Generación de concentraciones críticas nutrimentales y normas DRIS

Procedimiento de muestreo

Se hizo un muestreo dirigido a seleccionar una serie de árboles individuales (74) cn la intención de cubrir la mayor parte del área de distribución natural de la especie en México (^{Pennington y Sarukhán, 1998}; ^{Conabio, 2017}), los cuales quedaron, finalmente, establecidos en los estados de Veracruz, Puebla, Tabasco, Chiapas, Campeche, Quintana Roo y Yucatán. Los individuos seleccionados eran ejemplares sanos, sin daños mecánicos, ni bifurcaciones, dominantes y codominantes, libres de fructificación excesiva; se ubicaron en la categoría diamétrica de 15 a 19 cm iniciales o medio turno y en sitios de fácil acceso para su control.

Variables evaluadas

La variable respuesta evaluada fue el incremento en diámetro normal (diámetro a 1.3 m sobre el nivel del suelo, en un período de evaluación de 7 meses) y se calculó mediante la sustracción del diámetro normal medido en julio del 2017, al diámetro normal medido en enero del 2018, para cada uno de los 74 árboles.

El diámetro normal se registró con cinta diamétrica (Forestry Suppliers 20FT) y se marcó con tinta indeleble su huella sobre la circunferencia del fuste. La altura del árbol se determinó con una pistola Haga W-Germany y el método de medición desarrollado por ^{López (2005)}. Las coordenadas geográficas a la base del árbol se fijaron cono un GPS Garmin Venture Cx. Cada árbol se marcó con el número consecutivo correspondiente, con pintura fosforescente para su posterior identificación y remedición.

Remedición de los árboles

Al cabo de siete meses posteriores a la medición inicial de los árboles, se remidieron las mismas variables. Además, de cada individuo se recolectó una muestra de 30 foliolos, conforme a lo indicado por ^{Wells y Allen (1985)}.

El material recolectado se transportó en recipientes (neveras) con hielo al laboratorio Salvador Alcalde Blanco del Colegio de Postgraduados, donde se determinó la concentración foliar de N, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Fe, Mn y Zn por árbol. El N se obtuvo mediante el método micro-Kjeldahl, y el resto de los nutrimentos a partir de una digestión con ácidos sulfúrico, perclórico y nítrico; posteriormente, se tomó una alicuota de esta que se analizó con un espectrofotómetro de plasma inductivamente acoplado (ICP-AES) (VARIAN 725-ESI).

Análisis de datos

Los datos se analizaron con la metodología descrita por ^{Beaufils y Sumner (1976)}, para la elaboración de normas DRIS y concentraciones críticas (^{Walworth y Sumner, 1987}). Para las del segundo tipo, se subdividió el total de 74 observaciones en dos subgrupos: de alto rendimiento (16 %) y de bajo rendimiento (74 %) (^{Medina y Medina 1992}). Tales concentraciones para la especie de interés en edad de medio turno correspondieron a las medias de cada nutrimento en los árboles de alto rendimiento. Las normas DRIS consistieron en los cocientes de las concentraciones de los nutrimentos en la misma subpoblación. A cada cociente se le determinó su media y su coeficiente de variación.

Validación de las concentraciones críticas y normas DRIS generadas

Descripción de la parcela experimental

Para validar los conjuntos de concentraciones críticas y normas DRIS, se escogió una plantación de C. odorata con una superficie de siete hectáreas (Figura 1). La plantación tiene 10 años de edad, un espaciamiento de 4 × 3 m, categorías diamétricas entre 15 y 20 cm, suelo aluvial y pendiente < a 5 %.

Figura 1 Ubicación de la parcela experimental de Cedrela odorata L. en Villa Lázaro Cárdenas, municipio Venustiano Carranza, Puebla. 

Diagnóstico de la condición nutrimental de la parcela experimental

Con base en la homogeneidad del área experimental (superficie plana y árboles coetáneos), el diagnóstico nutrimental inicial se hizo a partir de tres muestras foliares procedentes de tres árboles distribuidos aleatoriamente en el área experimental, las cuales se recolectaron conforme al protocolo de ^{Wells y Allen (1985)}, para muestreos foliares de árboles forestales con fines de análisis químicos. Las muestras se enviaron al laboratorio Salvador Alcalde Blanco del Colegio de Postgraduados donde se analizaron los elementos antes mencionados con las metodologías ya descritas.

Además, se hizo un muestreo de suelos del área de estudio, en el que se obtuvieron nueve submuestras a una profundidad entre 0 y 30 cm, a partir de las cuales se conformaron tres muestras compuestas. En laboratorio se determinó el pH, conductividad eléctrica (CE), materia orgánica (MO) y capacidad de intercambio catiónico (CIC), así como las concentraciones de N, P, K, Ca, Mg, Mn, Fe, B, Cu y Zn. Con base en estos resultados se definió la fertilidad general del sitio experimental y los tratamientos que se deben aplicar.

Diseño experimental

Se seleccionó un diseño experimental completamente al azar con arreglo factorial de los tratamientos, en el cual la unidad experimental estuvo constituida por un árbol, en la categoría diamétrica de 15 a 19 cm de diámetro normal y 12 m de altura, aproximadamente. Cada tratamiento se replicó cinco veces y los factores probados fueron P y K, con tres niveles (dosis) de P y cuatro de K, lo que dio un total de 12 tratamientos.

La variable repuesta fue el incremento en diámetro normal y el modelo estadístico utilizado:

Donde:

i=1,2,3 Número de niveles del factor A (fósforo)

j=1,2,3 Número de niveles del factor B (potasio)

ij= Valor de la variable respuesta correspondiente al nivel i del factor A; nivel j del factor B

µ= Media general

Ai= Efecto del nivel i de A

Bj= Efecto del nivel j de B

ABij= Interacción de los factores A y B

Ԑij= Error experimental correspondiente al nivel i del factor A, nivel j del factor B

Debe cumplirse que Ԑij∼NIID(0, σ 2)

Para asignar los tratamientos a las unidades experimentales, se corrió una aleatorización mediante el software R (^{The R Project, 2017}).

Tratamientos aplicados

Los 12 tratamientos de fertilización resultantes de la combinación de los niveles de P y K (Cuadro 1) se aplicaron a las unidades experimentales previamente seleccionadas.

De forma adicional a los 12 tratamientos, se estableció un tratamiento sin fertilización (testigo absoluto). A cada una de las unidades experimentales, excepto los testigos absolutos, se le aplicó N en forma de urea comercial, a razón de 600 g por árbol y 100 mL de microelementos en la presentación comercial llamada “sagaquel combi” (Fe=3.1 %, Zn=4.05 %, B=0.05 %, Cu=0.04 %, Co=0.002 %, Mn=0.25 %, Mo=0.005 %). Estos materiales fertilizantes se suministraron para asegurar la ausencia de deficiencias de dichos nutrimentos en todo el experimento. Su adición, y la de los tratamientos con P y K se hizo en ocho hoyos de 30 cm de profundidad en el suelo, a una distancia de 1 m de la base de cada árbol.

Al momento de aplicar los tratamientos, se eliminaron las malezas con el uso de un herbicida sistémico a base de glifosato, el cual se aplicó en un radio de 2 m alrededor de cada árbol, se incluyeron los testigos absolutos; esto evitó el consumo de nutrimentos por las malezas.

Variables respuesta

A cada unidad experimental se le midió el diámetro a 1.30 m sobre el nivel del suelo. La primera medición se realizó el 22 de octubre del 2017 y la segunda el 22 de octubre del 2018. A partir de estas mediciones, se obtuvo el incremento de diámetro anual (cm año^-1).

En septiembre del 2018 se recolectó una muestra foliar de tres unidades experimentales por tratamiento, según las recomendaciones de ^{Wells y Allen (1985)}. Las muestras se prepararon para su análisis en el laboratorio Salvador Alcalde Blanco del Colegio de Postgraduados, donde se determinó N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, B y Zn, por los métodos mencionados anteriormente.

Verificación de las concentraciones críticas y normas DRIS en campo

De acuerdo al Cuadro 7, al aplicar al experimento de fertilización las concentraciones críticas en el presente estudio, el testigo absoluto presentó deficiencias de N, P, K y Mg; sin embargo, el nutrimento más deficiente fue K y el incremento de diámetro a la altura del pecho (IDAP) fue de 0.25 cm. Con base en este diagnóstico, se seleccionó un segundo tratamiento del experimento de fertilización (Cuadro 7), el cual aportó 600 g de sulfato de potasio y 600 g de urea. El análisis foliar indicó que su adición provocó un aumento de las concentraciones foliares de N y K. Al aplicar a este tratamiento las concentraciones críticas generadas, K resultó aún el nutrimento más deficiente, pero se contrarrestó la deficiencia de N; además aumentó el IDAP de 0.25 cm a 1.27 cm; es decir, se tuvo un aumento cinco veces superior al del testigo absoluto. Este incremento significa que las concentraciones críticas desarrolladas en el presente estudio predijeron correctamente el estado nutrimental del testigo absoluto.

A partir del diagnóstico del segundo tratamiento (Cuadro 7), se suministró un tercer tratamiento correspondiente a una mayor dosis de sulfato de potasio (1 340 g árbol^-1), pero se mantuvo el nivel de fertilización con N (Cuadro 7).

Aun cuando la aplicación de sulfato de potasio y urea en el tratamiento tres no se manifestó en incrementos de las concentraciones de esos nutrimentos, el IDAP disminuyó ligeramente con respecto al tratamiento dos (de 1.27 cm año^-1 a 1.10 cm año^-1). Es probable que esta ligera disminución de IDAP sea resultado de que el diagnóstico del tratamiento dos no se atendió estrictamente, ya que debió utilizarse, además de K (sulfato de potasio), una dosis de P (ácido fosfórico). Dicha respuesta de los árboles ratifica que el conjunto de concentraciones críticas generado predijo correctamente el estado nutrimental del tratamiento dos (Cuadro 7).

Para atender, al menos parcialmente el diagnóstico del tratamiento tres, se implementó el tratamiento cuatro que incluyó 390 g de ácido fosfórico (P) y 2 000 g de sulfato de potasio (K); mientras se mantuvo el mismo nivel de N (600 g de urea), cuando su dosis debió incrementarse según el diagnóstico del tratamiento tres. Tampoco fue posible subsanar la deficiencia del Mg diagnosticada en este último, ya que el experimento no incluyó la aplicación de Mg. Dado que dicho tratamiento fue incapaz de satisfacer la deficiencia fuerte de K, así como las de N, P y Mg, el rendimiento disminuyó ligeramente, con respecto al tratamiento tres (de 1.10 a 1.03 cm año^-1).

En el tratamiento dos (Cuadro 7), al subsanar el K, que fue el más deficiente, se logró tener su mayor concentración foliar, a la vez que se obtuvo el más alto IDAP, lo que demuestra de manera consistente que las concentraciones críticas generadas son efectivas.

Al verificar las efectividad de las normas DRIS, con los índices DRIS del testigo absoluto o tratamiento uno (Cuadro 8), se determinó que el elemento más deficiente fue el K (menor índice DRIS; -27.09), seguido del N (-5.74), Mg (-3.52) y P (-1.56) (Cuadro 8); por lo que al adicionar el sulfato de potasio (tratamiento 2) y 600 g de urea se redujo el índice del K (-15.91) y satisfacer la deficiencia del N (0.24), a lo que el árbol reaccionó incrementando la concentración foliar de ambos y el IDAP de 0.25 a 1.27 cm.año^-1. Lo anterior indica que las normas DRIS generadas en el presente estudio predijeron correctamente el estado nutrimental del tratamiento uno.

En el tratamiento 3 (Cuadro 8) se aplicaron los nutrimentos diagnosticados como deficientes en el tratamiento dos, manteniéndose el nivel de aplicación de 600 g de urea (N), sin mejorar el índice DRIS de K, pero sí el de P; además, apareció una deficiencia importante de Mg, nutrimento que no se manejó en el experimento de fertilización, lo que condujo a una disminución del rendimiento, con respecto al tratamiento dos.

Con base en la información del Cuadro 8, el valor más alto del índice DRIS de K (-15.91) correspondió al mayor IDAP (tratamiento 2), lo que puede significar que el K es el nutrimento más deficiente, como lo diagnosticó la norma DRIS generada en este estudio. Con esos resultados, es posible aseverar que el conjunto de normas DRIS desarrollado en el presente trabajo predice correctamente el estado nutrimental de árboles de C. odorata de medio turno.

A partir del proceso de verificación de las normas DRIS en el sitio de plantación, el nutrimento más deficiente fue el K, también se presentan deficiencias de P, Mg y N. Por otro lado, en el sitio de estudio existen condiciones del suelo que limitan la disponibilidad de algunos nutrimentos, especialmente P y K. Aparentemente, ocurre un efecto de antagonismo entre el N y el K, mismos que en el suelo compiten por sitios de adsorción (^{Mengel y Kirkby, 1982}), lo cual provoca lixiviación de uno de ellos, o de ambos.