Variables evaluadas

Al inicio (16 meses de la planta) y final del experimento (27 meses de edad de la planta) se determinó la altura, el diámetro y la presencia o ausencia de hojas secundarias. Además, se contabilizó el número de ramas y se midió la longitud inicial de la raíz utilizando una regla graduada (mm) y un vernier digital marca Mitutoyo (aproximación en mm). La diferencia entre los valores iniciales y finales de las variables de crecimiento se consideró como el incremento en cada una de estas. El porcentaje de hojas secundarias se calculó con la proporción de plantas con hojas secundarias y se utilizó un valor promedio por parcela. Igualmente, al inicio y final del experimento se muestrearon 40 plantas de cada procedencia y tratamiento, separando la parte aérea (tallo, hojas y ramas) y la raíz, para determinar la biomasa. El sistema radical se lavó cuidadosamente; posteriormente, la parte aérea y la raíz se depositaron por separado en bolsas de papel y se colocaron en una estufa de secado a 70 °C hasta alcanzar peso constante. De la parte aérea se separaron las acículas de las ramillas y se pesaron por separado en una balanza analítica.

Análisis estadístico

Se realizó un análisis de varianza en conjunto de las dos condiciones de humedad con el procedimiento MIXED de SAS versión 9.0 (^{Statistical Analysis System [SAS Institute Inc. ], 2003}). Para las variables en las que se usaron los datos individuales por planta se utilizó el siguiente modelo lineal, que corresponde a un diseño experimental en parcelas divididas:

Yijklm = µ + Si + Bj(i) + Ek + SEik + BEj(i)k + Pl(k) + SPil(k) + BPj(i)l(k) + eijklm

Un modelo similar reducido (i. e., sin incluir el error de muestreo dentro de las parcelas) se utilizó para el porcentaje de hojas secundarias, ya que los valores se obtuvieron por parcela.

La separación de medias se hizo mediante comparaciones directas entre pares de medias con el procedimiento MIXED de SAS (2003); en todos los análisis se consideró un nivel de significancia de P < 0.05.

Respuesta de las variables morfológicas ante el déficit hídrico

Las variables incremento en altura y en diámetro, la longitud de raíz y el número de ramas mostraron diferencias significativas (P = 0.0001) entre los tratamientos de riego y sequía (Cuadro 2). A nivel de especies solo se encontraron diferencias significativas (P < 0.05) en el incremento en diámetro y en el número de ramas. A nivel de procedencias hubo diferencias significativas (P < 0.05) en el incremento en altura y diámetro, longitud de raíz y porcentaje de plantas con hojas secundarias. La interacción de los niveles de humedad con especie resultó no significativa (P > 0.05) salvo en el porcentaje de hojas secundarias. Por otra parte, la interacción tratamiento*procedencia tuvo efecto significativo (P < 0.001) solo en las variables altura y diámetro.

El tratamiento de sequía influyó negativamente en el crecimiento de las plantas; las variables incremento de altura, diámetro, longitud de raíz y número total de ramas fueron menores en 20, 46, 30 y 31 %, respectivamente, en comparación con el testigo de riego normal (Cuadro 3). El incremento en altura fue menos afectado, debido probablemente a que se aplicó una sequía en verano y otoño, la cual afectaría los brotes del año siguiente pero no los medidos en el 2018 (^{Dobbertin et al., 2010}; ^{Michelot, Brénda, Damesin, & Dufrêne, 2012}).

Con respecto a las plantas de riego, las variables incremento en altura y diámetro, longitud de raíz y número de ramas de P. cembroides en sequía fueron menores 33, 45, 30 y 23 %, respectivamente, mientras que en P. orizabensis, estas mismas variables lo fueron en 25, 47, 31 y 40 %, respectivamente (Cuadro 3). El crecimiento en diámetro fue mayor en P. cembroides en ambos tratamientos. Esta especie tuvo el mayor crecimiento en riego, pero tuvo también la mayor reducción en la altura por efectos de la sequía que en P. orizabensis, aunque en esta última, el efecto negativo en el número de ramas fue mayor. Estas reducciones en el crecimiento ocurren por el declive de la fotosíntesis (^{Matías & Jump, 2012}).

Las variables de crecimiento mostraron diferencias significativas (P < 0.05) entre las procedencias en cada tratamiento (Cuadro 4). Las de mayor crecimiento en altura en riego y sequía fueron Santiago de Anaya (la de mayor aridez de P. cembroides) y El Carmen (la de mayor elevación de P. orizabensis). Igualmente, las procedencias de mayor incremento en diámetro en riego fueron Santiago de Anaya y El Carmen, mientras que, en condiciones de sequía fue Santiago de Anaya. Con respecto a la longitud de raíz, el crecimiento en sequía se vio limitado principalmente en Colón (36 %), comparado con el de riego, mientras que Santiago de Anaya fue la procedencia menos afectada (22 %).

La limitación del crecimiento en estos piñoneros por efectos del déficit hídrico era prevista como lo ocurrido en Larix decidua Mill., Pinus nigra J. F. Arnold y Pseudotsuga menziesii Mirb. var. menziesii (^{Eilmann & Rigling, 2012}), la cual fue adjudicada al cierre de estomas y a un fallo hidráulico que afecta la absorción de carbono y la fotosíntesis de las plantas (^{Ripullone, Guerrieri, Nole, Magnani, & Borguetti, 2007}).

Respuesta de las variables de acumulación de biomasa al déficit hídrico

Existieron diferencias significativas (P < 0.001) entre tratamientos en todas las variables de biomasa y en la relación peso seco aéreo/peso seco de raíz (Cuadro 5). En la interacción especie*nivel de humedad solo se encontraron diferencias significativas (P = 0.0019) en la biomasa de raíz. En los niveles de humedad*procedencia únicamente hubo interacción significativa en la biomasa del tallo (P = 0.08) y de la raíz (P = 0.0253).

El estrés hídrico impuesto limitó la biomasa en ambas especies (Cuadro 6). En P. cembroides, la sequía afectó negativamente la biomasa aérea, de tallo, acículas, ramas y raíz en 32, 44, 24, 27 y 51 %, respectivamente, mientras que en P. orizabensis se vio afectada en 34, 42, 28, 41, y 49 %, respectivamente, en comparación con los datos obtenidos en riego.

Habitualmente, el estrés hídrico aumenta la biomasa radical a expensas de la biomasa aérea; se ha especulado que esto sucede para que la planta acceda a las fuentes de agua más profundas (^{Matías, González-Díaz, & Jump, 2014}). La relación de biomasa área/biomasa radical aumentó 34 % en el tratamiento de sequía; este mismo fenómeno fue reportado en un experimento con Pinus pinea L. (piñonero europeo, ^{Villar et al., 2013}), donde el tallo creció a expensas de la raíz. Aunque P. cembroides tuvo el mayor aumento de esta relación (39 % vs. 29 %), este pino obtuvo menor relación biomasa aérea/raíz y mayor biomasa radical que P. orizabensis en ambos tratamientos de humedad, lo cual implica que P. cembroides tenga mayor resistencia a la sequía.

Las poblaciones que mostraron mayor acumulación de biomasa en tallo, tanto en riego como en sequía, fueron Cadereyta y Santiago de Anaya de P. cembroides (Cuadro 7) y El Carmen de P. orizabensis (diferente en 19 % con P < 0.10), a pesar de que tuvieron mayor disminución de biomasa que el resto de las procedencias al estar bajo déficit hídrico. Las procedencias que acumularon mayor biomasa en raíz, tanto en riego como en déficit hídrico, fueron Cadereyta y Santiago de Anaya. De las seis procedencias probadas, Cadereyta es la de mayor elevación y la de mayor precipitación, mientras que Santiago de Anaya es la de menor elevación y la de mayor temperatura.

P. cembroides tuvo mayor biomasa radical, lo que sugiere mayor adaptación a la sequía que P. orizabensis. Por otra parte, P. cembroides disminuyó el porcentaje de plantas con hojas secundarias al pasar de riego normal a deficiente; es decir, cambió su desarrollo quizá con la finalidad de ahorrar agua. La acumulación de biomasa de raíz en el tratamiento de sequía de Santiago de Anaya de P. cembroides y El Carmen de P. orizabensis (19 % más) explica parcialmente que las procedencias de cada especie fueron más sobresalientes en las variables de crecimiento. Las plantas con mayor sistema radical son más resistentes al estrés hídrico (^{Simeonova & Hans, 2011}). No se encontró asociación de la ubicación geográfica o alguna variable climática con el desempeño de las procedencias, salvo que las poblaciones de lugares más cálidos (en general las de P. cembroides) tuvieron más diámetro de la base de los tallos. Esta variable presentó correlaciones positivas con la temperatura media anual (r = 0.78, P = 0.066) y la temperatura media del mes más frío (r = 0.82, P = 0.042) o la suma de días con temperaturas >5 °C (r = 0.78, P = 0.067).

Para no mezclar genotipos de estas dos especies alopátricas en sus áreas de distribución, es importante seleccionar la procedencia adecuada si se requiere reforestar sitios limitativos como los perturbados o un ambiente más seco como ha sido pronosticado (^{Sáenz-Romero, 2011}). La selección de las procedencias es aún más importante si se considera que la resistencia del déficit hídrico difiere entre especies (^{Eilmann & Rigling, 2012}); por ejemplo, la inhibición de crecimiento, así como de biomasa, fue menor que la reportada en P. leiophylla Schiede ex Schltdl. & Cham. (^{Martínez et al., 2002}), probablemente porque el estrés hídrico impuesto fue relativamente mayor para esta especie, la cual habita lugares menos xéricos, que para los piñoneros en prueba. En lugares que muestran déficit hídrico es importante elegir árboles y procedencias con atributos que otorguen resistencia a la sequía y que puedan mantener tasas de crecimiento superiores a otros que sean susceptibles. Además, los árboles bajo condiciones de estrés hídrico, al reducir su vigor (^{Allen, Breshears, & McDowell, 2015}), son más susceptibles de ser atacados por patógenos e insectos (^{Weed, Ayres, & Hicke, 2013}); por tanto, la selección de especies, procedencias e individuos que evadan o toleren mejor la sequía, sin merma de crecimiento, será prioritario en un escenario de estrés hídrico.