Supervivencia en plantaciones de Pinus pseudostrobus Lindl. en función del sistema de producción y preacondicionamiento en vivero

Survival of Pinus pseudostrobus Lindl. plantations in terms of the production system and pre-conditioning in the nursery

José Ángel Sigala Rodríguez¹, Marco Aurelio González Tagle² y José Ángel Prieto Ruíz³

¹ Campo Experimental Valle del Guadiana. CIR-Norte Centro, INIFAP. Correo: sigala.jose@inifap.gob.mx

³ Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Juárez del Estado de Durango.

Fecha de recepción: 25 de noviembre de 2013
Fecha de aceptación: 26 de marzo de 2015.

Resumen

Se evaluó la supervivencia de una plantación de Pinus pseudostrobus como resultado del efecto del sistema de producción y el preacondicionamiento de las plantas en vivero; además, se analizó el riesgo de mortalidad en función de su calidad morfológica. Se utilizaron plantas producidas en tres sistemas: 1) un año en charola de poliestireno [1+0], 2) dos años en bolsa de polietileno [0+2], y 3) dos años de edad, un año en charola de poliestireno más un año en bolsa de polietileno [1+1]. Previo a la plantación, durante 45 días, las plantas fueron sometidas a preacondicionamiento mediante la modificación del régimen de riegos, se aplicaron tres niveles: 1) nivel bajo, riego diario durante la mañana; 2) moderado, riego a saturación cada 9 días; y 3) nivel alto, riego a saturación cada 15 días. En campo se eligieron dos condiciones de sitio: 1) pendiente de 10 %, exposición NE, y 2) pendiente de 55 %, exposición SO. El análisis de supervivencia fue por el método Kaplan-Meier y se realizó una regresión de riesgos proporcionales para determinar el riesgo de mortalidad. A 14 meses de establecimiento, se obtuvo una supervivencia promedio de 52.9 %, con una mayor mortalidad durante los primeros tres meses. Se determinaron diferencias significativas entre sistemas de producción y entre sitios de plantación, pero no entre niveles de preacondicionamiento, aunque este generó respuestas distintas en cada sistema de producción; se registró una supervivencia superior en las plantas cultivadas en el sistema 0+2 y sometidas a un nivel de preacondicionamiento alto. El diámetro fue la variable morfológica que más se relacionó con el riesgo de mortalidad en los sitios de plantación.

Palabras clave: Calidad de planta, mortalidad de plantas, Pinus pseudostrobus Lindl., plantación forestal, reforestación, vivero forestal.

Abstract

The survival of a Pinus pseudostrobus plantation was assessed as a result of the effect of the production system and pre-conditioning of the plants in the nursery; in addition, the mortality risk was analyzed in terms of its morphological quality. Plants produced under three systems were utilized: 1) one year on a polystyrene tray [1+0], 2) two years in a polyethylene bag [0+2], and 3) one year on a polystyrene tray plus one year in a polyethylene bag [1+1]. Previous to the plantation, during 45 days, the plants were subjected to pre-conditioning through modification of the watering regime; three different levels were applied: 1) low level, daily watering in the morning; 2) moderate level, watering until saturation every 9 days, and 3) high level, watering until saturation every 15 days. Two site conditions were selected in field: 1) 10 % slope with NE exposure and 55 % slope with SW exposure. The survival analysis was performed using the Kaplan-Meier method, and a proportional hazard regression was carried out in order to determine the mortality risk. 14 months after establishment, an average survival rate of 52.9 % was obtained, with a higher mortality during the first three months. Significant differences were found between production systems and between plantation sites, but not between pre-conditioning levels, although this generated different responses for each production system; a higher survival rate was reported among plants cultivated with the 0+2 system and subjected to a high pre-conditioning level. The diameter was the morphological variable most closely related to mortality risk in the plantation sites.

Key words: Plant quality, plant mortality, Pinus pseudostrobus Lindl., forest plantation, reforestation, forest nursery.

Introducción

El propósito de cualquier lote de planta destinado a la reforestación es superar satisfactoriamente la fase de establecimiento, además de lograr altas tasas de supervivencia y crecimiento en el campo (Navarro et al., 2006). Antes de plantar, es importante identificar los factores ambientales limitantes del área de interés para definir las características morfológicas y fisiológicas que el material vegetativo debe tener para garantizar su rápido arraigo y adaptación a las condiciones del sitio (Navarro et al., 2006; Landis et al., 2010).

En el sur del estado de Nuevo León, Pinus pseudostrobus Lindl. es la especie más utilizada en reforestaciones de áreas incendiadas o degradadas (Conafor, 2009); sin embargo, la baja productividad del suelo en la región limita el establecimiento de la regeneración. De acuerdo con Grossnickle (2005), en sitios de baja calidad es necesario que los individuos utilizados tengan un volumen radicular suficiente para aprovechar la humedad y los nutrimentos del suelo.

Por otra parte, South et al. (2005) señalan que el tipo y tamaño de contenedor influyen en la supervivencia de una plantación en sitios degradados o de baja calidad; asimismo, Villar et al. (1999) y Prieto et al. (2007) indican que el preacondicionamiento, mediante la restricción de riegos es una de las prácticas en vivero que activan o acentúan los mecanismos de resistencia de la planta a situaciones de estrés en campo, ya que se reducen las tasas de crecimiento y traspiración, se propicia la aparición de la yema apical y se incrementa la lignificación del tallo.

Los objetivos del presente trabajo fueron definir el efecto del sistema de producción y el preacondicionamiento sobre la supervivencia de una plantación de P. pseudostrobus, establecida en sitios de baja productividad; además de, calcular el riesgo de mortalidad de la plantación en función de las variables morfológicas de la planta, con la finalidad de fijar patrones de calidad para la selección de plántulas destinadas al establecimiento de plantaciones con fines de restauración.

Materiales y Métodos

Material vegetal

Se seleccionaron ejemplares de Pinus pseudostrobus cultivados en tres sistemas de producción (Cuadro 1) en el Vivero Forestal Bosque Escuela de la Facultad de Ciencias Forestales (UANL), ubicado en el ejido Santa Rosa, municipio Iturbide, Nuevo León, en las coordenadas 24°42.37' N y 99°51.69' O y a una altitud de 1 609 m. En todos los sistemas, las plantas estuvieron bajo condiciones de sombra durante el primer año y a la intemperie en el segundo año, para el caso del sistema en bolsa de polietileno. Como sustrato se utilizó una mezcla de turba de musgo (57 %) y tierra de monte (43 %), a la que se le agregaron 5 kg m^-3 de fertilizante de liberación controlada (Osmocote^®). Durante el periodo de producción se aplicaron riegos cada tres días, de acuerdo a las rutinas convencionales del vivero.

Cuadro 1. Sistemas de producción evaluados durante el cultivo de Pinus pseudostrobus Lindl. en el Vivero Bosque Escuela, Iturbide, Nuevo León.
Table 1. Production systems assessed during the cultivation of Pinus pseudostrobus Lindl. in the Forest School Nursery in Iturbide, Nuevo León.

*El primer carácter indica el tiempo de cultivo en charola de poliestireno y el segundo el tiempo de cultivo en bolsa de polietileno.
* The first figure indicates the cultivation period on a polystyrene tray, and the second figure, the cultivation period in a polyethylene bag.

El material se llevó a campo en noviembre de 2011, la plantación se estableció en el municipio Galeana, Nuevo León. El área de estudio se ubica en las coordenadas 24°50.81' N y 100°5.55' O y una altitud de 1 760 m; presenta una precipitación media anual de 428 mm con una temperatura media de 14 °C. Se eligieron dos sitios de condiciones contrastantes (Cuadro 2), separados a una distancia de 200 m. En cada uno se plantaron 24 individuos por tratamiento, divididos en tres repeticiones y situados a 1 m de separación; en total se emplearon 432. El diseño experimental fue en parcelas subdivididas, las grandes correspondieron a los sitios, las medianas el sistema de producción y las parcelas chicas al nivel de preacondicionamiento.

Cuadro 2. Características topográficas y de suelo en los sitios de la plantación.
Table 2. Topographic and soil characteristics of the plantation sites.

Análisis estadístico

Una vez establecida la plantación, se evaluó mensualmente la supervivencia durante nueve meses; se hizo un registro final a los 14 meses. En cada medición se asignaron valores de 0 o 1 para las plantas muertas y vivas, respectivamente. Asimismo, se consideraron las variables morfológicas iniciales: diámetro al cuello de la raíz (mm), altura del tallo (cm), peso seco de la parte aérea (PSA) y peso seco de la raíz (PSR) (g). Las dos últimas se obtuvieron de un muestreo destructivo realizado en cada tratamiento, antes de plantar.

Las diferencias de supervivencia entre tratamientos, se analizaron mediante la prueba Log-Rank a partir de curvas de supervivencia construidas por el método Kaplan-Meierque en el que se define la función de supervivencia como:

Para estimar el efecto de los factores estudiados, en función de las variables morfológicas como covariables, se aplicó una regresión de riesgos proporcionales de Cox. El modelo de riesgos proporcionales utilizado fue:

Donde hi(t) es el riesgo de muerte de un individuo i a un tiempo t, el cual es el producto de la función de riesgo (h0) de referencia no especificada y una función exponencial de k covariables (Allison, 1995).

Este modelo estima un coeficiente ß para cada factor o covariable y prueba la hipótesis nula que ß = 0 con el estadístico Chi². Dicho coeficiente explica el efecto de un factor o una covariable en la función de riesgo; es decir, si el coeficiente ß es negativo significa que el riesgo de muerte se reduce con el incremento de la covariable, mientras que un coeficiente ß positivo indica lo contrario (Williams, 2008). El análisis se efectuó mediante el procedimiento PHREG de SAS ver. 9.2 (SAS, 2009).

Resultados y Discusión

Supervivencia

A los 14 meses de haberse realizado la plantación, la supervivencia promedio fue de 52.9 %; se observó mayor mortalidad durante los primeros tres meses (31.2 %). El valor más alto se obtuvo en el sitio 2 (60.2 %) con diferencias significativas (Chi²= 6.03, p= 0.014) respecto al sitio 1, cuyo registro fue de 45.4 % (Cuadro 3).

La supervivencia de una planta en un determinado sitio puede ser afectada por las propiedades físico-químicas del suelo como: humedad, temperatura, pH, conductividad eléctrica y contenido de nutrientes (Omary, 2011); aunadas a las condiciones topográficas (Chen y Klinka, 1998) y al método utilizado para establecer la plantación (Ortega et al., 2006). En este ensayo, los sitios presentaron propiedades edáficas similares (Cuadro 2); por lo tanto, las diferencias entre sitios de plantación es probable que se deban a las distintas pendientes y exposiciones.

La prueba Log-Rank mostró diferencias altamente significativas entre los tres sistemas de producción evaluados, tanto en el Sitio 1 (Chi²= 129.5, p<0.0001) como en el Sitio 2 Chi²= 154.70, p<0.0001). La mayor supervivencia se obtuvo en plantas producidas con el sistema 1+1 (Sitio 1= 66.7 %; Sitio 2= 90.3 %), seguidas de aquellas que fueron cultivadas en bolsa de polietileno (0+2) (Sitio 1= 63.8 %; Sitio 2= 79.2 %), y por último, las que crecieron en charola de poliestireno (1+0) (Sitio 1= 6.9 %; Sitio 2= 11.1 %); no obstante, entre los sistemas 1+1 y 0+2 no hubo diferencias significativas (Cuadro 3, Figura 1).

Tratamientos: Sistema de producción: Cs [1+0] = Siembra en charola; Bs [0+2] =Siembra en bolsa; Bt [1+1] = Siembra en charola y trasplante a bolsa;Preacondicionamiento: B = Nivel bajo; M = Nivel moderado; A = Nivel alto. ]]> Treatments: Production system: Cs [1+0] = Tray sowing; Bs [0+2] = Bag sowing; Bt [1+1] = Tray sowing and transplant to bag; Pre-conditioning: L = Low level;M = Moderate level; H = High level.
Figura 1. Función de supervivencia estimada [S(t)] para los diferentes tratamientos evaluados en la reforestación con Pinus pseudostrobus Lindl., en dos sitios de plantación.
Figure 1. Estimated survival function [S(t)] for the different treatments evaluated for reforestation with Pinus pseudostrobus Lindl., in two plantation sites.

Resultados similares se documentaron para P. pseudostrobus en el estado de Nuevo León, con mejores registros en las plantas cultivadas en bolsa de polietileno (Marroquín et al., 2006). La respuesta favorable del sistema convencional en bolsa, se explica debido a que los envases tienen más capacidad, y propician mejores características del sistema radicular, como el volumen y conductancia hidráulica, que le permiten aprovechar mejor la humedad en el suelo (Chirino et al., 2009); esto es relevante en sitios con precipitación pluvial escasa y condiciones edáficas pobres, como las que caracterizaron el área de estudio.

Los niveles de preacondicionamiento, tanto en el sitio 1 (Chi²= 4.16, p= 0.128) como en el sitio 2 (Chi²= 0.23, p= 0.893) no tuvieron diferencias significativas; sin embargo, al analizar la combinación del sistema de producción con los tres tipos de preacondicionamiento, en ambos sitios, se determinó una supervivencia superior en plantas producidas con el sistema 0+2, con un preacondicionamiento alto (Sitio 1= 83.3 %, Sitio 2= 91.7 %). En el sitio 1, la supervivencia de las plantas cultivadas bajo el sistema 0+2 fue estadísticamente diferente entre el preacondicionamiento alto y moderado (Chi²= 5.92, p= 0.015); en cambio, en el sitio 2, este tratamiento fue estadísticamente igual a los otros ocho, incluso comparado con el sistema de producción 1+1 con niveles moderado y alto. Si bien, en el sistema de producción en charola 1+0, el preacondicionamiento no presentó un efecto significativo, se observó menor supervivencia en aquellos individuos sometidos a un nivel alto, en los dos sitios de plantación (Cuadro 3, Figura 1).

El preacondicionamiento en vivero, mediante la modificación de ciclos de riego difirió en función del tamaño del envase donde se produjo la planta, esto se explica porque los individuos cultivados en contenedores pequeños tienen un desarrollo de raíz limitado, lo que los hace más vulnerables al estrés hídrico, con ello, disminuye la conductancia estomática y aumenta el riesgo de muerte durante el primer periodo de sequía (González et al., 2011). En el presente ensayo, las plantas cultivadas en charola (1+0) y sometidas a un estrés hídrico elevado mostraron menor supervivencia; en cambio, el mismo nivel de preacondicionamiento aplicado en el sistema de producción en bolsa (0+2 y 1+1) tuvo mejores resultados, principalmente en el sitio 2.

En otros estudios se documenta que el estrés hídrico ejerce un efecto negativo en los procesos fisiológicos, como la alteración del estatus de carbohidratos y asimilación de CO₂, lo cual influye en un mayor estrés de trasplante (Guehl et al., 1993; Ortega et al., 2002). Al respecto, el estrés hídrico controlado puede incidir en variables relacionadas con mecanismos de protección contra la sequía, como el cierre de estomas o disminución de la conductancia estomática, pero no influye en los de tolerancia a la falta de agua, como el ajuste osmótico o cambios en las propiedades de las membranas celulares (Villar et al., 1999; Valladares et al., 2004).

Análisis de riesgos

El modelo de riesgos proporcionales de Cox fue significativo para el conjunto de datos analizados (Chi²= 254.1, p>0.0001), de manera que se rechazó la hipótesis nula global de que ß = 0 (Ecuación 2). Los resultados muestran que entre los factores analizados, el sitio de plantación presentó un efecto significativo en la función de riesgo, con un estimador ß positivo en la comparación del sitio 1 contra el sitio 2; es decir, establecer una planta bajo las condiciones del sitio 1 tiene mayor riesgo de muerte comparada con aquella que se plante en las condiciones del sitio 2. Asimismo, el nivel medio de preacondicionamiento tuvo un riesgo positivo significativo, en comparación con el nivel bajo (Cuadro 4).

Cuadro 4. Resultados de la regresión de riesgos proporcionales.
Table 4. Results of the proportional hazard regression.
*DCR=Diámetro al cuello de la raíz.
 *DRC=Diameter at root collar.

El análisis evidenció un efecto altamente significativo del diámetro al cuello de la raíz sobre la función de riesgo, con signo negativo en el estimador y una relación de riesgo de 0.332, lo que significa que el incremento de 1 mm en el diámetro de la planta reduce el riesgo de muerte hasta en 66.8 %; es decir, 100(1 -e^-1.102), siempre y cuando se mantengan constantes las otras variables.

En estudios recientes, con diferentes especies del género Pinus se ha demostrado que el diámetro al cuello de la raíz influye en la supervivencia durante los primeros meses de establecimiento (South et al., 2005; Dumroese et al., 2009; Kabrick et al., 2011; Grossnickle, 2012; Tsakaldimi et al., 2013); debido a que dicha variable está directamente relacionada con las reservas de carbohidratos no estructurales y con el desarrollo de las raíces (Guehl et al., 1993; Mason, 2001). Así, las plántulas con diámetros menores pueden tener un pobre desempeño en campo, comparadas con aquellas de mayor diámetro y con un buen manejo durante la plantación (Mason, 2001).

Otra variable que incidió significativamente en la supervivencia fue la altura del tallo, que contrario al efecto del diámetro presentó un estimador con signo positivo, aunque con una relación de riesgo baja (1.071), lo que indica que el aumento de 1 cm de altura incrementa el riesgo de muerte en 7.1 % durante los primeros meses después de establecer la plantación.

Conclusiones

A pesar de que el preacondicionamiento no incidió en la supervivencia, esta práctica puede ser recomendada en plántulas de mayor talla, para acentuar mecanismos que evitan la sequía, como la reducción de tasas de traspiración.

El diámetro al cuello de la raíz en plantas de Pinus pseudostrobus se relaciona directamente con su supervivencia en campo. Por ello, en vivero, se debe elegir el sistema de producción que provea mayor robustez a la planta, para asegurar un éxito alto de las reforestaciones en el área de estudio.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución para autor

José Ángel Sigala Rodríguez: establecimiento del ensayo en vivero y campo, toma de datos, análisis de datos, documentación bibliográfica y redacción del manuscrito; Marco Aurelio González Tagle: definición del diseño experimental, análisis de datos y estructuración del manuscrito; José Ángel Prieto Ruíz: definición de tratamientos a evaluar, documentación bibliográfica y revisión del manuscrito.

Los autores desean expresar su agradecimiento a la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma de Nuevo León por las facilidades prestadas en la realización de este estudio.

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