Efecto del volumen del contenedor en la calidad y supervivencia de Pinus hartwegii Lindl. en sistema doble-trasplante

Effect of container volume on quality and survival of Pinus hartwegii Lindl. using a two-step transplant system

Rosario Marilú Bernaola-Paucar¹, Eulogio Pimienta Barrios¹, Porfirio Gutiérrez González², Víctor Manuel Ordaz Chaparro³, Gelacio Alejo Santiago⁴ y Eduardo Salcedo Pérez²

¹Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara

³Programa de edafología, Colegio de Postgraduados

⁴Universidad Autónoma de Nayarit

Recibido el 26 de noviembre de 2014
Aceptado el 19 de febrero de 2015.

Resumen

El éxito de la reforestación está determinado por el sistema de producción, la calidad de planta, el manejo y las condiciones edáficas y climáticas. El sistema de producción intensivo en charola bajo invernadero es de los más utilizados para planta forestal. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del volumen de contenedor sobre la calidad de planta de Pinus hartwegii y la supervivencia en campo. Los ejemplares vegetales fueron propagadas en sistema intensivo y cultivadas durante doce meses en charolas (0.165 L por cavidad) y se trasladaron al vivero temporal del sito de plantación. 350 plantas se dejaron en las charolas (T0), 350 fueron trasplantadas a contenedores de un litro (T1) y 350 a contenedores de cinco litros (T2), y se mantuvieron durante ocho meses más. Las variables de crecimiento, índices de calidad y el porcentaje de supervivencia fueron ponderadas. El análisis de varianza mostró diferencias significativas (P ≤ 0.05) entre los tratamientos para todas las variables. Las plantas obtenidas del T2 registraron mayor altura (cm), diámetro del tallo (mm), volumen aéreo (cm³), peso aéreo (g), volumen radical (cm³) y los mejores índices de calidad y el mayor porcentaje de supervivencia (96 %). El índice de Dickson (IQ) no presentó diferencia estadística entre el tratamiento 1 y 2; por el contrario, el índice de contenedor raíz (ICR) si mostró diferencia entre tratamientos, por lo que se propone como un indicador de la calidad de planta y de la supervivencia en campo.

Palabras clave: Calidad de planta, contenedor, índice de Dickson, Pinus hartwegii Lindl., reforestación, vivero forestal.

Abstract

The success of reforestation is determined by the production system, the forest plant quality, management and of the environmental conditions. The production forest planting container nursery is the mostly used method. The aim of the study was to evaluate the effect of the volume container in the plant quality of Pinus hartwegii and to determine survival rate in the field. The plants were grown in container of 0.165 L during 12 months and then were moved at the reforestation site for their acclimatization. 350 plants were grown in the same container (T0), 350 plants were transplanted in container of 1L (T1) and 350 plants in container of 5L (T2). The plants were kept in this condition for 8 months. Growth variables, quality index and survival rate were evaluated. The analysis of variance showed significant differences (P ≤ 0.05) among treatments for all variables. The plants of T2 exhibited the best height of plant (cm), stem diameter (mm), aerial biomass (cm³), aerial biomass (g), root volume (cm³), and the best quality index nursery and the highest survival rate (96 %) was also presented. The Dickson index (IQ) did not show statistical difference between treatments 1 and 2. On the contrary, the root container index (ICR) did show differences between treatments and so it is proposed in this study as an indicator to evaluate plant quality and the survival rate in the field.

Key words: Quality of plant, container, Dickson Index, Pinus hartwegii Lindl., reforestation, forest nursery.

Introducción

El propósito de todo vivero forestal es hacer más eficiente la producción de planta, individuos de bajo costo y en menor tiempo. La interacción de las condiciones edáficas y climáticas de los sitios de plantación y el manejo en campo impactan también, de manera directa, en el porcentaje de supervivencia (Bernaola, 2012). En México, los programas de reforestación no han tenido el efecto esperado, ya que a nivel nacional, en promedio, se tiene un porcentaje de 50 % de supervivencia en campo durante el primer año, lo cual se relaciona a la presencia constante de sequías, la fecha inadecuada de plantación y la baja calidad de las plantas (Conafor, 2010).

En este contexto, el volumen del contenedor, el tipo y estado físico del sustrato y el manejo silvicultural en vivero son factores importantes para mejorar la calidad de planta (Ritchie, 1983; Folk y Grossnickle, 1997; Birchler et al., 1998); esto es extensivo a la capacidad que tiene la planta para alcanzar las expectativas de supervivencia y crecimiento en campo (Duryea, 1985), a partir de su forma, estructura, así como de las funciones vitales y procesos metabólicos (Johnson y Cline, 1991; Cortina et al., 2006). South (2000) y Prieto et al. (1999) opinan que la respuesta inicial de la plantación está influida por las condiciones ambientales, el manejo, las características morfológicas y procesos fisiológicos de los ejemplares, lo cual incide fuertemente en su supervivencia después del periodo de estrés por el trasplante, sobre todo bajo sequía estacional prolongada, que propicia una mayor mortalidad (Haase y Rose, 1993).

El sistema de producción de doble-trasplante se basa en el traspaso de las plantas de la charola a contenedores de mayor volumen con la finalidad de producir ejemplares mas grandes, que logren adaptarse morfológica y fisiológicamente a las condiciones en las que se establecerá la plantación (Salcedo et al., 2012).

El sistema contenedor-contenedor genera plantas grandes y de buena calidad morfológica, pero eleva los costos (Hahn, 1984). Estudios realizados por Pineda et al. (2004) en Pinus greggii Engelm. con tres sistemas de producción, evidenciaron que las plantas producidas bajo el sistema contenedor-raíz desnuda tuvieron mejores resultados, en todas las variables morfológicas, que las de contenedor-contenedor y charola sin trasplante; se atribuye esta calidad a un mayor espacio en la cama de crecimiento para su desarrollo. Becerra et al. (2013) obtuvieron mejor calidad en las plantas trasplantadas a contenedores de mas capacidad (volumen de 10 L). En contraste Hahn (1990), Owston (1990) y Dumroese et al. (1998) han registrado inconvenientes operativos y económicos por la implementación de estos sistemas.

En este contexto, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto del volumen del contenedor sobre la calidad de planta de P. hartwegii en vivero y la supervivencia en campo a un año de su establecimiento.

Materiales y Métodos

El área de estudio

El estudio se realizó en dos etapas. La primera consistió en evaluar la calidad de planta en dos viveros forestales: el vivero de producción "Masvi", situado en la localidad de San Andrés, Ciudad Guzmán, Jalisco, ubicado a 1 543 msnm; y el vivero temporal Pico del Águila, a 3 849 msnm en el Parque Nacional Nevado de Colima, en la región sur del estado de Jalisco.

La segunda etapa fue la evaluación en campo, en la zona denominada Pico del Águila, a una altitud de 3 849 msnm, entre los 19°30'21" N y 103°54'42" O, con clima semi-seco, temperatura media anual de 20 °C (27 °C a 12.1 °C), precipitación media de 694.4 mm y 10 días con heladas en promedio anual (Conanp, 2006).

El suelo del lugar es de tipo Andosol, la vegetación está representada por bosques de pino (Pinus hartwegii), acompañado de oyamel (Abies flinckii Rushford), pastizales (Agrostis sp.) y otras especies (Arenarya bryoides Boiss., Senecio tolucans DC., Solanum verrucosum Schlechtd., Pteridium feei (W. Schaffn. ex Fée) Faully Brassica campestris) (Inegi, 1999; Conanp, 2006).

Materiales

Se utilizaron plantas de Pinus hartwegii de 12 meses de edad procedentes del Vivero "Masvi", en charolas de poliestireno de 60 cm de largo x 36 cm de ancho x 10.4 cm de alto y con 60 cavidades de 0.165 L de volumen. La descripción de las plantas medidas al inicio del experimento se presenta en el Cuadro 1, las cuales fueron determinadas en el Laboratorio Forestal del Departamento de Celulosa y Papel, Universidad de Guadalajara.

Cuadro 1. Promedio de las variables: altura, diámetro y biomasa de Pinus hartwegii Lindl. al inicio de la evaluación (12 meses de edad) en el vivero de producción Masvi.
Table 1. Mean of height, diameter and biomass variables of Pinus hartwegii Lindl. at the beginning of the evaluation (12 months old) in Masvi production nursery.

*El valor entre paréntesis es el error estándar.
*The number in parenthesis is standard error.
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Se usaron contenedores de polipropileno negro con diseño especial para el desarrollo de coníferas (semicónico, con costillas interiores verticales y con la base cubierta solo con una malla cuadriculada). El contenedor de un litro tenía un espesor de pared de 118 mm, 18.5 cm de largo y diámetro superior a 10.7 cm e inferior a 8.2 cm. El de cinco litros era de 152 mm en cuanto a la primera característica, largo de 45 cm y diámetro superior a 17.8 cm e inferior a 14.5 cm.

El sustrato utilizado para el trasplante lo describieron en el Laboratorio de Física de Suelos del Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, Estado de México. Estaba compuesto por composta de corteza de pino triturada, con una porosidad total de 59 %, de aireación de 18 %, de retención de agua de 41 %, con tamaño de partícula (diámetro medio ponderado) de 4.7 mm y una densidad aparente de 0.25 g cm^-3. Con el fin de prevenir daños por patógenos, este material se desinfectó con un fungicida de amplio espectro (BUSAN 30 WB, TCMTB-tiacinometiltiobenzotrazol).

Primera etapa: Establecimiento en vivero

Diseño experimental en vivero

Para la primera etapa, se consideraron como tratamientos los tres volúmenes de contenedor T0 (0.165 L), T1 (1 L) y T2 (5 L). Los tratamientos se distribuyeron en un diseño en bloques completamente al azar. Cada tratamiento consistió de tres repeticiones y se seleccionaron aleatoriamente cinco plantas por cada repetición (15 plantas).

Evaluación en vivero

La evaluación (ocho meses después del trasplante) de la calidad de planta se realizó a partir de las variables de crecimiento: altura (cm), diámetro de tallo en la base del cuello de la raíz (mm), volumen de la parte aérea y radicular (cm³) por desplazamiento de agua (Harrington et al., 1994), peso seco del tallo y de la raíz (g). Con estos datos se calculó el Índice de Robustez, la relación parte aérea/raíz, el Índice de Dickson (Dickson et al., 1960) e Índice de Contenedor de Raíz (ICR), el cual consiste en un cociente entre el volumen del contenedor (cm³) y el volumen de la raíz (cm³).

En junio de 2011, las plantas se incorporaron al campo en la zona denominada Pico del Águila (330 plantas por cada tratamiento); dichas plantaciones fueron establecidas bajo diferentes distanciamientos 3 x 3 m, 4 x 4 m y 5 x 5 m (T0, T1 y T2, respectivamente) y el área de plantación presentó las características edáficas descritas en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Composición química del suelo de la zona Pico del Águila- Parque Nacional Nevado de Colima.
Table 2. Soil chemical composition of the Pico del Águila area - Nevado de Colima National Park.
]]> Fuente: Delgado. (2012).
Source: Delgado. (2012).
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Durante el primer año de la plantación, los ejemplares estuvieron bajo manejo silvícola primordialmente de protección; el suelo de cada hoyo fue fertilizado al momento de la plantación con 10 g de la mezcla comercial "Nutriforest" (23 % de fósforo, 9 % de nitrógeno, 14 % de potasio, 4 % de magnesio y 0.1 % de boro) y no se aplicaron riegos.

Diseño experimental en campo

Se consideraron los tres tratamientos establecidos en vivero (T0, T1 y T2), los cuales se distribuyeron en un diseño en bloques completamente al azar con tres repeticiones por cada tratamiento (110 plantas); se bloqueó el efecto del distanciamiento que se dio en cada tratamiento, con la finalidad de evaluar su efecto en la supervivencia al primer año de su plantación.

Evaluación en campo

La evaluación en campo se llevó a los seis y doce meses de ser establecidos los tratamientos (diciembre de 2011 y julio de 2012), con un muestreo sistemático de 100 % a cada tratamiento se dividió en tres 3 sub-bloques.

Análisis estadístico

Los datos generados se capturaron y organizaron en el programa Excel de Microsoft 2007. Se realizó un análisis de varianza mediante el modelo unifactorial en el programa Statgraphics Centurion XV.II Versión 15.2.06; así como previas pruebas de normalidad (CHI- cuadrada y Estadístico W de Shapiro-Wilk). A partir de las diferencias entre tratamientos (P ≤ 0.05), se aplicó una comparación de medias con la prueba de Diferencia Mínima Significativa (LSD, por sus siglas en inglés), con un nivel de confianza de 95 %.

Resultados y Discusión

Variables morfológicas

Se obtuvo una relación directa entre las variables evaluadas, la calidad de planta y el volumen del contenedor. Las plantas del contenedor de cinco litros (T2) presentaron diferencia estadística significativa (P ≤ 0.05) en el desarrollo de las variables morfológicas con excepción de la altura y el peso radicular en comparación con los demás tratamientos (Cuadro3).

Cuadro 3. Comparación de medias entre los tratamientos y P-valor del ANOVA de la altura, diámetro y biomasa de Pinus hartwegii Lindl. en el vivero temporal Pico del Águila.
Table 3. Comparison of media between treatments and the P-value of ANOVA in terms of height, diameter and biomass of Pinus hartwegii Lindl. in Pico del Águila temporary nursery.

T0 = Contenedor de 0.165 L; T1 = Contenedor de 1 L; T2 = Contenedor de 5 L; gl = Grados de libertad. Las medias seguidas por la misma letra en columna no difieren significativamente entre sí (n = 15, P ≤ 0.05, LSD); * = Significancia con un nivel de confianza de 95 %.
T0 = 0.165 L container; T1= 1 L container; T2= 5 L container; gl = Degrees of freedom. The means followed by the same letter in column do not significantly differ among them (n = 15, P ≤ 0.05, LSD);(*) = Significance with a 95 % confidence level. ]]> Hacer clic para agrandar

 Los resultados demuestran que el tamaño del contendor (T2) influye positivamente sobrela altura de la planta (16.11 cm), debido a que plantas pequeñas con menor superficie fotosintética presentan menor crecimiento, mientras que plantas grandes con mayor superficie fotosintética tienen un mejor desarrollo aéreo. Sin embargo, al seleccionar la planta en vivero, es preferible considerar que tenga la altura acorde a su volumen radicular, que le permita adaptarse a las condiciones de campo y crecer vigorosamente (Thompson, 1985; Prieto et al., 1999).

El diámetro de tallo del T2 fue mayor en relación a la plantas del T0 y T1. Aquellas con diámetros grandes tienden a desarrollar sistemas radicales mayores, lo cual produce plantas con mejor soporte y resistencia contra temperaturas extremas y proveen cantidades superiores de sustancias de reserva, por lo que sufren pocos daños por calor o sequía (Cleary et al., 1978). Además Mexal y Landis (1990) señalan que individuos con diámetros entre 5 y 6 mm logran un porcentaje de supervivencia superior a 80 %.

Las plantas de contenedores más grandes (T2) registraron el volumen foliar (40.33 cm³) y el volumen radicular (18.87 cm³) más alto con respecto a los demás tratamientos (T0 y T1); por ello se considera que las que portan mayor volumen de raíces al momento de la plantación ofrecen porcentajes de supervivencia más prometedores y mejor crecimiento inicial en altura y diámetro que aquellas con un menor volumen después del primer año en campo, lo que concuerda con los resultados de Quiroz et al., (2014). Además, las plantas establecidas en condiciones naturales dependen solo de las características de sus raíces y de su capacidad de absorción de agua y nutrientes del suelo y las que poseen raíces más poderosas son capaces de tolerar mejor el estrés al trasplante, debido a la eficiente conductividad hidráulica de tales estructuras (Ritchie, 2003; Quiroz et al., 2014).

En estas condiciones, a medida que la temporada de crecimiento avanza, la temperatura del suelo disminuye, por lo tanto las plantas de más volumen radical presentaron mayor capacidad para la absorción de agua sobre aquellas con menor volumen, los cuales requieren de la aplicación de agua en la temporada de sequía. Por otra parte, la oferta de agua más grande también favorece el incremento en la supervivencia en especies con volumen de raíz más abundante, debido a que, le permite una mejor absorción y distribución de nutrimentos para su crecimiento (Rose et al., 1991; Wenny et al., 1998; Quiroz et al., 2014).

Índices de calidad

Para el índice de relación parte aérea y raíz, la mejor calidad de planta de acuerdo con Thompson (1985), es aquella donde la distribución de su biomasa aérea y radical esta equilibrada, lo que garantiza una mayor supervivencia porque se evita que la transpiración de la planta exceda a su capacidad de absorción de agua (May, 1984).

En el presente trabajo, dicho índice resultó ser de regular calidad para el tratamiento T2, debido a que la parte área aumentó más que la parte radical, por efecto del volumen del contenedor (Figura 1). A pesar de ello, en los tratamientos T0 y T1 no se registró diferencia estadística significativa alguna y fueron los que estuvieron más cerca del valor recomendado de 1.5 a 2 (Sáenz et al., 2010). Por lo anterior será importante verificar si el uso de esta relación es realmente útil para evaluar la calidad de planta para otras especies de pinos mexicanos y con ello predecir con certeza la supervivencia en campo, cuando su producción se realice en contenedores de mayor volumen.

]]> T0= Contenedor de 0.165 L, T1 = Contenedor de 1 L; T2 = Contenedor de 5 L. Las medias seguidas por la misma letra dentro del mismo índice no difieren significativamente entre sí (n=15, P ≤ 0.05, LSD).
T0 = 0.165 L container; T1 = 1 L container; T2 = 5 L container; gl = Degrees of freedom. The means followed by the same letter do not significantly differ among them (n=15, P≤ 0.05, LSD)

Figura 1. Comparación de medias entre los tratamientos sobre los Índices de calidad del Pinus hartwegii Lindl. en el vivero temporal Pico del Águila.
Figure 1. Comparison of means among treatments over the quality indexes of Pinus hartwegii Lindl. at Pico del Águila temporary nursery.
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De acuerdo con los resultados obtenidos para P. hartwegii, a medida que aumenta el tamaño del contenedor, el incremento del peso aéreo y peso radicular se manifestó de manera no proporcional a lo que se esperaba.Al respecto, los resultados de Pineda et al. (2004) concuerdan con los obtenidos en este estudio, ya que la producción en charola fue la que registró el valor más adecuado para dicha relación (1.8 L); por el contrario, para los tratamientos de charola- contenedor y charola–raíz desnuda sus valores fueron muy superiores a lo esperado (3.02 y 2.84, respectivamente).

El índice de robustez (IR) está asociado a un planta robusta y con tallo vigoroso, el cual deberá presentar un valor menor a 6 de acuerdo a Thompson (1985); por lo tanto, el índice resultó ser adecuado para la planta y la especie evaluada en los tratamientos del presente estudio (Figura 1), valores concordantes a los indicados por Sáenz et al. (2010).

Según estos últimos autores, el Índice de Dickson (IQ) debe ser mayor a 0.5. Los datos del IQ en los tratamientos T1 y T2 no tuvieron diferencias significativas, pero sí los mejores valores comparados con T0 (Figura 1); por ello ese índice de calidad también se reveló como parámetro valioso para predecir la supervivencia en campo. Incluye los valores de las variables morfológicas más influyentes en la calidad de las plantas, lo que lo convierte en uno de los más importantes para definir la calidad de planta forestal en vivero (Thompson, 1985), y que ha sido reconocido por diversos autores para evaluar otras especies de pino y predecir su comportamiento futuro (Sánchez et al., 2008; Maldonado et al., 2011).

Índice de contenedor raíz (ICR) y porcentaje de supervivencia en campo

Cuadro 4. Comparación de medias entre los tratamientos del índice de contenedor raíz (ICR) en plantas de Pinus hartwegii Lindl. producidas en el vivero temporal Pico del Águila.
Table 4. Comparison of means among the treatments of the root container index (ICR) in Pinus hartwegii Lindl. plants produced in Pico del Águila temporary nursery.

T0 = Contenedor de 0.165 L; T1 = Contenedor de 1 L; T2=Contenedor de 5 L. Las medias seguidas por la misma letra no difieren significativamente entre sí (n = 15, P≤ 0.05, LSD).
T0 = 0.165 L container; T1 = 1 L container; T2 = 5 L container; gl = Degrees of freedom. The means followed by the same letter do not significantly differ among them (n=15, P ≤ 0.05, LSD).
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Los parámetros descritos para la producción de plantas ayudan a tener un mejor manejo en vivero y facilitan la toma de decisiones de acuerdo al destino final de las plantaciones forestales: conservación o comerciales (Montoya y Cámara, 1996). Sin embargo, aunque los índices considerados en este trabajo son los más comunes (ITR, IR e IQ) para evaluar la calidad de planta en vivero, no se verificó una congruencia en la selección en vivero del tratamiento que tendrá mejor desempeño en campo. Por el contrario, el ICR resultó ser el índice más confiable que definió a los tratamientos con una diferencia estadística significativa; las correspondientes al T2 fueron las que mejor respondieron (Cuadro 5).

Después de 6 meses de haber sido incorporados a la plantación, los ejemplares de los tratamientos T1 y T2 mostraron un porcentaje de supervivencia aceptable con 61.83 y 97.6, respectivamente; sin embargo en las evaluaciones realizadas a los 12 meses disminuyeron hasta 43.03 y 96.07 %, mientras que el testigo (T0) llegó hasta 9.7 % (Figura 2). No obstante, se pudo advertir que las plantas del contenedor de mayor volumen (T2) lograron el porcentaje de supervivencia en campo más alto, en comparación con los de menor volumen (T0 y T1) en los que se registró un valor inferior con respecto a T2. En este sentido, Becerra et al., (2013) recomiendan también el uso de contenedores mayores a un litro para el cultivo de plantas forestales nativas en ambientes mediterráneos. Los resultados demuestran que las plantas en contenedores de mayor volumen y cultivadas en el vivero temporal por ocho meses desarrollan elementos morfológicos más importantes, así como una mejor adaptación a las condiciones ambientales de los sitios de la plantación, que aquellas producidas en contenedores de menor volumen.

T0 = 0.165 L container; T1 = 1 L container; T2 = 5 L container. The means followed by the same letter do not significantly differ among them (n=15, P ≤ 0.05, LSD). ]]> T0 = 0.165 L container; T1 = 1 L container; T2 = 5 L container. The means followed by the same letter do not significantly differ among them (n=15, P ≤ 0.05, LSD).

Figura 2. Porcentaje de supervivencia de Pinus hartwegii Lindl. a los seis y 12 meses de plantadas en campo, bajo tres tratamientos.
Figure 2. Survival percentage of Pinus hartwegii Lindl. after six and 12 months of plantation at the field under three treatments.
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Finalmente en la selección del contenedor, además de considerar su funcionalidad en el crecimiento de las plantas, también se deben tomar en cuenta los costos de producción. Sin embargo, en los programas de reforestación, es necesario revisar la relación del costo de aplicar un sistema de producción con doble trasplante para mejorar las características morfológicas y la aclimatación al sitio de reforestación, con el beneficio que esto aportaría al éxito de la plantación (Salcedo et al., 2012).

Conclusiones

El volumen del contenedor es determinante en la calidad de planta en vivero, y ésta a su vez tiene una relación directamente proporcional con el porcentaje de supervivencia en campo.

El sistema de doble trasplante en contenedores de mayor volumen es un método que garantiza la mejor calidad de planta y el mayor porcentaje de supervivencia de P. hartwegii en el Nevado de Colima.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor

Rosario Marilú Bernaola-Paucar: responsable del trabajo experimental, redacción y corrección del escrito; Eulogio Pimienta Barrios: facilidades de laboratorio e infraestructura para evaluar los árboles y realización de sugerencias para mejorar el escrito; Porfirio Gutiérrez González: apoyo en los análisis estadísticos de los datos y en la redacción correspondiente a esta sección; Víctor Manuel Ordaz Chaparro: revisión del manuscrito y apoyo en las correcciones; Gelacio Alejo Santiago: colaboración en las determinaciones de minerales junto con la responsable del trabajo y en la revisión de la redacción correspondiente; Eduardo Salcedo Pérez: responsable de la propuesta de investigación, redacción y correcciones del escrito.

Agradecimientos

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