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Introducción
Tectona grandis L.f. (teca), por la calidad de su madera se le confiere gran importancia en los mercados forestales; se planta en aproximadamente 70 países, los principales productores son India, Indonesia, Myanmar y Tailandia (Bohre et al., 2013; Sreejesh et al., 2013). La teca es una especie de rápido crecimiento perteneciente a la familia Lamiaceae, que en su lugar de origen puede alcanzar más de 50 m de altura y 2 m de diámetro. Es considerada una de las especies maderables más conocidas en el mundo y con mayor superficie de plantación (Fonseca, 2004; Espitia et al., 2011; Zhou et al., 2012; Ruiz, 2016; GRIN, 2017).
En 2005, se estimó que 74 % de las plantaciones con especies de maderas duras en zonas tropicales correspondió a T. grandis (FAO, 2009), cuyo valor comercial de la madera sin aserrar es de US$ 717 m3 (De Camino y Morales, 2013). Además, de su potencial económico las condiciones edafoclimáticas en México han influido para que se presente un aumento progresivo del interés por su cultivo, principalmente en el sur y el oeste del país (Jayaraman, 2011; Conafor, 2013a; Hernández et al., 2017).
En México, la teca ocupa el quinto lugar de importancia económica entre las especies latifoliadas, con alrededor de 18 000 ha de plantaciones establecidas en los estados de Chiapas, Veracruz, Tabasco, Campeche y Quintana Roo (López y González, 2005; Conafor, 2011, 2013a); es una especie exótica, por lo que se desconocen los parámetros que afectan su crecimiento y productividad, cuando se planta en áreas de similares condiciones hidroclimatológicas. Al comparar la productividad de plantaciones comerciales de teca con 7 años de edad, en Ecuador registraron 153.10 m3 ha-1 y en México, 89.2 m3 ha-1 (SAF, 2009; Conafor, 2013a),
dicha variabilidad es altamente significativa. Zhou et al. (2012) mostraron que los suelos severamente ácidos y deficientes en nutrientes decrecen su crecimiento.
Por otro lado, existen factores abióticos que también limitan su crecimiento, como las altas precipitaciones, bajas temperaturas, pendiente del suelo superior a 50 %, altitud de las plantaciones y mal drenaje (Pérez y Kanninen, 2005; Upadhyay y Sankhayan, 2005; Watanabe et al., 2009; Salcedo et al., 2014).
El presente estudio planteó como hipótesis que la teca plantada en condiciones hidroclimatológicas idóneas, suelos con pH cercanos a la neutralidad, concentración de materia orgánica (MO) superior a 1 % y alta concentración de nitrógeno (N) en las hojas favorecen su crecimiento.
Esta investigación generó información actualizada sobre el comportamiento de T. grandis, lo cual corroboró que cambios significativos en las propiedades del suelo y disponibilidad de N, condicionó su crecimiento en el área estudiada. El objetivo del estudio fue medir la calidad del suelo en torno a sus propiedades básicas y concentración de N, como indicadores del crecimiento en plantaciones comerciales de teca a los 6 años, ubicadas en Nayarit, México.
Materiales y Métodos
El área de estudio
Se estudiaron tres plantaciones comerciales de teca (PCT): Cerritos 1, Cerritos 2 y El Mirador 2, establecidas en el municipio Ruíz, Nayarit, México en julio de 2008 (Figura 1). Las PCT en propiedad de la empresa Agroforestal Nayarita S.A. fueron manejadas bajo los lineamientos de la Conafor (Figura 2). El área de influencia de las PCT se caracteriza por tener un ambiente cálido subhúmedo con lluvias en verano, altitud de 25 m, precipitación anual de 1 496.7 mm (promedio histórico desde 1946 a 2016) y temperatura promedio anual de 23.5 °C (promedio histórico desde 1978 a 2016) (Figura 1) (Inegi, 2017).
Arriba = El Mirador 2 (21°54'28.4" N, 105°03'43.3" O, 41 msnm); Centro = Cerritos 1 (21°54'10.8" N, 105°03'29.2" O, 39 msnm); Abajo = Cerritos 2 (21°54'00.0"N, 105°03'27.7"O, 39 msnm) (INEGI, 2016).
Figura 1 Geolocalización de las plantaciones comerciales de teca (PCT).
Cerritos 1 (10.66 ha); b) Cerritos 2 (23.34 ha) y c) El Mirador 2 (19.95 ha).
Figura 2 Plantaciones comerciales de teca (PCT) bajo manejo silvícola.
Antes de establecer las PCT se había determinado que los suelos tenían pH moderadamente ácidos (5.3), MO < 0.5 %, bajos en concentración de N (< 0.02 %), fósforo disponible (P) (0.001 %), potasio (K) (< 3 %), manganeso (Mn) (0.0003 %), magnesio (Mg) (0.017 %) y cobre (Cu) (0.00004 %); medianamente alto en calcio (Ca) intercambiable (67 %), así como elevados en hierro (Fe) (> 0.06 %). A parir de lo anterior, 30 días antes de plantar se aplicaron a los suelos como correctivo: fertilizante de formulación 50 - 120 - 75 (NPK), 3 t ha-1 de hidróxido de Ca, 250 kg ha-1 de fosfato diamónico, 63 kg ha-1 de cloruro de potasio y 75 kg ha-1 de sulfato de potasio. Cuando las plántulas tuvieron 8 meses en vivero (~ 20 cm de altura y 8 mm de diámetro), se trasplantaron a los sitios definitivos bajo el sistema de marco real en disposición espacial de 3.5 × 3.5 m (918 plantas ha-1).
Se consideraron como tratamientos la posición dentro de los lotes de crecimientos.
Dendrometría y estereometría
En cada PCT se construyeron tres parcelas experimentales de 7 × 25.4 m (533.6 m2 muestreados por plantación), distribuidas al azar. Las variables dendrométricas y dasométricas fueron: (a) diámetro del árbol, a la altura del pecho (DAP), medido a 1.30 m desde la base del fuste con cinta diamétrica; y (b) altura total (h), medida aproximadamente a 15 m de distancia del árbol con un hipsómetro Haga. Se consideraron 25 árboles de cada unidad de muestreo, las mediciones se hicieron en julio de 2014 según las técnicas recomendadas por Arteaga y Castelán (2008).
El volumen de los árboles en pie se estimó a partir del área basal (AB), con la siguiente ecuación (1):
Donde:
AB = Área basal (m2)
D = Diámetro de ambos extremos de cada cilindro (m)
El volumen de árboles en pie se calculó mediante la siguiente expresión (2):
Donde:
V = Volumen del fuste (m3)
AB = Área basal (m2)
h = Altura (m)
Cm = Coeficiente mórfico de 0.5 (Arteaga y Castelán, 2008)
Para calcular el volumen de árboles derribados, se talaron tres de diferentes tamaños por parcela, se cubicó el fuste y el volumen se calculó según Smaliam (Cancino, 2006).
Donde:
V = Volumen de la troza (m3)
A b = Diámetro basal (mayor) de la troza (m)
A s = Diámetro en el extremo menor de la troza (m)
L = Longitud del tronco del solido L = L2 - L1 (m)
También se estimó el incremento medio anual (IMA) en altura y diámetro, el cual se obtuvo dividiendo el promedio obtenido de las variables mencionadas por la edad de la plantación:
Donde:
IMA = Incremento medio anual
DDV = Valores dendrométricos y estereométricos (cm, m, m3)
Se recolectaron muestras de suelo a 0-10 y 10- 30 cm en zig-zag en cada parcela de muestreo. El muestreo se llevó a cabo en julio de 2014. Las propiedades de los suelos se determinaron con base en la NOM-021-RECNAT-2000 (Semarnat, 2002): textura (Hidrómetro de Bouyoucos), densidad aparente (Da) (método del terrón), pH en agua (1:2), capacidad de intercambio catiónico (CIC) (Acetato de Amonio), conductividad eléctrica (CE) (conductimetría eléctrica), carbono orgánico (C %) (Shimadzu TOC 5050-A), y este se convirtió a MO multiplicando el porcentaje de C promedio en la MO (58 %), respectivamente. La concentración de N total se determinó por análisis elemental (analizador Leco TruSpec ( Micro), a partir de 2 mg de muestra tanto de biomasa como de suelo, y la relación C/N en suelo como lo indica su expresión.
Las diferencias de crecimiento, productividad y propiedades del suelo en las PCT se analizaron mediante la ANOVA. Las medias de cada variable fueron analizadas mediante gráficos P-P Plot, por lo cual tuvieron una distribución normal. Las pruebas de comparaciones de medias de Tukey se utilizaron para examinar las diferencias entre las medias de las variables estudiadas entre las PCT (P <0.05). El programa estadístico usado para todos los análisis fue SAS v9.0 (SAS Institute, 2009).
Resultados y Discusión
Crecimiento de la teca
Con base en que las PCT fueron manejadas de igual forma, la Figura 3 muestra el comportamiento dendrométrico y estereométrico de El Mirador 2, Cerritos 1 y Cerritos 2.
Los datos son medias de 75 repeticiones. Medias con distintas letras en cada barra (desviación estándar) son estadísticamente diferentes (Tukey, P < 0.05).
Figura 3 Comportamiento dendrométrico y estereométrico de las plantaciones comerciales de teca (PCT) a los 6 años en Nayarit, México.
La ANOVA mostró diferencias significativas en el DAP (P = 0.0061; Figura 3a), h (P = 0.0080; Figura 3b), AB (P = 0.0027; Figura 3c) y V (P = 0.0008; Figura 3d) promedio árbol entre las PCT muestreadas. La prueba de Tukey corroboró que El Mirador 2 fue la plantación que mayor DAP (50 %), h (45 %), AB (78 %) y V (80 %) tuvo en promedio árbol, con respecto a Cerritos 1, y esta fue la plantación de menor crecimiento. Igualmente, la PCT El Mirador 2 registró el más alto IMA dendrométrico (Figura 4a )b, productividad (Figura 4c) y concentración de N en la biomasa (Figura 4d) en comparación con Cerritos 1 y Cerritos 2, respectivamente. La productividad de El Mirador 2 fue 36.73 m3 ha-1 superior que la de Cerritos 1 (P <0.0001; Figura 4c). La mayor concentración de N se presentó en las hojas de las PCT (alrededor de 80 % de la biomasa aérea del árbol; P <0.0001), la cual fue para El Mirador, aproximadamente 10 % superior en cada componente de los árboles (Figura 4d).
IMAD = Incremento Medio Anual del Diámetro; IMAh = Incremento Medio Anual en Altura. Los datos son medias de 75 repeticiones. Medias con distintas letras en cada barra (desviación estándar) son estadísticamente diferentes (Tukey, P < 0.05).
Figura 4 Incremento medio anual (IMA), productividad y concentración de N en las plantaciones comerciales de teca (PCT) de 6 años en Nayarit, México.
Referente al comportamiento dasométrico e incrementos de PCT, Mollinedo et al. (2005) documentaron que la calidad de los sitios condiciona el crecimiento de T. grandis, ya que plantaciones de 3.6 años establecidas en Panamá registraron una altura promedio árbol de 13.43 m (h), IMAh de 1.81 m año-1 e IMAD de 1.99 cm año-1 en sitios de calidad baja; h de 15.38 m, IMAh de 2.77 m año-1 y el IMAD de 2.77 cm año-1 en los de calidad media; y h de 17.14 m, un IMAh de 3.72 m año-1 y el IMAD de 3.67 cm año-1 en los de calidad alta; valores comparables a El Mirador 2 y Cerritos 2. En cuanto a la productividad de PCT, la SAF (2009) citó rendimientos de 153.10 m3 ha-1 a los 7 años y la Conafor (2013ab) de 73.3 m3 ha-1 a los 6 años en México; este último, fue aproximadamente 14 % inferior a lo que se obtuvo en El Mirador 2. La productividad de Cerritos 2 y El Mirador 2, fueron similares a los registros en PCT de 10 años evaluadas por Derwisch et al. (2009) en Panamá.
Musálem (2007), Arteaga y Castelán (2008) y De Camino y Morales (2013) señalaron que el manejo silvícola de las plantaciones, los espaciamientos (árbol - árbol), los sistemas de plantación y la edad, pueden acelerar o desacelerar el crecimiento y productividad de la teca. Entre los 3 y 5 años, la progresión en crecimiento en altura es acelerada (3 a 15 m promedio árbol), lo que favorece rápidos incrementos en AB y V; aunque en edades superiores a los 15 años, dicha progresión se desacelera.
Se ha documentado que el N se concentra, principalmente, en las hojas de algunas plantas, lo cual propicia la formación de la biomasa derivada de su disponibilidad, ya que existe una correlación positiva del nutriente con el crecimiento de las especies vegetales (Salisbury y Ross 1994; Alcántar y Trejo, 2007; Shrawat et al., 2008; Salcedo et al., 2014; Balám-Che et al., 2015; Zhou et al., 2017). La concentración de N en hojas determinada en el presente estudio, es comparable con la indicada por Ypushima-Pinedo et al. (2014) en PCT de 9 años en Veracruz y Nayarit, México; al igual que con los valores de Murillo et al. (2015) en PCT de 3 a 18 años, ubicadas en Panamá.
Propiedades físicas y químicas del suelo
El presente estudio demostró que los suelos donde las PCT se desarrollaron mejor fueron los de textura franco arcillosa, Da entre 0.9 y 1 g cm3 (P <0.0001), CIC mayor a 37 cmol (+) kg-1 (P <0.0001), pH más cercano a la neutralidad (> 6 < 7; P <0.0001), MO > 1 % (P <0.0001), y relación C/N entre 15 y 30 de 0 - 10 y 10 - 30 cm (P <0.0001), lo cual se evidenció en El Mirador 2. La CE resultó estadísticamente similar entre las tres plantaciones (P = 0.0994) (Cuadro 1).
Cuadro 1 Características del suelo mineral de tres plantaciones comerciales de teca (PCT) en Nayarit, México.
| Plantación Cerritos 1 |
Plantación Cerritos 2 | Plantación El Mirador 2 |
||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Profundidad(cm) | 0-10 | 10-30 | 0-10 | 10-30 | 0-10 | 10-30 |
| Textura | Fa | Fr | Fr | |||
| Da (g cm³) | 0.87 c ± 0.02 | 1.14 a ± 0.01 | 0.95 b ± 0.03 | 1.12 a ± 0.01 | 0.99 b ± 0.05 | 1.13 a ± 0.01 |
| CIC (cmol (+) kg-1) | 28.70 e ± 0.004 | 28.13 f ± 0.02 | 38.85 a ± 0.01 | 38.07 b ± 0.03 | 37.80 c ± 0.02 | 37.06 d ± 0.004 |
| CE (dS m-1) | 0.06 a ± 0.002 | 0.05 a ± 0.01 | 0.04 a ± 0.003 | 0.04 a ± 0.01 | 0.05 a ± 0.004 | 0.05 a ± 0.01 |
| pH | 6.22 b ± 0.003 | 5.37 f ± 0.002 | 5.58 e ± 0.004 | 5.72 d ± 0.01 | 6.31 a ± 0.01 | 6.06 c ± 0.003 |
| MO (%) | 2.24 b ± 0.01 | 0.62 f ± 0.01 | 1.48 c ± 0.002 | 0.92 e ± 0.003 | 2.64 a ± 0.01 | 1.30 d ± 0.004 |
| C (%) | 1.29 b ± 0.002 | 0.35 e ± 0.18 | 0.86 c ± 0.30 | 0.53 d ± 0.003 | 1.53 a ± 0.03 | 1.12 b ± 0.11 |
| N (%) | 0.07 a ± 0.01 | 0.06 a ±0.001 | 0.06 a ± 0.01 | 0.05 a ± 0.004 | 0.05 a ± 0.003 | 0.07 a ± 0.01 |
| C/N | 18.53 b ± 0.09 | 5.87 f ± 0.08 | 14.32 d ± 1.04 | 10.68 e ± 2.01 | 30.65 a ± 0.11 | 15.98 c ± 1.13 |
Fa = Franco arenoso; Fr = Franco arcilloso. Las medias son derivadas de tres repeticiones. Media (± desviación estándar) con letras distintas en cada columna son estadísticamente diferentes (Tukey, P < 0.05).
Los suelos con textura franco arcillosa benefician el crecimiento y productividad de la teca, puesto que favorecen la infiltración y retención de agua en la época seca; lo cual coincide con lo propuesto por diferentes autores (Fonseca, 2004; De Camino y Morales, 2013; Salcedo et al., 2014; Ypushima-Pinedo et al., 2014; Chaturvedi y Raghubanshi, 2015), y se asemeja a la productividad del El Mirador 2. Suelos con Da > 1 g cm3 interfieren en la nutrición de la teca (raíces poco expandidas en el suelo), debido al aumento de los macroporos. Normalmente, los cambios de uso del suelo modifican la Da, y benefician la retención de MO y algunos nutrientes como el N, P y S (Balagopalan y Jose, 1997; Rodas, 2006). La teca tiene la particularidad de adaptarse a una gran variedad de suelos. Cuando el pH es muy ácido, desacelera su crecimiento y productividad (Fonseca, 2004; Zhou et al., 2012; De Camino y Morales, 2013). En este sentido, Mollinedo et al. (2005) obtuvieron mayor volumen de madera en suelos con pH > 5.5 en plantaciones de teca establecidas en Panamá; Watanabe et al. (2009) en suelos con pH entre 6.5 a 7.5 en África, y Chaturvedi y Raghubanshi (2015) en pH >7, cifras comparables con las que se registraron en la plantación El Mirador 2.
Los resultados de CIC obtenidos por Balám-Che et al. (2015) en plantaciones de México fueron inferiores a los suelos de El Mirador 2; por lo tanto, la textura franco arcilloso resultó determinante para la retención de cationes, lo que fomentó su fertilidad química y contribuyó al desarrollo de las PCT (Mollinedo et al., 2005; Salcedo-Pérez et al., 2005). La aplicación de enmiendas y fertilizantes propician el incremento en h y V de la teca en más de 50 %, aunque en sus primeros meses de crecimiento es baja la demanda de nutrientes; no obstante, la actividad de la planta es inversa conforme aumenta el tamaño de la copa en función de la edad, lo cual ocasiona el incremento de los depósitos de MO en los suelos (Fonseca, 2004; Suzuki et al., 2007; Ugalde, 2013; Balám-Che et al., 2015).
La concentración de N en los suelos analizados en el presente estudio fue inferior a la documentada por Chaturvedi y Raghubanshi (2015) en la India. La existencia de dicho nutriente es necesaria para el crecimiento microbiano, ya que estos degradan la MO; cuando la concentración de N es baja, la velocidad de descomposición de la MO disminuye. Al ocurrir lo anterior, la mineralización del C orgánico dependerá de la adición de fuentes alternativas de N (Ferrera y Alarcón, 2001; FAO, 2017). En la plantación El Mirador 2 se obtuvieron valores muy altos en la relación C/N (aproximadamente el doble que en Cerritos 1 y Cerritos 2), lo constituye un indicador de la baja concentración de MO en los suelos analizados. Cuando la relación C/N es superior a 14, indica que la descomposición de la MO es lenta, ya que los microorganismos inmovilizan el N y se impide su aprovechamiento por las plantas (Maycotte et al. 2011; Porta et al., 2014; Gamarra et al., 2018).
Conclusiones
Aunque las tres plantaciones se establecieron bajo las mismas condiciones hidroclimáticas y de manejo silvícola, la diferenciación del crecimiento es directamente proporcional a la calidad de los suelos y concentración de N en la biomasa de las hojas. Los mayores incrementos y productividad de la teca se presenta en suelos con el pH más cercano a la neutralidad (> 6 < 7), CIC > 30 cmol (+) kg-1, MO > 2.5 % de 0 - 10 cm y relación C/N > 15. También son preponderante las altas concentración de N en las hojas, representan 83 % de la biomasa aérea del árbol. El establecimiento exitoso de PCT en áreas tropicales exóticas requiere, entre otras cosas, de darle principal atención a la salud del suelo y al N disponible; de lo contrario, la productividad se afectará significativamente.
