se siembran las semillas, también juega un papel importante.

En términos del microhábitat dado por la cobertura vegetal, esperábamos que la remoción de cobertura herbácea o la siembra en áreas sin cobertura arbórea tuvieran un efecto positivo en el porcentaje de emergencia para las especies sucesionales tempranas, mientras que las tardías podrían tolerar esas condiciones. Para ambas localidades, se rechazó esta predicción. Estudios en la selva húmeda han revelado que la latencia de las semillas de muchas especies sucesionales tempranas se rompe cuando estas se exponen a la luz o a los cambios de temperatura asociados a las altas condiciones lumínicas de áreas sin cobertura vegetal (^{Vázquez-Yanes y Orozco-Segovia, 1993}), mientras que, para la selva estacionalmente seca, las fluctuaciones en temperatura juegan un papel más importante que las condiciones lumínicas; en cualquier caso, se requiere un alto nivel de humedad en el suelo para que las semillas puedan germinar (^{Khurana y Singh, 2001}). Las semillas en este estudio fueron sometidas a diferentes tratamientos pre-germinativos para romper la latencia y favorecer su germinación en el campo (Cuadro 1). Relacionado con esto, un estudio con 10 especies de la selva estacionalmente seca de Brasil reveló que el tratamiento pre-germinativo de escarificación puede disminuir el porcentaje de emergencia para las leguminosas y aumentar los costos de la siembra directa (^{Correia et al., 2021}). Por otra parte, en El Limón, todas las especies, sin importar su estatus sucesional, tuvieron una mayor emergencia con la presencia de la cobertura de herbáceas, probablemente debido al aumento en la humedad del suelo, lo que concuerda con otros estudios: por ejemplo, en Panamá la emergencia de especies de semillas pequeñas (0.1-1 g) disminuyó 10% en áreas donde el pasto exótico Saccharum spontaneum L. fue removido en tres ocasiones, lo que causó un aumento en la temperatura de 5 a 9 °C y una disminución de 10% en la humedad del suelo desnudo (^{Hooper et al., 2005}). También, en la selva estacional de Costa Rica, la germinación del árbol tardío Swietenia macrophylla King (Meliaceae) se vio favorecida por la presencia de pastos, especialmente durante la estación seca (^{Gerhardt, 1996}). Esto también coincide con un estudio de siembra directa en la selva semidecidua de Veracruz, donde Brosimum alicastrum Sw. (Moraceae) tuvo menor emergencia cuando se eliminó el pasto africano Panicum maximum Jacq. (^{Laborde y Corrales-Ferrayola, 2012}). Además, en la selva estacionalmente seca de Brasil, se encontró que la presencia de pastos mejoró la emergencia de plántulas de 12 especies (^{Guarino y Scariot, 2014}). Resulta interesante notar que, en El Limón, dos años después de establecido el experimento de restauración (2008), los hábitats plantación y sucesión natural, que cuentan con una cobertura arbórea discontinua, presentaron una biomasa de herbáceas cuatro veces mayor (95.96±1.2 g m^-2) que el hábitat perturbado (22.41±1.3 g m^-2), que presentó una cobertura arbórea escasa y donde el estrato herbáceo es consumido por el ganado (^{de la O-Toris et al., 2012}). Aún con estas diferencias en las condiciones de la cobertura vegetal, la emergencia de plántulas fue similar en los tres hábitats para todas las especies evaluadas, probablemente porque en época de lluvias, las condiciones de humedad son altas en todos los microhábitats y el suelo no está totalmente desnudo, como en la época de secas (Fig. 3). Este resultado es acorde al estudio de siembra directa mencionado anteriormente (^{Laborde y Corrales-Ferrayola, 2012}), donde Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb. (Fabaceae) tuvo similares porcentajes de emergencia en siete microhábitats evaluados, incluyendo áreas con deshierbe y varios niveles de cobertura arbórea. En nuestro caso, en Teotlalco, donde se removió la vegetación herbácea al momento de la siembra (biomasa promedio ± desviación estándar; 43.9 ±1.12 g m^-2), la presencia de la cobertura arbórea favoreció la emergencia de las especies tardías probablemente debido a la disminución en los niveles de luz (140.53 μmol s^-1 m^-2) y de temperatura (32.52 °C) en comparación con los cuadros sin cobertura arbórea (569.36 μmol s^-1 m^-2 y 33.85 °C; ^{Nicolás-Medina, 2016}). Acorde con esto, en una selva estacionalmente seca de Veracruz, la emergencia de Ipomoea wolcottiana Rose, considerada tardía, aumentó en hábitats con cobertura arbórea en comparación con Senna atomaria (L.) H.S. Irwin & Barneby, considerada temprana, que presentó la menor emergencia en los hábitats con cubierta arbórea (^{Álvarez-Aquino et al., 2014}). Tomando en cuenta ambas localidades y lo reportado en la literatura, la presencia de cobertura herbácea parece beneficiar la emergencia de todas las especies, sin importar su estatus sucesional, mientras que la presencia de una cobertura arbórea beneficia preferentemente a las especies tardías.

Sobrevivencia

Siguiendo lo que se reporta en la literatura, se esperaba que las especies sucesionales tardías, con semillas más grandes, produjeran plántulas más grandes, con mayor capacidad competitiva (^{Khurana y Singh, 2001}). Esta predicción fue rechazada para las dos localidades probablemente debido a la alta variabilidad en el tamaño de las semillas dentro de los grupos de tempranas y tardías, como ya se discutió antes. Por otra parte, el peso de las semillas sí se correlacionó con la sobrevivencia (Fig. S2), aunque la relación dependió de la alta sobrevivencia de Spondias purpurea (30.51%, promedio para las dos localidades) que tiene la semilla más grande (0.96 g). Además, en El Limón, como se esperaba, la sobrevivencia sí aumentó al eliminar a las herbáceas en las parcelas bajo restauración (plantaciones y sucesión natural), probablemente debido a la disminución en la competencia por agua entre las plántulas recién emergidas y las hierbas. En las parcelas del hábitat perturbado, donde no había cobertura herbácea ni arbórea, todas las plántulas murieron probablemente debido a condiciones extremas de luz y baja humedad, además de la presencia del ganado que puede pisotearlas y consumirlas. Acorde con estos resultados, en Panamá, la sobrevivencia de plántulas aumentó en áreas donde se cortó o se sombreó el pasto exótico Saccharum spontaneum, disminuyendo la competencia por luz y recursos subterráneos (^{Hooper et al., 2005}). En el estudio de siembra directa en la selva semidecidua de Veracruz, las plántulas de Enterolobium cyclocarpum tuvieron mayor sobrevivencia donde se cortó el pasto africano (^{Laborde y Corrles-Ferrayola, 2012}). En Teotlalco, las plántulas de las especies tempranas aumentaron su sobrevivencia cuando estaban bajo una cobertura arbórea debido probablemente al mejoramiento de las condiciones microambientales (i.e., menor cantidad de luz y temperatura), mientras que las sucesionales tardías mostraron porcentajes similares de sobrevivencia en cuadros con y sin cobertura arbórea, lo que debe estar relacionado a su mayor capacidad para resistir las condiciones de sequía (^{Markesteijn et al., 2011a}). Por otra parte, la herbivoría puede afectar la sobrevivencia de las plántulas y está relacionada al estatus sucesional de las especies; por ejemplo, en plantaciones de restauración en una selva estacionalmente seca de Morelos, México (^{Márquez-Torres, 2016}), en el bosque estacional conservado de Jalisco, México (^{Filip et al., 1995}) y en Barro Colorado, Panamá (^{Coley, 1983}), se encontró que las especies sucesionales tempranas presentaron mayores porcentajes de herbivoría que las sucesionales tardías. Las sucesionales tempranas tienen hojas con altas concentraciones de nitrógeno que las hace más palatables para los herbívoros que las tardías; además muchas de estas especies sucesionales tempranas pueden aumentar su crecimiento después de sufrir herbivoría (^{Coley et al., 1985}; ^{Márquez-Torres, 2016}). En conclusión, contrario a lo observado con la emergencia, en el caso de la sobrevivencia todas las especies se benefician de la eliminación de las herbáceas mientras que las tardías parecen ser menos sensibles a los cambios en la cobertura arbórea.

Las condiciones del suelo también afectan la sobrevivencia de las plántulas. En este estudio se registró una densidad inicial del suelo de entre 0.93 a 1.02 cm m^-3 para El Limón y de 0.8 a 1.4 cm m^-3 para Teotlalco. En áreas con ganadería, la compactación del suelo es muy alta, lo que se registra como un aumento en la densidad del suelo de entre 15 y 25% en comparación con la densidad de los suelos en la selva más conservada (^{Jara et al., 2009}; ^{Tripathi y Singh, 2009}; ^{Fuentes-Hernández et al., 2019}). En una selva estacionalmente seca en Yucatán se encontró que la densidad del suelo limita el crecimiento de las plántulas, lo que tiene efectos negativos en su sobrevivencia (^{Ceccon et al., 2003}). Por otra parte, en pastizales de Veracruz, después de solo un año de la exclusión del ganado y el establecimiento de plántulas se registró una disminución de 5% en la densidad del suelo (^{Tobón-Niedfeldt, 2009}). En El Limón, la sobrevivencia de las plántulas fue mayor en los sitios con 6 años de haber sido excluidos de la ganadería (sucesión natural y plantaciones de restauración), en comparación con el hábitat perturbado donde se mantuvo la entrada de ganado por lo que el suelo estaba más compactado, además de que las plántulas pudieron ser consumidas por el ganado, como ya se discutió antes. Por otra parte, los niveles de nitrógeno (N) y fósforo (P) también limitan el crecimiento y la sobrevivencia de plántulas en la selva estacionalmente seca (^{Ceccon et al., 2003}). En El Limón se encontraron concentraciones iniciales de N total de 2.37-2.44 mg N g^-1 y de 452-475 µg P g^-1 de P total en las parcelas excluidas del ganado (Cuadro S2); esos valores de N total son similares a lo reportado en parcelas de restauración de dos años en Quilamula, Morelos (2.44±0.34 mg N g^-1), mientras que los valores de P total en Quilamula fueron cuatro veces más bajos (121±17.49 µg P g^-1); además, en áreas con selva conservada de esa localidad, la concentración de N en el suelo fue del doble (5.32±0.30 mg N g^-1), mientras que la de P total fue de poco más de la mitad de lo reportado para El Limón (279±17.49 µg P g^-1; ^{Jiménez-Hernández, 2021}). En una selva secundaria estacionalmente seca de Yucatán se encontró que los niveles de N en el suelo afectan el crecimiento de las especies sucesionales tempranas, mientras que los niveles de P afectan a las tardías (^{Ceccon et al., 2003}). Por otra parte, en un estudio de la concentración de N en la selva estacionalmente seca de Morelos se encontró que las concentraciones de N aumentaron en los primeros 10 años de la sucesión (^{Saynes et al., 2005}). Así, los valores iniciales de compactación y baja concentración de nutrientes en el suelo pudieron afectar el desempeño de las plántulas, aunque el efecto más marcado fue para las especies tardías en Teotlalco, donde las parcelas tenían menor tiempo de exclusión.

A pesar de que los porcentajes de emergencia de las especies para El Limón involucraron tres hábitats y dos condiciones de cobertura herbácea (con y sin cobertura), mientras que en Teotlalco se removió la cobertura herbácea en las dos condiciones de cobertura arbórea (con y sin cobertura), la relación del porcentaje de emergencia entre las especies fue similar dentro de cada localidad. Ipomoea pauciflora presentó el porcentaje más alto, Spondias purpurea el intermedio y Amphipterygium adstringens el más bajo (Cuadro 2). En promedio, para las tres especies que se compartieron entre las dos localidades, el porcentaje de emergencia fue mayor en El Limón (41%) que en Teotlalco (35%). En cuanto a la sobrevivencia, en ambas localidades, ninguna plántula de Amphipterygium adstringens sobrevivió, Ipomoea pauciflora tuvo porcentajes de sobrevivencia similares en ambas localidades mientras que Spondias purpurea tuvo el doble de sobrevivencia en el Limón en comparación con Teotlalco. Estos porcentajes de emergencia y sobrevivencia resultaron en porcentajes de éxito similares para Ipomoea pauciflora y Amphipterygium adstringens en ambas localidades, pero para Spondias purpurea, seis veces más alto en el Limón en comparación con Teotlalco. Además de la diferencia en los tratamientos de cobertura vegetal usados, y las condiciones del suelo ya mencionadas, El Limón cuenta con >200 mm más de lluvia al año en comparación con Teotlalco y en los cinco meses de sequía, hay tres veces más lluvia en El Limón (20 mm mes^-1) que en Teotlalco (7 mm mes^-1). Dado que en los meses de sequía es donde se registra la mayor mortalidad de plántulas en este ecosistema (^{Gerhardt, 1993}; ^{Márquez-Torres y Martínez-Garza, 2022}), una mayor precipitación en esos meses en El Limón podría explicar el mayor éxito de Spondias purpurea en esa localidad.

El porcentaje de éxito fue, en promedio, más alto para las especies tempranas (7 y 9%) que para las tardías (5 y 1% en El Limón y en Teotlalco, respectivamente). Dado que las especies sucesionales tempranas generalmente producen muchas semillas, es posible colectar una gran cantidad de ellas para usarlas en la siembra directa y así obtener la densidad de plántulas deseada (^{Meli et al., 2018}). Además, muchas especies tempranas pueden almacenarse ya que toleran la desecación (^{Daws et al., 2005}); también algunas tardías, como Ruprechtia fusca, pueden mantenerse viables hasta por 2 años (^{Soriano et al., 2014}).

Implicaciones para la restauración

En este estudio, las especies que presentaron el mayor porcentaje de éxito fueron las sucesionales tempranas Spondias purpurea (17%) en El Limón y Senegalia macilenta (20%) en Teotlalco; el resto de las especies presentaron porcentajes de éxito mucho más bajos (i.e., <10%). En particular, Amphipterygium adstringens y Jacaratia mexicana presentaron los porcentajes de emergencia más bajos y ninguna de sus plántulas sobrevivió. Estudios demográficos sobre el árbol sucesional tardío Amphipterygium adstringens, han revelado que esta especie no se puede establecer en áreas sucesionales tempranas debido a su baja tolerancia a las condiciones microambientales adversas (^{Beltrán-Rodríguez, 2018}). Por otra parte, se sabe que Jacaratia mexicana, considerada tardía por su mayor frecuencia en sitios sucesionales tardíos (^{Bullock, 2002}), pero temprana por su madera suave y su rápido crecimiento (^{Rosell et al., 2022}), requiere de hongos micorrícicos para su crecimiento y sobrevivencia (^{Zulueta-Rodríguez et al., 2015}). Para siete especies (de nueve) y dos géneros evaluados en este estudio, se encontró también información sobre su sobrevivencia en plantaciones de restauración (Cuadro 3). Solo Conzattia multiflora y Spondias purpurea mostraron mayores porcentajes de sobrevivencia en siembra directa, mientras que los otros siete taxa presentaron mayores porcentajes de sobrevivencia cuando fueron introducidos como plántulas (Cuadro 3). Dado que la corteza de Amphipterygium adstringens es aprovechada con fines medicinales (^{Beltrán-Rodríguez et al., 2021}) y Jacaratia mexicana es usada para alimentar al ganado (^{González et al., 2007}; ^{Maldonado et al., 2013}), estas especies son buenas candidatas para la restauración del paisaje forestal, que busca un equilibrio entre las unidades productivas y las naturales (^{Meli et al., 2019}). Para el establecimiento de estas dos especies se sugiere que se propaguen en invernadero para su posterior plantación bajo cobertura arbórea y se considere la inoculación de micorrizas para Jacaratia mexicana (ver ^{Zulueta-Rodríguez et al., 2015}). La comparación de costos de siembra directa y plantaciones para especies nativas de una región árida de Argentina reveló que, aunque se tenga que sembrar una mayor cantidad de semillas para alcanzar los niveles de establecimiento deseados, los gastos involucrados en la siembra directa son entre 40 y 66% menores que lo gastado para establecer plantaciones (^{Pérez et al., 2019}, ²⁰²²). También, para conocer el costo-beneficio ecológico y económico de la siembra directa y las plantaciones en la selva estacionalmente seca, es necesario realizar estudios simultáneos de ambas prácticas incluyendo un mayor número de especies con un rango grande del peso de sus semillas y establecer metodologías donde se controlen las fuentes de variación, como la edad de los individuos evaluados (^{Leverkus et al., 2021}). Finalmente, otras variables no consideradas aquí, como la diferencia en la velocidad de emergencia, que pudo resultar en emergencia de plántulas después de los 30 días, la depredación de plántulas por fauna nativa y el efecto del PVC en la competencia con herbáceas, deben estudiarse a más detalle.

Dado que la presencia de una cobertura herbácea favorece la emergencia de las semillas, pero disminuye la sobrevivencia de las plántulas, probablemente debido a la competencia, se sugiere dejar la cobertura herbácea para la siembra y cortarla solo alrededor de las plántulas después de la emergencia. En áreas sin ninguna cobertura vegetal, se sugiere el uso de plantaciones de especies de rápido crecimiento para crear una cobertura arbórea y más tarde usar la siembra directa bajo dicha cobertura para aumentar la riqueza de árboles nativos, particularmente en áreas donde la llegada de semillas por eventos de dispersión es muy baja (^{Martínez-Garza et al., 2011}). En cualquier caso, se recomienda el uso de los tubos de PVC para evitar el arrastre de las semillas por la lluvia y la depredación (^{Santos et al., 2012}); también se recomienda seleccionar diferentes combinaciones de especies arbóreas que permitirán crear la heterogeneidad propia de este ecosistema, favoreciendo que la respuesta diferencial de las especies amortigüe los efectos del cambio climático (^{Howe y Martínez-Garza, 2014}).