Efecto del fuego en la regeneración de Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl
Fire effect upon the regeneration of Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl
Magaly Sánchez Durán1, Agustín Gallegos Rodríguez1, Gerardo Alberto González Cueva1, Juan Carlos Castañeda González1 y Ramón Gerardo Cabrera Orozco2
1 Departamento de Producción Forestal. CUCBA. Correo-e: magalysandu@gmail.com
]]> 2 Dirección Ejecutiva del bosque La Primavera.
Fecha de recepción: 1 de mayo de 2014;
Fecha de aceptación: 27 de junio de 2014.
RESUMEN
Los incendios forestales afectan de manera constante al bosque La Primavera (LP); en consecuencia, las especies arbóreas han desarrollado adaptaciones que les permiten resistir, evadir o recuperarse, una de las cuales es Pinus oocarpa, conífera de amplia distribución en el lugar, cuyas plántulas exhiben un mínimo crecimiento en altura y un estado ramoso que les impide llegar a la etapa reproductiva, y esto se refleja en una baja supervivencia. En el presente estudio se evaluó la regeneración de esta especie después del incendio ocurrido en 2005 en dicho bosque urbano. En 2010 se establecieron sitios circulares permanentes de 100 m2, se registró el número de individuos por parcela, su reproducción por semilla o raíz y se calculó la edad del renuevo. Los resultados indicaron una densidad de 62.6 renuevos por sitio, 83 % de la población fue de reproducción asexual, con una edad de 2 a 9 años, el resto resultó de reproducción asexual con un año como máximo, y presentan un estado ramoso. El área afectada exhibió una respuesta positiva en la regeneración de P. oocarpa; especie que se ha adaptado a las quemas constantes y frecuentes, mediante la modificación de la estructura de su raíz, como una estrategia de resistencia; sin embargo, no mostró avances en las etapas de crecimiento. Este fenómeno conduce a diseñar un plan de prevención y restauración posterior a un incendio para asegurar que los individuos alcancen una altura suficiente para sobrevivir, reproducirse y disminuir, en lo posible, la reforestación que tiene poco éxito y altos costos.
Palabras clave: Adaptación, brotes, incendio forestal, Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl., ramoso, regeneración natural.
ABSTRACT
]]> Wildfires currently affect the La Primavera forest (LP); tree species have therefore developed adaptations that allow them to resist, avoid or recover from them; one of these is Pinus oocarpa, a conifer of widespread distribution in this area and whose seedlings exhibit minimal height growth and a branchy state that prevents them from attaining the reproductive stage, which results in low survival. The present study evaluates the regeneration of this species after the 2005 fire in that urban forest. In 2010, permanent 100 m2 circular sites were established, the number of individuals per plot was recorded, and reproduction by seed or root and shoot age was calculated. Results indicate a density of 62.6 shoots per site. 83 % of the population was asexually reproduced, with an age of 2-9 years; the rest is the outcome of asexual reproduction, with 1 year maximum, and exhibits a branchy state. The affected area showed a positive response on the regeneration of P. oocarpa; this species has adapted to constant and frequent burning, by modifying its root structure as a strategy of resistance; however, it showed no progress in the growing stages. This phenomenon leads to the design of a prevention plan and subsequent restoration of a fire to ensure that individuals will reach a large enough size to survive, reproduce and reduce, where possible, reforestation, as this is sometimes rather unsuccessful and has high costs.Key Words: Adaptation, sprouts, forest fire, Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl., branchy, natural regeneration.
INTRODUCCIÓN
La Áreas Naturales Protegidas constituyen un patrimonio nacional que es prioritario conservar por su enorme capacidad de generar beneficios ecológicos, sociales y económicos (Lund et al., 2002). Dada la importancia de estos recursos es necesario protegerlos de los disturbios que se registran con frecuencia e intensidad, entre los que destacan los incendios forestales (Semarnat, 1999). Este y otros fenómenos afectan el equilibrio evolutivo y modifican la genética de las especies, y se enfocan en la capacidad adaptativa que constituye una condición obligatoria para la restauración, conservación y dinámica evolutiva (Conabio, 2009).
En este contexto, el fuego es catalogado como una fuerza negativa de cambio, sin embargo, es un factor necesario para algunas especies del género Pinus, en particular las que poseen conos serótinos o serotinos, mismos que, por sus características de desarrollo, requieren de altas temperaturas para la apertura de conos, para la dispersión de sus semillas, y, en consecuencia, para alcanzar su regeneración natural (Juárez y Rodríguez, 2003). Asimismo, la presencia constante del fuego sobre las coníferas ha propiciado estrategias de adaptación, que se observan tanto en sus estructuras vegetativas como reproductivas (Cuadro 1), de manera tal que poseen la capacidad de sobrevivir a un incendio y competir con otras especies (Farjon et al., 1997).
Un claro ejemplo de la dinámica evolutiva es el estado cespitoso o ramoso, que Rodríguez (2006) describe como el crecimiento mínimo casi nulo en altura, por pocos o hasta 12 años, pero, que en contraste, logra un excesivo desarrollo de ramas, acículas y raíz. Otro caso es el rebrote, que algunos estudios demuestran que las plántulas de Pinus de dos a cuatro años de edad y árboles jóvenes son capaces de emerger si el fuego elimina el exceso de ramas (estado ramoso) (Rzedowski et al., 1977; Perry et al., 1991). Por el contrario, árboles adultos de pinos pueden sobrevivir con un sistema superficial de raíces (León y Suárez, 1998) y adoptan así su reproducción asexual.
Actualmente existe una demanda social hacia la restauración activa (reforestación) de áreas afectadas por el fuego, en particular cuando las superficies dañadas son muy extensas y el impacto al medio es severo; sin embargo, no siempre es necesario proceder de esta forma debido al poco éxito y altos costos que dicha actividad supone (Vega, 2007). En cambio, se reafirma la disposición de la restauración pasiva a través del renuevo, que desempeña un papel importante en la persistencia del arbolado, y su crecimiento inicial es determinante para una masa forestal con densidades elevadas (Madrigal et al., 2004). Lo anterior implica un análisis de distribución espacial a través de índices de dispersión, entre otros, mediante los cuales se observen los procesos de selección natural (Jiménez et al., 2008). Este análisis no es solo para el conjunto de individuos del ecosistema, sino también a nivel de especie a fin de precisar la condición, contribuir al restablecimiento y fundamentar la toma de decisiones sobre el manejo de los recursos en las áreas naturales protegidas (Ruiz, 2005).
No obstante, el régimen de incendios alterados constituirán un trastorno común en los ecosistemas (Rodríguez, 2006). En el caso del bosque LP declarado por la UNESCO como reserva de la biosfera, el fuego se ha suscitado con frecuencia en los últimos años. En abril de 2005 ocurrió uno de los peores incendios que abarcó una superficie de 11 285 ha (37 % de la superficie total) (Conafor, 2008); y afectó en gran medida a esa importante reserva ecológica.
Para que se pueda restablecer el renuevo el tiempo recomendado es de 12 años (Hudson y Salazar, 1981). En esta área se han realizado estudios para determinar el potencial de restauración ecológica del género Pinus; Curiel (1988) en el programa de manejo consignó una densidad de 300 renuevos ha-1 en promedio en los últimos meses del año, y disminuyó su densidad hasta registrar alrededor de 10 pinos ha-1, debido a la sequía. Gallegos et al. (1999) registraron la distribución de la regeneración, muestrearon 112 sitios circulares de 80 m2 y obtuvieron 313 individuos ha-1 con siete especies y concluyen que este proceso es más exitoso en sitios de menor incidencia solar. Sin embargo, ambos estudios se desarrollaron en áreas donde no existió un incendio previo.
]]> Por otra parte, Flores et al. (2005) evaluaron la respuesta de la regeneración natural en un rodal perturbado por el fuego entre cinco y siete meses después de haber ocurrido el incendio, considerando especies de pino y encino menores de 0.5 m arrojando un promedio de 103 renuevos ha-1 con una altura promedio de 9.2 cm. Por lo anterior este trabajo tiene como objetivo evaluar el impacto del incendio forestal en la distribución y dinámica de la regeneración natural de Pinus oocarpa Schiede ex Schltdl., en el bosque La Primavera, Jalisco y cuantificar el efecto de las podas en la tasa de crecimiento en altura.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
El bosque La Primavera (LP) cuenta con una extensión de 3 0 500 ha decretadas Áreas Natural de Protección de Flora y Fauna La Primavera y un rango altitudinal de 1 300 a 2 300 m. Se localiza en la región central del estado de Jalisco, entre los municipios Tala, Tlajomulco de Zúñiga y Zapopan y las coordenadas extremas 20°32' a 20°44' de latitud N y 103°28' a 103°42' de longitud O.
Está constituido por áreas montañosas aisladas y diferentes comunidades vegetales conformadas por bosques de encino-pino, encino, pino, vegetación riparia y bosque tropical caducifolio (Conanp, 2000). Alberga cinco especies del género Pinus, que van de 8 a 15 m de altura y P. oocarpa se distribuye ampliamente.
El clima corresponde a dos tipos: templado subhúmedo C(w1) (w) y semicálido sub-húmedo (A)C(w1)(w) García (1973) y el período de estiaje es de noviembre a mayo. La cubierta del suelo está compuesta por hojarasca y sotobosque como principales substratos; el suelo es de textura media (areno-francosa) y ácido (pH 5.1). Debido a sus propiedades físicas cuando pierden la cubierta vegetal son muy susceptibles a la erosión tanto eólica como hídrica (Conanp, 2000).
Diseño experimental
Se eligió una superficie de 22.1 ha, en la que ocurrió un incendio forestal que afectó la mayor parte del arbolado adulto y generó regeneración natural de P. oocarpa. Esta zona se encuentra en la parte alta de la microcuenca Tala en el paraje denominado El Pedernal (Figura 1).
]]> Con ayuda del software Arcgis 9.3 y ortofotos del año 2002 y 2006 (pre y postincendio) se sobrepuso el área de estudio para corroborar el paso del fuego, como se observa en las figuras 2 y 3, es evidente el cambio en cobertura y pérdida en la estructura arbórea. cita
Se efectuó un premuestreo para determinar el número de sitios por evaluar mediante la fórmula de Malhotra (1997) y tomando como parámetro principal el número de árboles.
Se estableció un diseño de muestreo sistemático, ya que es más representativo, está menos expuesto a los errores de selección y es más sencillo llevarlo a cabo (Conafor, 2009). Se obtuvo una red de 30 sitios circulares de 100 m2 (radio de 5.64 m), equidistantes a cada 75 m de longitud (Figura 4) y con base en Estrada (1997), esta dimensión es adecuada para evaluar la dinámica de la regeneración natural de Pinus.
Registro de datos
Cada sitio se fijo de forma permanente, además para el muestreo se utilizó un clinómetro (Suunto), se fijó el norte y en sentido de las manecillas del reloj se cuantificó el número de individuos por sitio y se obtuvo la varianza, la media aritmética y la densidad.
]]> Para evaluar la distribución de la regeneración natural de P. oocarpa, se utilizó el índice de Dispersión (ID) (Cuadro 2) (Ruiz, 2005). El valor indica si la distribución es agrupada=variación es mayor que el promedio, regular o uniforme= sucede lo contrario o al azar= variación y el promedio es aproximadamente igual (Ledo et al., 2012).El resultado se corrobora como aleatorio con el valor de X2= IG si se encuentra dentro del rango establecido en la tabla de chi (X2 0.025-0.975), si el resultado es mayor se agrupan y si es menor será uniforme.
Ademas al índice de Green (IG) (Cuadro 2) se le atribuye un valor de 1 al referirse al agrupamiento, 0 se presenta una distribución aleatoria y -1 tiende a ser uniforme (García, 2002). Los datos se procesaron en el programa Excel de Windows© y el sistema de cálculos estadísticos Windstat. cita
Para evaluar la dinámica se identificó y registró en cada individuo los siguientes parámetros:
1. Reproducción sexual o asexual (semilla o brote): para ello se removió el suelo y se observó la base del tallo y la raíz.
2. Cálculo de edad: se contó el número de verticilos si estos eran visibles y se extrajo un individuo al azar por sitio para realizar un corte transversal del tallo y contar el número de anillos.
Finalmente, para determinar si se acelera la tasa de crecimiento en altura y se elimina el estado ramoso que exhibe el renuevo, los sitios se clasificaron en tres grupos experimentales con 10 sitios para cada tratamiento:
Testigo (To): No se aplicó algún tratamiento, pues solo se midió la altura del brote más alto y se contó todas las ramas que presenta cada individuo.
]]> Brote sobresaliente (T1): De todas las ramas que presenta un individuo (estado ramoso) (Figura 5), se midió la más alta, considerando que esta tiene la ventaja de sobresalir por consiguiente se podaron las demás (Figura 6).
Brote prominente (T2): Se observó que la rama sobresaliente no necesariamente era la más sana, se eligió la más vigorosa a la que se midió su altura y se podaron las demás.
Este análisis considero dos mediciones la primera en el año 2009 y transcurrido un año en el 2010 se efectuó una segunda medición de altura y conteo de ramas. Para el análisis estadístico se aplicó el ANOVA (Triola, 2009).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Sitios de muestreo
]]> De acuerdo al muestreo preliminar realizado en el paraje denominado El Pedernal y en base en una confiabilidad de muestreo del 90 %, se determinó que 30 sitios de monitoreo son suficientes para representar estadísticamente esta área siniestrada.El establecimiento y operación de sitios permanentes facilitan observar de forma periódica los recursos naturales, además se cumple con uno de los objetivos de la estrategia de Sevilla (UNESCO, 1996) para las Reservas de la Biosfera-Unesco y coincide con Gallegos et al. (1998) quienes señalan que pueden ser medidos y evaluados de manera indefinida y conllevan al compromiso ecosilvícola de restauración.
Por otra parte, la respuesta que ha mostrado el área afectada, el tiempo transcurrido posincendio es suficiente, para evaluarla. De acuerdo con Flores y Benavides (1993), señalan que para hacer una adecuada estimación, es necesario esperar por lo menos dos o tres años, por lo que este trabajo cumple con el tiempo indicado, considerando 4 y 5 años posteriores al incendio.
Análisis de datos
Para analizar la distribución previamente se obtuvo la varianza, la media aritmética y la densidad (Cuadro 3).
El resultado de la densidad por sitio se extrapoló a una hectárea y se obtuvo 6 256 renuevos ha-1, valor que se considera alto en comparación con estudios realizados en la misma zona sin y con incendio (Cuadro 4).
Posterior al fuego se puede esperar entre 5 000 a 12 000 individuos ha-1, como ejemplo Flores et al. (2005) evaluaron el bosque LP, cinco y siete meses después y obtuvieron en promedio 103 renuevos ha-1, cantidad extremadamente baja, debido al corto tiempo que transcurrió. Por lo tanto, se confirma con este estudio que se incorporan individuos con el tiempo. Al respecto, Madrigal et al. (2005) en el municipio de El Escorial (Madrid) señalan valores desde 33 plántulas ha-1 hasta escasa o nula y aclaran que durante la primavera siguiente se produjo una mayor densidad de P. pinaster como resultado de las condiciones posincendio.
Los valores de varianza y media aritmética se utilizaron para estimar la distribución de la regeneración natural de P. oocarpa, a través del índice de Dispersión (ID) y el parámetro estadístico se corrobora con el valor de X2=IG (Cuadro 5).
Los resultados muestran que la varianza es más grande que la media y se deduce que el patrón de distribución espacial es en forma de agrupación, información que se corrobora con el ID y X2=IG (García, 2002).
]]> En el caso de la dinámica de la regeneración natural de P. oocarpa a través de los parámetros de reproducción y cálculo de edad se obtuvo que al rededor de 83 % de la población fue de reproducción asexual (brotes de raíz) y presentan un estado ramoso por varios años, mientras que 17 % restante exhibe reproducción sexual. León y Suárez (1998) señalan que cuando las circunstancias extremas lo exigen, los pinos pueden sobrevivir con un sistema superficial de raíces adoptando con ello su reproducción asexual. Al respecto un estudio realizado en Guerrero donde los incendios frecuentes matan la parte aérea del renuevo de P. oocarpa; la raíz que ha engrosado a pocos centímetros de profundidad, emite nuevos brotes, de tal manera que este disturbio retrasa o estanca, pero no impide el repoblamiento del bosque; en cambio, concede a la especie una gran ventaja para ocupar el área sobre otros taxa arbóreos carentes de ese mecanismo de adaptación (Rzedowski et al., 1977). Y después de salir del estado ramoso pueden tolerar en la etapa de brinzal (individuos entre 30 y 150 cm de altura) incendios de baja intensidad (Rodríguez et al., 2004). En este estudio la reproducción asexual se caracteriza por el tamaño y el enlace de raíces, lo que no se observa en individuos de reproducción sexual, condición que no se ha abordado en el bosque LP.Para el análisis de edad los estudios consultados se basan en individuos adultos más no en los individuos que se integran al ecosistema. Los resultados arrojaron 2 a 9 años en individuos que se regeneraron de forma sexual, mientras que en individuos asexuales pocos registraron como máximo un año (Figura 7).
Por su parte, Hudson y Salazar (1981) indican que tres a seis años son suficientes para una regeneración natural exitosa; sin embargo para que se pueda restablecer el renuevo el tiempo recomendado es de 12 años.
Por último, para determinar si se acelera la tasa de crecimiento en altura, los resultados del análisis de varianza se muestran en el Cuadro 6.
El tratamiento T1 tiene un efecto estadísticamente significativo sobre la altura con 95 % de nivel de confianza (Figura 8).
Por el contrario el tratamiento T2 se obtuvo una baja respuesta al crecimiento. En la Figura 9 se observa de forma gráfica la altura de la población en ambas mediciones.
El estado ramoso disminuyó pero en menor cantidad y el T0 fue el que mostró mejores resultados. El análisis de varianza se resume en el Cuadro 7.
Como resultado del crecimiento en altura el renuevo disminuye sus ramas (Figura 10) pero como en el caso anterior el T2 no muestra buena respuesta a la poda.
De forma gráfica la población exhibe una distribución de J invertida (Figura 11).
En la literatura consultada no se encontró información sobre la aplicación de podas en repoblamiento natural. No obstante, a pesar de mostrarse diferencias significativas entre tratamientos año-1; los valores fueron mayores en individuos superiores a 150 cm donde la eliminación de la biomasa beneficia el crecimiento aunque presenta brotes pero en menor cantidad. De acuerdo a Rodríguez (1996) en poblaciones con uno a ocho años, solo 27.7 % de los árboles con 130 a 400 cm de altura, exhiben rebrotes (3.3 por árbol), en comparación con 96.7 % para aquellos con menos de 1.3 m de altura y 7.8 rebrotes por árbol.
]]> Un enfoque de gestión del fuego y combustible del suelo podría servir como herramienta para reducir grandes pérdidas. Sin embargo el reto más importante es buscar los medios para disminuir la degradación de los bosques de México a través de la educación ambiental y apoyo económico para este fin (Rodríguez y Fulé, 2003) Además, el fuego de manera controlada sí representa un elemento que ayuda a la dinámica del ecosistema, pues junto con el monitoreo de sitios permanentes y acciones de prevención y control facilitarán que el renuevo transite hasta llegar a su etapa clímax.
CONCLUSIONES
El área afectada por el incendio forestal en el bosque La Primavera, presenta una densidad alta de regeneración natural posincendio de P. oocarpa. Los patrones de distribución de la regeneración se relacionan, entre otros factores, con la presencia o ausencia de árboles Padre, su edad y la calidad de sitio. El renuevo de P. oocarpa manifiesta las adaptaciones a los incendios en esta zona a través del estado ramoso y la reproducción asexual (raíz). El tratamiento aplicado (poda) T1 mostró un mayor crecimiento en altura respecto al testigo; por el contrario, el testigo produjo menor cantidad de ramas lo que evidencia su mecanismo de defensa al fuego.
AGRADECIMIENTOS
A la Dirección Ejecutiva del Bosque La Primavera por las facilidades brindadas para este estudio, a las personas que apoyaron en el trabajo.
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