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Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente

versión On-line ISSN 2007-4018versión impresa ISSN 2007-3828

Rev. Chapingo ser. cienc. for. ambient vol.23 no.1 Chapingo ene./abr. 2017

http://dx.doi.org/10.5154/r.rchscfa.2015.10.046 

Artículos

Supervivencia de plantas de Pinus leiophylla Schiede ex Schltdl. & Cham., al adicionar reservorios de agua al momento de trasplante en invernadero.

Abraham Palacios-Romero1 

Rodrigo Rodríguez-Laguna2  * 

Ramón Razo-Zárate2 

Joel Meza-Rangel2 

Francisco Prieto-García1 

M. de la Luz Hernández-Flores1 

1Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Ciudad del Conocimiento. Carretera Pachuca-Tulancingo km 4.5. C. P. 42184. Mineral de la Reforma, Hidalgo. México.

2Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Instituto de Ciencias Agropecuarias. Av. Universidad km 1, Ex-hacienda de Aquetzalpa. A. P. 32 C. P. 43600. Tulancingo, Hidalgo. México.

Resumen

En México se han puesto en marcha programas de reforestación que no logran buenos porcentajes de supervivencia, principalmente por el efecto de la sequía. Para mitigarlo deben generarse tecnologías que ayuden a las plantas a sobrevivir en los primeros años. Considerando lo anterior, el efecto de la adición de reservorios de agua al momento del trasplante se evaluó sobre la supervivencia, altura, diámetro y biomasa de plantas de Pinus leiophylla, bajo condiciones de sequía simulada en invernadero. Las plantas se evaluaron en un diseño experimental completamente al azar con cuatro tratamientos: Testigo, bloque de espuma fenólica de 231 cc, bloque de espuma fenólica de 308 cc e hidrogel hidratado (3 g) con agua potable. El análisis de supervivencia mostró diferencias significativas entre el testigo y el resto de los tratamientos (P = 0.000008). En la variable altura no se presentaron diferencias significativas. Con respecto al diámetro, se encontraron diferencias significativas en las semanas ocho (P = 0.013) y 12 (P = 0.002). La biomasa también fue estadísticamente diferente entre los tratamientos (P = 0.0001). La adición de espuma fenólica de célula abierta hidratada, al momento del trasplante, aumentó significativamente el tiempo de supervivencia y el diámetro de P. leiophylla en condiciones de sequía.

Palabras clave: espuma fenólica; hidrogel; resistencia a sequías; reforestación.

Introducción

Se estima que en México se han perdido más de 44 millones de hectáreas de bosques en los últimos 60 años (Velázquez, Durán, Mas, Bray, & Bocco, 2005). Ante esta situación se han puesto en marcha diversos programas de reforestación que no han logrado los resultados deseados, pues las plantas utilizadas mueren por diversas causas como son: nula preparación del terreno, pastoreo, competencia con la vegetación nativa, enfermedades e incendios; sin embargo, los factores que más inciden son la sequía y las fechas inapropiadas de plantación (Comisión Nacional Forestal [CONAFOR], Colegio de Postgraduados, & Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales [SEMARNAT], 2008).

El cambio climático ha modificado los patrones de lluvia prolongando las sequías y ocasionando que las plantas se expongan a un estrés hídrico mayor y supervivencia baja en campo (Hanjra & Qureshi, 2010). Algunas tecnologías que ayudan en la resistencia al estrés hídrico en diversas especies de interés comercial se han desarrollado (Barón, Barrera, Boada, & Rodríguez, 2007). Una de las tecnologías que más llama la atención es el uso de hidrogel, polímero capaz de absorber hasta 400 mL de agua por gramo seco (Ahmed, 2013). No obstante, se ha demostrado que la textura del suelo puede afectar el desempeño del hidrogel (Agaba et al., 2010), y la salinidad del agua puede disminuir la efectividad (Akhter et al., 2004). En contraste, otros autores afirman que la aplicación del polímero no aporta beneficios a las plantaciones (Farrell, Ang, & Rayner, 2013).

En ese sentido, la espuma fenólica de célula abierta se ha propuesto como alternativa; una resina sintética termoestable capaz de guardar más de 40 veces su propio peso en agua, sin sufrir deformación (Gardziella, Pilato, & Knop, 2000). Debido a la estructura física de la espuma, las raíces de las plantas pueden atravesarla y disponer del agua atrapada. Este tipo de espumas se usan en invernaderos hidropónicos y su efectividad como sustrato está ampliamente documentada (Bezerra et al., 2010; Chugh, Guha, & Rao, 2009; da Silva, Kager, de Moraes, & Gonçalves, 2012).

Pinus leiophylla Schiede ex Schltdl. & Cham. se encuentra en zonas de transición entre bosques naturales de Pinus y Quercus y zonas agropecuarias, por lo que cumple con la importante función de protección y amortiguamiento al bosque. La especie es valorada por su uso en la elaboración de postes, muebles y pasta de celulosa, además de ser fuente de leña y carbón vegetal para las comunidades e industrias rurales (Musálem & Martínez, 2003).

Considerando lo anterior, el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la adición de reservorios de agua sobre la supervivencia, crecimiento en altura y diámetro, y biomasa de plantas de P. leiophylla al momento del trasplante en condiciones de sequía simulada en invernadero.

Materiales y métodos

Diseño experimental

El ensayo se estableció en el invernadero del Instituto de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, ubicado en las coordenadas 20° 3’ 36.44” N y 98° 22’ 53.26” O. La planta de P. leiophylla, de un año de edad, se produjo en sistema tecnificado en charola de unicel de 77 cavidades y de 170 cc por cavidad. El sustrato utilizado fue peat moss, agrolita y vermiculita en relación 3:1:1, con 6 g de fertilizante de liberación lenta (ocho meses) de la marca Osmocote por cada litro de mezcla. Se seleccionaron plantas similares en altura (25 a 30 cm de altura) y diámetro en la base (3.5 mm), libres de enfermedades, con – partes del tallo lignificado y con fascículos y acículas completamente desarrollados. Los tratamientos aplicados al momento del trasplante se describen en el Cuadro 1.

Cuadro 1 Tratamientos de reservorios de agua, aplicados al momento de trasplante de Pinus leiophylla en invernadero. 

Tratamiento Descripción Colocación
T1 Testigo. Sin bloques de espuma fenólica La planta se colocó de manera tradicional
T2 Bloque de espuma fenólica hidratada de 3.3 x 7 x 10 cm y 231 cc de volumen seco El bloque se colocó a un costado del cepellón de la planta, a una profundidad de 7 cm por debajo de la superficie
T3 Bloque de espuma fenólica hidratada de 4.4 x 7 x 10 cm y 308 cc de volumen seco El bloque se colocó al costado del cepellón de la planta, a una profundidad de 7 cm por debajo de la superficie
T4 3 g de hidrogel hidratado El hidrogel se dispersó alrededor del cepellón, a una profundidad de 5 a 7 cm

Los individuos se trasplantaron a bolsas de plástico de 40 x 40 x 40 cm que contenían 30.6 L de tierra agrícola (23 % de humedad inicial, porosidad total de 56.5 %, capacidad de retención de agua disponible de 10.2 % y porosidad de aireación de 89.7 %). Las plantas se colocaron en el centro de las bolsas y los tratamientos se aplicaron alrededor del cepellón. La espuma fenólica hidratada se depositó de tal manera que tuviera la mayor superficie de contacto posible con el cepellón. Posteriormente, el llenado de las macetas se concluyó y la tierra se compactó ligeramente, eliminando terrones y piedras grandes. Las macetas se colocaron en un invernadero de 10 x 30 m de cubierta plástica con una temperatura interna que variaba de 10 °C en el momento más frío a 38 °C en el momento más caluroso, en el mes de noviembre del 2013. Las macetas se acomodaron de acuerdo con un diseño experimental completamente al azar. Cada tratamiento se formó por tres repeticiones de 20 plantas, obteniendo un total de 60 individuos por tratamiento y 240 plantas en el experimento. No se agregó agua durante el periodo de evaluación, con la finalidad de evaluar el aporte de humedad de las espumas fenólicas a la planta y valorar la supervivencia y demás variables en estudio.

Variables y análisis realizados

Las variables estudiadas fueron supervivencia, crecimiento en altura y diámetro e incremento en biomasa aérea y radical de la planta. La supervivencia se evaluó cada semana durante tres meses de manera visual. El individuo se consideró planta muerta cuando perdió la turgencia en la yema apical, cambió la coloración característica de la especie y presentó signos de marchitez en las hojas, de acuerdo con la metodología propuesta por Barchuk y Díaz (2000). El incremento en altura se midió con un flexómetro (Truper, México) y el del diámetro con un vernier digital (0.001 mm de precisión, Truper, México). La biomasa se evaluó con la metodología propuesta por Schlegel, Gayoso, y Guerra (2000), que consiste en obtener, por separado, el peso seco de la parte aérea y radical de las plantas que fueron muriendo en el transcurso del experimento; posteriormente, los valores se sumaron para obtener la biomasa total.

La supervivencia se analizó usando el estimador Kaplan- Meier (Sigala, González, & Jiménez, 2015), mientras que los datos de altura y diámetro se sometieron a un análisis de covarianza, utilizando el valor individual de altura inicial como covariable (Palacios et al., 2015). Los datos de biomasa aérea, radical y total se sometieron a un análisis de varianza tradicional. Las variables que presentaron diferencias estadísticas significativas (P ≤ 0.05) se sometieron a la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey.

Resultados y discusión

Supervivencia de P. Leiophylla

El análisis de supervivencia, usando el estimador Kaplan-Meier, mostró una diferencia altamente significativa entre el testigo y los otros tratamientos (P = 0.000008) (Figura 1). Estos resultados son similares a los reportados por Agaba et al. (2010) y Orikiriza et al. (2013), quienes adicionaron hidrogel como reservorio de agua en otras especies arbóreas y concluyeron que el tiempo de supervivencia incrementó. El Cuadro 2 muestra una comparación entre dichos estudios.

Figura 1 Supervivencia de plantas de Pinus leiophylla con distintos tratamientos de reservorios de agua. 

Cuadro 2 Supervivencia de distintas especies arbóreas al aplicar reservorios de agua al momento del trasplante. 

Autores Especie estudiada Días de supervivencia
Testigo Hidrogel Espuma fenólica
Agaba et al. (2010) Eucalyptus grandis W. Mill ex Maiden 24 40 -
Grevillea robusta A. Cunn. ex R. Br. 27 74 -
Maesopsis eminii Engl. 21 91 -
Melia volkensii Gürke 50 90 -
Pinus caribaea Morelet 32 59 -
Terminalia superba Engl. & Diels 21 76 -
Azadirachta indica A. Juss. 23 65 -
Araucaria cunninghamii Aiton ex D. Don 84 145 -
E. citriodora Hook. 42 50 -
Orikiriza et al. (2013) P. sylvestris L. 34 51 -
Picea abies (L.) H. Karst. 32 40 -
Fagus sylvatica L. 30 33 -
Presente estudio Pinus leiophylla Schiede ex Schltdl. & Cham. 35 56 56

La Figura 2 presenta la supervivencia de P. leiophylla bajo distintos tratamientos en un periodo de 12 semanas. En la figura se aprecia que todas las plantas (100 %) de los cuatro tratamientos supervivieron durante las primeras tres semanas, por lo que se pueden descartar errores durante el trasplante. A partir de la cuarta semana, la supervivencia de las plantas en el tratamiento testigo disminuyó 23 %, en los tratamientos de espuma fenólica disminuyó 8 %, mientras que el tratamiento con hidrogel mantuvo 100 % de las plantas hasta la quinta semana. En esta misma semana, la supervivencia del testigo fue 50 %, mientras que el resto de los grupos registró un descenso rápido en la curva de supervivencia, después de la sexta semana.

Figura 2 Supervivencia de plantas de Pinus leiophylla con distintos tratamientos de reservorios de agua. 

A los dos meses del inicio del experimento, el testigo fue estadísticamente diferente (P = 0.000008) con el resto de los tratamientos al tener sólo 8 % de supervivencia, mientras que el hidrogel tenía 45 % y los tratamientos con espuma fenólica de 231 cc y 308 cc tenían 52 y 62 % de supervivencia, respectivamente (Cuadro 3).

Cuadro 3 Supervivencia semanal de Pinus leiophylla bajo distintos tratamientos de reservorios de agua. 

Treatment Supervivencia semanal (%)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Testigo 100.0 a 100.0 a 100.0 a 76.7 a 51.7 b 43.3 b 19.7 b 8.3 b 3.3 a 3.3 a 3.3 a 1.7 a
Espuma fenólica (231 cc) 100.0 a 100.0 a 100.0 a 92.0 a 88.0 a 88.0 a 75.0 a 52.0 a 32.0 a 15.0 a 10.0 a 5.0 a
Espuma fenólica (308 cc) 100.0 a 100.0 a 100.0 a 92.0 a 90.0 a 87.0 a 78.0 a 62.0 a 40.0 a 20.0 a 17.0 a 13.0 a
Hidrogel hidratado (3 g) 100.0 a 100.0 a 100.0 a 100.0 a 100.0 a 91.7 a 45.0 a 45.0 a 20.0 a 13.3 a 11.6 a 8.3 a

*Valores en la misma columna seguidos con letra diferente indican diferencias estadísticas significativas de acuerdo con el estimador Kaplan-Meier (P = 0.000008).

El tiempo de supervivencia se prolonga 30 días al colocar un bloque de espuma fenólica hidratada de 308 cc de volumen. En una plantación a cielo abierto existe la posibilidad de que en dicho periodo llueva, de tal forma que la planta recupere la turgencia y el bloque de espuma fenólica se hidrate nuevamente. Al-Humaid y Moftah (2007) también reportaron que la adición de hidrogel incrementó la supervivencia hasta dos meses en individuos de Conocarpus erectus L. En el presente estudio, la espuma fenólica de 308 cc mantuvo 62 % de las plantas de P. leiophylla vivas hasta por 60 días después del trasplante, mientras que el hidrogel mantuvo 45 %; por tanto, la espuma es una opción más para mitigar los efectos de las sequías prolongadas en los primeros meses después del trasplante.

Los tiempos de supervivencia son similares a los reportados por Agaba et al. (2010) y Orikiriza et al. (2013) en otras especies arbóreas (Cuadro 2). Cabe aclarar que ellos regaron las plantas a capacidad de campo antes de someterlas a condiciones de sequía y aplicaron riegos para asegurar el establecimiento. Otro estudio realizado por da Silva et al. (2012) confirma que si el tamaño del bloque de espuma fenólica incrementa, la supervivencia en plántulas de híbridos de Eucalyptus urophylla S.T. Blake y E. resinifera Sm. también aumenta.

Esto concuerda con lo encontrado en el presente estudio, ya que el tratamiento de espuma fenólica de 308 cc presentó 10 % más de supervivencia que el de 231 cc.

Incremento en altura, diámetro y biomasa de Pinus leiophylla

El análisis de covarianza mostró que no existen diferencias significativas entre los tratamientos respecto al incremento en altura a las ocho (P = 0.250) y 12 semanas (P = 0.135) (Cuadro 4). Chirino, Vilagrosa, y Vallejo (2011) reportaron resultados similares y los atribuyeron a las condiciones de sequía. La evaluación se hizo en la semana ocho, debido a que la mayoría de las plantas de los distintos tratamientos mantuvieron alrededor de 50 % de supervivencia, y en la semana 12, porque casi el total de las plantas habían muerto.

Table 4 Analysis of covariance for the variables height and diameter with water reservoir treatments in Pinus leiophylla. 

Variable Semana después de trasplante Cuadrados medios Pr > F
Tratamiento (3)* Error (235)*
Altura 8 7.77 5.63 0.250
Altura 12 10.44 5.58 0.135
Diámetro 8 1.68 0.45 0.013
Diámetro 12 2.33 0.46 0.002

*En paréntesis se presentan los grados de libertad correspondientes a cada fuente de variación.

Respecto al diámetro, el análisis de covarianza mostró diferencias significativas entre los tratamientos a las ocho (P = 0.013) y 12 semanas (P = 0.002). El Cuadro 5 muestra el crecimiento en el diámetro de las plantas de P. leiophylla bajo los cuatro tratamientos de evaluación. El tratamiento testigo tuvo el menor diámetro (3.9 mm), mientras que el incremento de esta variable en los tratamientos de espuma fenólica e hidrogel fue similar. Estos resultados concuerdan con lo reportado por De la O-Quezada, Ojeda-Barrios, Hernández- Rodríguez, Sánchez-Chávez, y Martínez-Tellez (2011), quienes indican que, en condiciones de estrés hídrico, las plántulas de nogal se ven afectadas principalmente en el incremento del diámetro.

Cuadro 5 Variación en diámetro de Pinus leiophylla en diferentes semanas de evaluación. 

Tratamiento Diámetro medio en la semana 8 (mm) Diámetro medio en la semana 12 (mm)
Testigo 3.92 b 3.96 b
Espuma fenólica (231 cc) 4.21 a 4.31 a
Espuma fenólica (308 cc) 4.04 a 4.20 a
Hidrogel hidratado (3 g) 4.29 a 4.44 a

Valores en la misma columna seguidos con letra diferente indican diferencias estadísticas significativas de acuerdo con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05).

El Cuadro 6 muestra el análisis de varianza de la biomasa aérea, radical y total con diferencias estadísticas significativas (P ≤ 0.05) entre los tratamientos. Por otra parte, la Figura 3 presenta una comparación gráfica de la biomasa de P. leiophylla bajo los distintos tratamientos. El tratamiento testigo tuvo la mayor biomasa radical (0.99 g). En la biomasa total, la diferencia entre los valores extremos fue de 0.78 g, que corresponden a los tratamientos testigo y con hidrogel. En las plantas con espuma fenólica se perdió parte de las raíces al momento de extraer el sistema radical, debido a que éstas atravesaron la espuma y fue imposible separarlas de ella, error que no se consideró en el pesado. También es importante mencionar que, de acuerdo con Cornejo y Emmingham (2003), los resultados pueden atribuirse a que las evaluaciones se realizaron durante la estación fría y en un periodo corto (12 semanas), pues el incremento en biomasa durante la estación fría en condiciones de invernadero no se ve influenciado por el estrés hídrico.

Cuadro 6 Análisis de varianza para las variables biomasa radicular, aérea y total de Pinus leiophylla con tratamientos de reservorios de agua. 

Variable Cuadrados medios Pr > F
Tratamiento (3)* Error (236)*
Biomasa radicular 0.857 0.100 0.0001
Biomasa aérea 3.954 0.625 0.0004
Biomasa total 8.035 1.016 0.0001

*En paréntesis se muestran los grados de libertad correspondientes a cada fuente de variación.

Figura 3 Biomasa de plantas de P. leiophylla bajo distintos tratamientos de reservorios de agua. Barras con misma trama y letra diferente indican diferencias estadísticas significativas de acuerdo con la prueba de Tukey (P ≤ 0.05). 

Conclusiones

La adición de espuma fenólica de célula abierta hidratada, al momento del trasplante de plantas de P. leiophylla, incrementó significativamente el tiempo de supervivencia en condiciones de sequía simulada en invernadero hasta 63 días respecto al testigo (35 días) y plantas con hidrogel hidratado (49 días). También se apreció un incremento significativo en el diámetro de hasta 0.35 mm con respecto al testigo; las diferencias en la variable altura fueron nulas. Este tipo de estudios da la pauta para continuar la investigación y posible aplicación de un nuevo reservorio de agua en condiciones diferentes a las de invernadero que ayude a mitigar los efectos de la sequía, aumentar la supervivencia y mejorar el establecimiento de plantas de pino.

References

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Recibido: 15 de Octubre de 2015; Aprobado: 04 de Octubre de 2016

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