Radiación solar y calidad de planta en una plantación de vara de perlilla (Symphoricarpos microphyllus H. B. K.)
Solar radiation and seedling quality in a vara de perlilla (Symphoricarpos microphyllus H. B. K.) plantation
Concepción Mendoza–Bautista1, Fortino García–Moreno1, Dante A. Rodríguez–Trejo1*, Salvador Castro–Zavala2
1 División de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma Chapingo. 56230. Chapingo, Estado de México. (cmendoza_b@yahoo.com.mx), (f_garcia_m@yahoo.com.mx), (dantearturo@yahoo.com)
2 Vivero Forestal San Luis Tlaxialtemalco, Gobierno de la Ciudad de México, Avenida año de Juárez 9700, Colonia. Quirino Mendoza, San Luis Tlaxialtemalco, Xochimilco, CP 16610. * Autor responsable: (salvadorcz@yahoo.com.mx).
]]>Recibido: Abril, 2010.
Aprobado: Enero, 2011.
Resumen
La vara de perlilla o rejagar (Symphoricarpos microphyllus H.B.K.) es un arbusto que prospera entre bosques de pino, encino y oyamel; con ella se elaboran artesanías navideñas y escobas de varas, para uso local y venta en ciudades. En este estudio se analizó el efecto de la radiación y calidad de planta en la supervivencia y crecimiento del arbusto, para su plantación comercial. En La Mesa, San José del Rincón, Estado de México, se estableció una plantación con dos calidades de planta: chica (20 a 35 cm) y grande (45 a 60 cm). De cada calidad se plantaron 450 arbustos de seis meses de edad, en tres condiciones (plantación de pino, bosque de encino y un testigo sin dosel arbóreo). El diseño experimental fue de bloques completos al azar. Se midieron variables morfológicas y se tomaron imágenes digitales hemisféricas para calcular la radiación solar con el programa Hemiview. La supervivencia promedio anual fue 96.4 % en ambas calidades de planta, y disminuyó ligeramente con el mayor nivel de sombra. Las variables morfológicas tuvieron valores mayores con 6000 MJ m2año–1 de radiación solar total.
Palabras clave: biomasa, luz, plantación comercial, rejargar.
Abstract
Vara de perlilla or rejagar (Symphoricarpos microphyllus H.B.K.) is a shrub that prospers among pine, oak and spruce forests; it is used in Christmas crafts and brooms, for local use and sale in cities. In this study, an analysis was made of the effect of radiation and seedling quality on the survival and growth of the shrub, for commercial plantation. In La Mesa, San José del Rincón, Estado de México, México, a plantation was established with two seedling qualities: small (20 to 35 cm) and large (45 to 60 cm). Of each quality, 450 shrubs were planted, of six months of age, under three conditions (pine plantation, oak forest and a control without tree canopy). The experimental design was complete randomized blocks. Morphological variables were measured and hemispherical digital images were taken to calculate solar radiation with the Hemiview program. Average annual survival was 96.4 % in both seedling qualities, and decreased slightly with the highest level of shade. The morphological variables presented higher values with 6000 MJ m 2year–1of total solar radiation.
]]> Key words: biomass, light, commercial plantation, rejargar.
INTRODUCCIÓN
La vara perlilla, perlita o rejargar (Symphoricarpos microphyllus H.B.K.) es un componente arbustivo de los bosques de Abies, Quercus y Pinus (Rzedowski, 1979) que también se localiza en matorrales y pastizales. Este arbusto se usa para fabricar escobas rústicas, artesanías navideñas y en algunas regiones se cultiva para ornato (Calderón y Rzedowski, 2001). En algunas regiones su recolección descontrolada ha disminuido las poblaciones naturales y los ecosistemas de origen (Monroy et al., 2007 y Rivera et al., 2008). Para solucionar este problema, se han realizado ensayos para multiplicar las plantas con semillas en el Vivero de San Luis Tlaxialtemalco, Distrito Federal, México; también se logró su propagación vegetativa, estableciendo incluso plantaciones productivas (Quintero et al., 2008).
La planta de calidad posee atributos genéticos, morfológicos y fisiológicos para establecerse, crecer y desarrollarse vigorosamente en el sitio de la plantación. Para asegurar su persistencia en las plantaciones, se requiere establecimiento de organismos saludables, tamaño apropiado y balance adecuado de las biomasas aérea y subterránea. El control de la calidad en el vivero debe establecerse para alcanzar estándares morfológicos y fisiológicos, comprobables estadísticamente en el campo (Rodríguez, 2008).
Entre los indicadores morfológicos cuantitativos de calidad de planta destacan la altura, el diámetro, biomasa aérea y subterránea, índice de esbeltez (altura de planta entre el diámetro del cuello de la raíz), índice de Dickson (biomasa total entre la suma del coeficiente de esbeltez y la relación biomasa aérea entre la subterránea) (Johnson y Cline, 1990).
Bajo el dosel las plantas reciben radiación directa, difusa y abundante con longitudes de onda en la región azul, usada para la fotosíntesis (Smith et al., 1997). Las plantas usan cerca de 50 % de la radiación solar difusa para fotosintetizar; por lo que la intensidad y calidad de la luz son factores que modulan el desarrollo vegetal. La vara de perlilla crece bajo dosel pero el estudio de sus requerimientos particulares de luz ha sido limitado. Por ello, el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la radiación solar y calidad de planta en la supervivencia e incremento de la vara de perlilla. La hipótesis fue que los niveles intermedios de radiación propician aumentos en la supervivencia y biomasa.
MATERIALES Y MÉTODOS
Una plantación de vara de perlilla se estableció en la comunidad La Mesa, municipio San José del Rincón, Estado de México, en el Eje Neovolcánico que es un área con rocas ígneas extrusivas, suelos andosol húmico y órtico, clima templado subhúmedo con lluvias en verano, precipitación media anual de 903.6 mm y temperatura media anual de 12 °C (García, 1973; INEGI, 2000; Servicio Meteorológico Nacional, 2008).
]]> La planta usada fue producida en un vivero, en la misma área de estudio, en bolsa de polietileno. Los primeros 3 d de julio de 2007 se seleccionaron 450 arbustos, de seis meses de edad, con 20 a 35 cm de longitud (planta chica), y 450 con 45 a 60 cm (planta grande). Los arbustos se plantaron en dos predios con exposición norte, con tres coberturas: 1) testigo, sin dosel arbóreo en un terreno para uso agrícola, con radiación solar total media de 8201 MJ m–2 año–1; 2) plantación de Pinus pseudostrobus Lindl. de seis años, 19° 34' 27" N y 100° 10' 24" O, y radiación solar total media de 7886 MJ m–2 año–1; 3) un encinar, 19° 34' 57" N y 100° 10' 30" O, a 2890 m, con 80 % de Quercus laurina Humb. & Bonpl. y 20 % con Alnus jorullensis Humb., Bonpl. & Kunth, con radiación solar total media de 2794 MJ m2 año–1.El diseño experimental fue bloques completos al azar y se plantaron 150 arbustos de cada calidad, distribuidos en seis bloques con dos parcelas de 25 arbustos cada una. La distancia entre plantas fue 1 m por lado y 5 m entre bloques. La plantación se hizo con cepa común (40 X 40 X 40 cm), poda de raíz y corte del exceso sobresaliente del cepellón, al momento de plantar.
Un año después de establecida la plantación se eligieron al azar seis arbustos del centro de cada parcela, 12 por bloque. En ese lugar se tomaron 216 fotografías hemisféricas hacia el zenit, una semana antes de plantar (julio de 2007) y seis meses después (enero de 2008) con una cámara digital con lente hemisférica, nivelada y orientada al norte (Figura 1). Al establecer el experimento se midió diámetro de la estaca, altura, biomasas aérea, subterránea y total. La biomasa al momento de plantar se obtuvo de una muestra aleatoria de 25 plantas de cada calidad. Las muestras se deshidrataron en horno de secado a 70 "C. En julio de 2008, un año después de plantar, se registró la supervivencia, se midió la altura, diámetro, y biomasas aérea, subterránea y total.
La biomasa se obtuvo de los arbustos enclavados en los sitios donde se obtuvieron las fotografías hemisféricas. La biomasa se calculó después de secar las plantas en horno a 70 °C.
Las fotografías se procesaron con el programa Hemiview© (Delta T. Co., 1998) y los datos de latitud, longitud, altitud y día juliano fueron registrados en el programa. Se cuantificó la radiación solar total directa y difusa (MJ m–2 año–1), y la porción del cielo visible.
La relación de las variables morfológicas con dos tipos de radiación (promedio de las dos épocas de observación) fue examinada. Se efectuaron pruebas de t de Student con el programa SAS V. 9.0 (SAS Institute, 2002) para determinar diferencias entre las condiciones. Además, se realizó un análisis de varianza (p≤0.05) con el procedimiento GLM de SAS y la prueba de comparación de medias de diferencia mínima significativa (p≤0.05) para comparar las calidades de planta dentro de cada condición de radiación. El modelo estadístico fue:
donde, yij: respuesta de la variable dependiente al i–ésimo nivel del factor calidad de planta y al j–ésimo bloque; μ: media general; αi : efecto del i–ésimo nivel del factor calidad de planta; βj: efecto del j–ésimo bloque; εij: error experimental.
Mediante regresión logística se predijo la probabilidad de mortalidad de los arbustos por tratamiento, se relacionó la mortalidad individual por parcela con sus valores de radiación solar, considerando las variables de radiación como efectos aleatorios (y niveles infinitos). Para ello se usó el programa Pezzullo (2008). El modelo de regresión logística, de acuerdo a Hosmer y Lemeshow (2000) es:
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El intervalo de radiación entre los tratamientos fue 1329 (bosque de encino) a 9325 MJ m–2 año–1(testigo).
El diámetro inicial de la estaca al momento de plantar (4.9 mm en plantas chicas y 5.5 mm en plantas grandes) fue significativamente diferente entre calidades de planta y la diferencia se mantuvo después de un año en campo (5.7 mm y 7.3 mm en plantas chicas y grandes). En especies como Pinus palustris Mili, el mayor porte corresponde con el vigor (Hatchell y Muse, 1990), aunque las diferencias del diámetro entre calidades de planta desaparecen con el tiempo, como se observó luego de tres años en Pinus hartwegii Lindl. (Ortiz y Rodríguez, 2008). Las plantas en la plantación de pino alcanzaron el diámetro mayor (7.1 y 8.2 mm para planta chica y grande), lo que destacó el efecto positivo del nivel intermedio de la radiación solar en la vara de perlilla.
La relación de la biomasa aérea sobre la subterránea fue menor (1.7) en la planta chica y diferente (p≤0.05) que en la grande (2.7) al plantarlas. Este índice fue similar entre las dos calidades un año después (1.5 y 1.4; p>0.05). El índice de esbeltez entre tamaños de planta (7.0 en la chica y 10.6 en la grande) fue diferente (p≤0.05) al plantar y fue similar un año después (8.6 y 9.1) Lo anterior mostró la tendencia a la uniformidad de ambos indicadores con el crecimiento.
El índice de Dickson de los arbustos al establecer la plantación fue diferente entre plantas chicas y grandes (0.3 y 0.4), un año después aumentó a 1.2 y 1.8 y se conservó la diferencia. Esto indica mayor acumulación de biomasa en la planta grande.
La supervivencia anual promedio fue 96.4 %, la mayor correspondió al testigo y bajo pino (99.7 y 98.7 %) y la menor bajo encino (91.0 %; p≤0.05). Además, la supervivencia de las dos calidades de planta fue similar (95.8 % y 97.1 % para las plantas chicas y grandes, p>0.05).
Para los arbustos plantados bajo encinos la regresión logística, con todas las variables de radiación, fue significativa. Pero debido a la correlación entre los parámetros de la radiación, se usó sólo la total para obtener únicamente un modelo con la significancia mayor. El modelo logístico que predijo la probabilidad de mortalidad en la condición bosque de encino (p≤0.0001; razón de momios=0.998, intervalo de confianza al 95 % = 0.998 a 0.999), mostró que ésta se relacionó inversamente con la radiación total (Figura 2) según la expresión siguiente:
La tendencia se mantuvo significativa (p<0.0001, razón de momios=0.999, intervalo de confianza al 95 % = 0.9992 a 0.9996) al incluir conjuntamente las tres condiciones (Figura 3), según la expresión:
La disminución de la mortalidad con el incremento de la radiación solar es opuesta a la observada por Hernández y Rodríguez (2008); quienes indican que en el primer año la plantación de vara de perlilla en un sitio con S. microphyllus la radiación solar estuvo directamente relacionada con la probabilidad de mortalidad. Sin embargo, sus resultados se obtuvieron en condiciones diferentes a las del presente estudio, de plantación tardía y humedad disponible baja al final de la temporada de lluvias.
Lo anterior mostró el efecto de la humedad en la supervivencia de la vara de perlilla. Sin limitación de humedad niveles altos de luz no afectan la supervivencia, pero con tensión hídrica hay mayor supervivencia bajo sombra. Similarmente, las especies de ambientes semiáridos o clima mediterráneo se benefician de la sombra. Al respecto, Benayas et al. (2002) señalan la mayor supervivencia de las plántulas de Retama sphaerocarpa (L.) Boiss. bajo sombra, en el centro de España.
La biomasa aérea entre calidades de planta en su establecimiento presentó una diferencia significativa (2.1 y 4.5 g en planta chica y grande) que se mantuvo un año después (10.6 y 17.6 g). El aumento mayor ocurrió en la plantación bajo pino (15 g) y el menor en el testigo (8.3 g).
El aumento de las biomasas aérea y subterránea en la planta grande del encinar, con menos de 6000 MJ m–2 año–1, estuvo directamente relacionado con el aumento de la radiación total, pero con más de 6500 MJ m–2 año–1 este comportamiento se invirtió en la plantación de pino. La radiación total para que la biomasa aérea alcanzara sus valores mayores varió de 5000 a 7000 MJ m–2 año–1 (Figuras 4 y 5). Similarmente, Gardiner y Hodges (1998) señalan que niveles intermedios de luz maximizaron la biomasa total y la aérea de Queráis pagoda Raf. y, según Cameron et al. (2001), la radiación fotosintéticamente activa fue crucial para el crecimiento de plántulas de Pinus strobus L., pero con 50 % de ésta el crecimiento no se limita por la luz.
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La biomasa subterránea de la planta grande se relacionó directamente con el incremento de la radiación total en el encinar, pero la relación se invirtió en la plantación de pino (Figura 5).
Los aumentos mayores de la biomasa total ocurrieron en la plantación bajo pinos y los menores en el bosque de encino (planta chica) y en el testigo (planta grande) (Cuadro 1). La biomasa total media de la planta chica bajo encinar fue diferente (t; p≤0.05) respecto a la plantada bajo pinos. Así, los niveles intermedios de radiación solar favorecieron la formación de brotes (Figura 6). En contraste, Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit en ambiente tropical seco, produce mayor biomasa aérea y total con la radiación solar en claros que bajo dosel, y la luz favorece la acumulación de biomasa en la parte aérea más que en la subterránea (Singh, 2008).
Los modelos correspondientes a las Figuras 4 a 6 son los siguientes:
El valor relativamente bajo de los coeficientes de determinación pudo deberse a la influencia de otros factores sobre la biomasa, como tipo de suelo. Cabe señalar que los niveles de radiación incluidos en el análisis fueron valores promedio, aunque son considerados constantes. Como podría esperarse hubo variaciones durante la época de sequía (marzo–abril) cuando los encinos perdieron el follaje durante un mes.
CONCLUSIONES
Hay óptimos niveles de radiación para la supervivencia máxima de la vara de perlilla (60 a 95 % con radiaciones solares totales de 1000 a 2500 MJ m–2 año–1). La biomasa aérea, subterránea y total de la planta grande tiende a aumentar con niveles mayores de radiación; sin embargo, el máximo se alcanza con niveles intermedios (6000 MJ m2 año–1). Los brotes muestran una respuesta semejante.
Los tratamientos con dosel de pino y encino acumulan más biomasa total, independientemente del tamaño de la planta, que sin dosel. Aunque la planta grande muestra mejor respuesta que la chica, tienden a igualarse con el tiempo.
LITERATURA CITADA
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