Crecimiento inicial de una plantación mixta de especies tropicales en Veracruz

Initial growth of a tropical species mixed plantation in Veracruz

José Luis López Ayala¹, Vicente Sánchez Monsalvo¹ y Edgar Hernández Máximo¹

¹ Campo Experimental El Palmar, Centro de Investigación Regional Golfo Centro (CIRGOC), INIFAP. Correo-e: lopez.joseluis@inifap.gob.mx

Resumen

El objetivo del presente estudio fue evaluar el crecimiento y desarrollo de una asociación de ocho especies forestales tropicales en sus primeros cinco años, bajo cuatro tratamientos: procedencia local sin fertilización, procedencia foránea sin fertilización, procedencia local con fertilización y procedencia foránea con fertilización y un primer aprovechamiento de Gmelina arborea al cuarto año. Se aplicó un modelo mixto para mediciones repetidas; se analizaron las variables: altura, diámetro normal y diámetro de copa, y se observó que, en general, la procedencia local con y sin fertilización registró los mayores valores promedio. La alta densidad favoreció el desarrollo de Tabebuia donnell-smithii y perjudicó el de las demás especies. El aclareo de Gmelina arborea permitió que se extendiera notablemente la copa de Tectona grandis y el diámetro normal de Tabebuia donnell-smithii, no así la altura en los otros taxa. Por último, las más sobresalientes fueron Gmelina arborea (altura = 6.75 m; diámetro normal = 0.08 m; diámetro de copa = 3.56 m) y Tabebuia donnell-smithii (altura = 4.26 - 4.65 m; diámetro normal = 0.04 - 0.05 m; diámetro de copa = 2.15 - 2.34 m); las mayores tasas de crecimiento se verificaron en altura y diámetro normal promedio en Gmelina arborea (4.23 m año^-1 y de 0.044 m año^-1) y Tabebuia donnell-smithii (1.47 m año^-1 y de 0.017 m año^-1).

Palabras clave: Especies tropicales, fertilización, Gmelina arborea Roxb, plantaciones mixtas, procedencias, Tabebuia donnell-smithii Rose.

Abstract

A five years old mixed plantation of eight associated species was assessed into a complete block experimental design, with four treatments and three replications. Treatments considered on: local provenance with no fertilization (LPNF), foreign provenance with no fertilization (FPNF), local provenance with fertilization (LPWF) and foreign provenance with fertilization (FPWF). Gmelina arborea was completely cut in the fourth year. A mixed model for repeated measurements was tested analyzing the following variables: height (H), diameter at breast height (DBH) and crown diameter (CD) from the eight species. As a result, LPWF and LPNF produced the highest average values, in general. The two species with best development were Gmelina arborea (H= 6.75 m; DBH = 0.08 m; CD = 3.56 m) and Tabebuia donnell-smithii (H = 4.26-4.65 m; DBH = 0.04-0.05 m; CD = 2.15-2.34 m). The largest average growth rates in H and DBH were for Gmelina arborea (4.23 m year^-1 and of 0.044 m year^-1, respectively) and Tabebuia donnell-smithii (1.47 m year^-1 and of 0.017 m year^-1, respectively).

Key words: Tropical species, fertilization, Gmelina arborea L. Roxb , mixed plantations, Tabebuia donnell-smithii Rose.

INTRODUCCIÓN

Las plantaciones forestales mixtas han generado importantes expectativas sobre el aprovechamiento sucesivo de las especies involucradas en la producción e industrialización de la madera, no obstante que se obtienen otro tipo de beneficios al considerar una diversidad de árboles en un mismo espacio a través del tiempo (Alice et al., 2004; Kelty, 2006; Nichols et al., 2006). Esto se refleja más en las zonas tropicales donde, por naturaleza, coexisten especies con diferentes estrategias ecológicas y que poseen potencial económico (Vanclay, 1994; Erskine et al., 2006; Petit y Montagnini, 2006).

Por ello se han realizado varias investigaciones sobre estos aspectos en las que se aclaran logros en la conservación del suelo, recuperación de áreas degradadas o siniestradas y regeneración natural en bosques tropicales de Costa Rica y Puerto Rico (Parrotta, 1999; Cusack y Montagnini, 2004), a pesar de que su manejo para fines maderables comerciales todavía no ha sido explorado en su totalidad y falta mucho por conocer acerca de diseños, tipos de análisis y fórmulas para lograr tal fin en las plantaciones mixtas (Erskine et al., 2006; Kelty, 2006).

En México existen investigaciones particulares de especies tropicales con valor económico que describen sus requerimientos ecológicos y posibles formas de manejo (Carlson, 2004; Gutiérrez y Dorantes, 2004), pero que no han sido evaluados bajo las condiciones de una plantación mixta durante un periodo determinado. En este contexto, investigadores del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) a principios de los años noventa establecieron diferentes plantaciones mixtas en los estados de Nayarit, Jalisco y Colima para probar estrategias de espaciamiento, riegos, fertilización y procedencias en función del tiempo. Los resultados demostraron que en la etapa inicial los riegos y fertilización periódicos fueron trascendentes para la supervivencia de las especies, pero a través del tiempo las procedencias y densidades seleccionadas detonaron la capacidad de respuesta; por lo tanto, es recomendable un espaciamiento de 3 x 3 m, incorporar procedencias locales y organizar asociaciones de Primavera ( Tabebuia donnell-smithii Rose), Teca ( Tectona grandis L. f.), Melina ( Gmelina arborea . L. Roxb) y Rosamorada ( Tabebuia rosea (Bertol.) DC) (Corona et al., 2005; Forte et al., 2005; Benavides et al., 2005).

Diversos trabajos sobre ensayos de procedencias tanto de especies templadas, como tropicales han concluido que, por lo general, las locales poseen ventaja al ajustarse paulatinamente a las condiciones del lugar (Zobel y Talbert, 1992).

Por otro lado, Salas (1987) menciona que el efecto de la fertilización, aunque con éxito para taxa templados, no repercute de manera extensiva en el crecimiento de las plantaciones tropicales. Es un tratamiento cultural energético cuya función primaria es el aumento de la eficiencia fotosintética, que en ambientes cálido-húmedos, puede variar según las capacidades de extracción de los nutrimentos del suelo de cada taxón. Esto da como resultado un efecto positivo para algunos taxa en un breve lapso (establecimiento inicial) que después merma por las condiciones climáticas (lluvias torrenciales, sequías y vientos).

Un primer acercamiento al estudio de plantaciones mixtas refiere que el distanciamiento y arreglo de las especies en una plantación condiciona de manera significativa su desarrollo, ya que se ven favorecidas aquellas que son demandantes de luz y presentan rápido crecimiento (Van der Poel, 1988; Ladrach, 1992; Piotto et al., 2003; Moya y Arce, 2003; Alice et al., 2004; Grant et al. , 2006; Kelly et al., 2009). Diversos autores concluyen que espaciamientos mayores a 3 x 3 m son una buena opción si las plantaciones combinan especies forestales de rápido y lento crecimiento con aclareos o entresacas periódicas de las primeras, o bien combinándolas con cultivos agrícolas (López y Musálem, 2007).

El objetivo del presente trabajo consistió en evaluar los registros de crecimiento en los primeros cinco años de una plantación mixta de ocho especies en el estado de Veracruz establecida por personal del INIFAP en 1994, en los conceptos de altura, diámetro normal y diámetro de copa, bajo cuatro tratamientos de procedencia-fertilización; además de, considerar un primer aprovechamiento de Gmelina arborea L. Roxb. en su cuarto año. Con los resultados obtenidos se contribuye al conocimiento del manejo de las especies involucradas para los poseedores de los recursos; y se genera información básica de la plantación estudiada para análisis posteriores.

La plantación evaluada tiene una superficie aproximada de 1.5 ha, y se localiza entre los 18°29'40'' a 18°29'44'' latitud norte, de 96°45'20'' a 96°45'25'' longitud oeste y a una altitud de 180 msnm, dentro de los terrenos del C. E. El Palmar, que pertenece al municipio de Tezonapa, en el estado de Veracruz.

El clima en la zona corresponde al cálido subhúmedo con lluvias en verano, precipitación media anual de 2,885 mm, temperaturas promedio máxima y mínima de 35 y 16°C. Los suelos predominantes son acrisoles profundos y de buen drenaje natural; poseen una textura de migajón arcillo-arenosa y un pH de 4.8 a 6.1 (Sánchez y Velásquez, 1998).

En el terreno se cultivaba caña antes de destinarlo a la plantación; por lo tanto, se le acondicionó picando y quemando los rastrojos, además de realizar un subsoleo, barbecho y rastreo con un tractor agrícola, lo cual dio origen a dos áreas, una conformada por una meseta en donde se ubicaron dos bloques, y otra por una angostura en la que se fijó otro bloque y seis de las ocho parcelas testigo. La distribución de los bloques obedeció a la topografía del terreno para reducir su efecto en el experimento.

El diseño de la plantación original estuvo integrado por ocho parcelas testigo (una por taxon) y tres bloques con cuatro parcelas cada uno en los que se establecieron en forma aleatoria los siguientes tratamientos:

• Tratamiento 1: procedencia local sin fertilización

• Tratamiento 2: procedencia foránea sin fertilización

• Tratamiento 3: procedencia local con fertilización

• Tratamiento 4: procedencia foránea con fertilización

Sin embargo, dichas parcelas se descartaron para los análisis estadísticos posteriores, al no contar con el mismo número de árboles, arreglo espacial y tratamientos en las parcelas de los tres bloques (15 árboles/parcela, rectángulos, procedencia local sin fertilización vs. 28 árboles/parcela, arreglo hexagonal, cuatro tratamientos) (Figura 1).

La plantación se efectuó en diciembre de 1994 con las procedencias mostradas en el Cuadro 1, en un sistema de marco real de 2 x 2 m, con un ejemplar de Gmelina arborea intercalado entre cada árbol de las especies estudiadas. La fertilización se aplicó en ese momento a los individuos de las parcelas que incluían el tratamiento en una dosis de 200 g de TripleEs importante señalar que los árboles sometidos a los tratamientos y que fueron posteriormente registrados formaban un hexágono exterior e interior dentro del marco real, de acuerdo al esquema de parcelas para ensayos experimentales propuesto por Domínguez (1989), que genera un "área útil" para el análisis de la información (Figura 2). Ahí se midieron el porcentaje de supervivencia, la altura, el diámetro normal (DAP = 1.30 m) y el diámetro de copa (m) en las especies de interés junto con los ejemplares de Gmelina arborea . Cada año se tomaban los datos desde su establecimiento hasta 1999, en los meses de la estación seca (diciembre - febrero). Estas mediciones se llevaron a cabo mediante conteo directo, cinta métrica, flexómetro, clinómetro y pértigas graduadas cuando los árboles lo requirieron. En 1998 se realizó una extracción general de Gmelina arborea en la plantación con la finalidad de liberar espacio en los bosques para los otros taxa.

Donde:

Y_ijkl = Valor esperado a la l-ésima repetición para la k-ésima fecha en la j-ésima especie con el i-ésimo tratamiento

μ = Media poblacional

T_i = Efecto del i-ésimo tratamiento

E_j = Efecto de la j-ésima especie

TE_ij = Efecto conjunto del i-ésimo tratamiento con la j-ésima especie

F_k = Efecto de la k-ésima fecha

(TE)F_ijk = Efecto de la k-ésima fecha dentro del efecto conjunto del i-ésimo tratamiento con la j-ésima especie

En el primer análisis se contempló la base de datos generada hasta 1998 con la presencia de Gmelina arborea , mientras que en el segundo se consideró la correspondiente hasta 1999 ya con el aprovechamiento efectuado.

Posteriormente se hicieron pruebas de comparación múltiple entre medias con el método de Diferencia Mínima Significativa de Fisher (LSD, ∂ = 0.05) en los efectos fijos para detectar los valores promedio más altos, en caso de haberlos en cada variable.

Además, se analizó el comportamiento de las variables indicadas con anterioridad; se compararon las medias por especie con la prueba de rango múltiple de Tukey (∂ = 0.05) en las tres últimas variables, y se construyeron gráficas de variación continua durante el periodo de medición. Esto permitió discernir la tendencia de los criterios evaluados en las especies durante el periodo de estudio y reforzar los resultados obtenidos con la prueba LSD de Fisher.

Todos los análisis se realizaron con el programa estadístico InfoStat versión 2008 (Grupo InfoStat, 2008) y los gráficos con la hoja de cálculo Excel (Microsoft Corporation, 2007).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los análisis de varianza ( cuadros 2 y 3) mostraron diferencias significativas (p < 0.05) en el diámetro normal y el diámetro de copa entre las especies antes del aprovechamiento de G. arborea y de altamente significativas (p < 0.01) en las interacciones de los tratamientos con las especies, así como en la altura, que marcó una diferencia significativa (p < 0.05) al considerar la remoción de Melina (Cuadro 3). En el efecto de la repetición (o bloques) se observaron diferencias altamente significativas (p < 0.01) en altura y diámetro normal para el primer análisis (Cuadro 2), más no para el último, excepto en la primera variable (Cuadro 3). Lo anterior constata las variaciones esperadas en crecimiento y desarrollo entre los taxa que se establecen en una plantación mixta, en esencia debido a la ontogenia y la capacidad de respuesta de cada uno de ellos para utilizar los recursos bióticos y abióticos de un sitio (Kozlowski, 1979; Merriam et al., 1995; Andrade, 2005).

Al explorar estos resultados con la comparación de medias (Cuadro 4) se detectó que el tratamiento 1 (procedencia local sin fertilización) incidió en la altura, mientras que el tratamiento 3 (procedencia local con fertilización) se reflejó en el diámetro normal y diámetro de copa en ambas bases de datos. De igual forma, el efecto de la repetición sobresalió en el bloque 3 para las tres variables.

Sobresalieron Gmelina arborea (altura = 6.75 m; diámetro normal = 0.08 m; diámetro de copa = 3.56 m) y Tabebuia donnell-smithii (altura = 4.26 a 4.65 m; diámetro normal = 0.04 a 0.05 m; diámetro de copa = 2.15 a 2.34 m). La interacción de ambas con el efecto de los tratamientos confirmó que, para la primera, el uso de las procedencias locales con y sin aplicación de fertilizante proporcionan los valores promedio más destacados en las variables de interés; es decir, que en Melina la fertilización no tiene ningún efecto, pero en la Primavera la influencia es positiva en las tres variables, tanto en la procedencia local como en la foránea (Cuadro 4); lo que concuerda con la adaptabilidad de la especie a las condiciones del lugar, si este presenta factores de mejora al sitio, como lo fueron el riego-fertilización (Forte et al., 2005) para lograr una supervivencia de 100% (Figura 3).

La tasa inicial de mortalidad promedio en 1995 era de 12.5% en las otras especies; por ello se efectuó una replantación en 1996 que la disminuyó, con lo cual se logró 100% de supervivencia en Gmelina arborea, Swietenia macrophylla, Cedrela odorata y Cordia alliodora (Figura 3). Para 1997 se tuvo un valor de 5.8%, que mantuvo constante el número de árboles por especie, con excepción de Cedrela odorata y Enterolobium cyclocarpum, para ésta última destacó una tasa de mortalidad promedio de 10% entre periodos de medición.

Las figuras 4, 5 y 6 muestran gráficamente el comportamiento respecto al crecimiento en altura, diámetro normal y diámetro de copa de las ocho especies analizadas. Para Enterolobium no se tuvieron datos en los años 1998 y 1999 por lo que se representa en formato de barras.

Las especies con mayores incrementos de diámetro de copa (Figura 6), fueron T. donnell-smithii (0.53 m año^-1) y Gmelina arborea (0.30 m año^-1), esta última registró los mayores valores de cobertura periódica (>3 m).

En la Figura 4 se observa un grupo de cuatro especies que sostuvieron un ritmo similar de crecimiento en altura de alrededor de 1 m año^-1, mientras que T. donnell-smithii y G. arborea tuvieron crecimientos claramente más rápidos (superiores a 1.5 m y más de 4.5 m año^-1); en cambio Cordia alliodora creció sólo 0.54 m año^-1. Con excepción de G. arborea y Enterolobium cyclocarpum, las curvas de crecimiento en altura que mostraron una tendencia asintótica, que no se modificó a pesar de la extracción de la primera especie de las parcelas experimentales.

En este sentido, dicha extracción sí repercutió en el crecimiento del diámetro de T. donnell-smithii y Tectona grandis (Figura 5), las que registraron un aumento anual notorio para 1999 con respecto al alcanzado en 1998 (0.016 y 0.010 m año^-1 vs. 0.009 y 0.005 m año^-1; respectivamente) y en el diámetro de copa de Tectona grandis y T. rosea (Figura 5), no obstante que presentaron incrementos similares en 1999 en comparación con el año anterior (0.40 y 0.23 m año^-1 vs. 0.34 y 0.20 m año^-1) y destacaron de las ocho especies.

Un caso particular lo constituyó Cedrela odorata junto con Swietenia macrophylla al registrarse un ataque del barrenador de yemas Hipsipyla grandella Zeller, en el segundo año del establecimiento, que generó dos tipos de respuestas contrastantes: para la primera especie disminuyó la tasa de crecimiento en altura a partir de 1996, así como la correspondiente al diámetro normal y diámetro de copa que desde esa fecha fue casi nula. El segundo taxón reaccionó positivamente con valores más altos de altura, diámetro normal y diámetro de copa de 1996 a 1997 y permaneció con tasas similares en los años siguientes (figuras 4, 5 y 6).

En México se realizaron tres evaluaciones en plantaciones mixtas de 12 años sobre el efecto de la fertilización y riego en Tabebuia donnell-smithii, T. rosea, T. chrysantha (Jacq.) Nicholson , Swietenia macrophylla, Cedrela odorata, Tectona grandis y Gmelina arborea (Corona et al., 2005; Forte et al., 2005; Benavides et al., 2005); sus resultados coinciden con los del presente estudio en cuanto a la diferenciación en crecimientos entre las especies, por los tratamientos, y por la condición del sitio.

En dichos estudios las especies más sobresalientes en altura, diámetro y área de copa fueron Gmelina arborea y Tectona grandis, en calidad de especies exóticas; Tabebuia donnell-smithii, T. rosea y T. chrysantha como nativas, pero Swietenia y Cedrela quedaron rezagadas debido al ataque de Hipsipyla grandella . En el Cuadro 5 se comparan los incrementos en estas especies al margen de la edad evaluada; destaca la similitud de las especies prominentes, independientemente, de los sitios de plantación.

Los tratamientos más trascendentes resultaron ser la procedencia local sin fertilización y con fertilización para todas las especies, aunque se enfatizan los correspondientes a Gmelina arborea y Tabebuia donnell-smithii .

En el presente estudio se ratifican estos resultados en ambas especies al observarse que tuvieron un mayor crecimiento y desarrollo sobre las otras involucradas, así mismo coincidieron en que el mejor tratamiento fue el de la procedencia local sin fertilización.

En la plantación, el estrecho distanciamiento de 2 x 2 m con la intercalación de Gmelina arborea entre cada taxón originó un agotamiento derivado del máximo aprovechamiento por todas las plantas, lo que se reflejó en la reducción de la tasa de crecimiento en altura y diámetro en Tectona grandis, Cedrela odorata, Cordia alliodora, Swietenia macrophylla, Tabebuia rosea y Enterolobium cyclocarpum que son demandadoras de luz y en el caso de la última, de mayor espacio. Lieberman et al. (1985) explican que bajo condiciones de alta competencia, la falta de fotosintatos y saturación radicular conllevan a una respuesta como la descrita que incluye una mortalidad considerable, como se advirtió a partir del tercer año en términos de supervivencia.

CONCLUSIONES

El tratamiento de procedencia local sin fertilización (1) y el tratamiento de procedencia local con fertilización (3), tuvieron los valores más destacados en crecimiento de altura, diámetro normal y diámetro de copa para las especies en general.

Gmelina arborea presentó los mayores incrementos en todas las variables cuando interactuó con el tratamiento 1; a Tabebuia donnell-smithii le favoreció la fertilización, tanto en procedencia local como foránea. En este contexto, los resultados promedio en ambas especies fueron superiores a los obtenidos en otros estudios similares en el país.

La alta densidad del experimento estimuló el desarrollo de Tabebuia donnell-smithii por un lado y, por otro, perjudicó el de las otras especies, lo que ocasionó la mortandad de Enterolobium cyclocarpum . El aclareo de G. arborea permitió que se extendiera la copa de Tectona grandis y el diámetro normal de Tabebuia donnell-smithii, no así la altura en todas las especies.

El ataque del barrenador de yemas Hypsipyla grandella en Cedrela odorata y Swietenia macrophylla limitó su crecimiento en las variables estudiadas dentro de la plantación.

AGRADECIMIENTOS

Se expresa el reconocimiento y agradecimiento a los investigadores pioneros de este proyecto en el C. E. El Palmar, INIFAP, Dr. Manuel A. Rodríguez Peña e Ing. Francisco A. Domínguez A., por la visión y dedicación puestas en el establecimiento y seguimiento de las primeras etapas en la plantación mixta experimental.

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