Variación radial de la densidad básica en Pinus patula Schltdl. et Cham. de tres localidades en Hidalgo
Radial variation of basic density in Pinus patula Schltdl. et Cham. in three locations from Hidalgo state
José Rodolfo Goche Télles1*, Alejandro Velázquez Martínez2, Amparo Borja de la Rosa3, Juan Capulín Grande 1 y Celina Palacios Mendoza 1
1 Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango. *Correo e: jgoche@ujed.mx
2 Colegio de Postgraduados.
]]> 3 División de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma Chapingo.
Fecha de recepción: 8 de Febrero de 2010.
Fecha de aceptación: 29 de abril de 2011.
RESUMEN
La densidad básica de la madera puede variar ampliamente en un individuo en el sentido radial; esta característica es inherente a la especie o está influenciada por la edad, la forma del árbol, las diferencias genéticas, la velocidad de crecimiento y la historia evolutiva. El presente trabajo aborda dicha variación en Pinus patula ., proveniente de tres localidades del estado de Hidalgo: El Reparo, Tres Fracciones de Fondones y El Aguaje ubicadas en los municipios de Zacualtipán y Metzquititlán. En cada una de ellas se seleccionaron aleatoriamente 20 árboles, y se obtuvo, con el taladro de Pressler, un cilindro de madera de 12 mm de diámetro, a una altura de 1.30 m del fuste para determinar la densidad básica por anillo de crecimiento, mediante el método de máximo contenido de humedad. Para el análisis de los datos, se aplicó un análisis de varianza y una comparación de medias con la prueba de Tukey (α = 0.5). Se probaron los modelos estadísticos que mejor se ajustaron a las tendencias presentadas por la densidad básica. Los resultados muestran una media general de 0.4602 g cm-3, un valor mínimo de 0.2241 y uno máximo de 0.6856 g cm-3. Se determinó que la densidad básica de Pinus patula presenta dos tendencias de variación radial en las tres localidades estudiadas: en la primera se observan incrementos a partir de la médula, en dirección de la corteza, y en la segunda los incrementos van de la médula hasta un punto máximo, para después disminuir al llegar a la corteza.
Palabras clave: Densidad básica, estado de Hidalgo, Pinus patula Schltdl. et Cham., propiedades físicas, variación radial, Zacualtipán.
ABSTRACT
]]> Variation of wood density may be very important in radial direction. This variation not only may be related to tree species, but also to tree age and form, genetic differences, growth rates and historic evolution. In this study, the radial variation of wood density for Mexican red pine ( Pinus patula) from three sites (Ejido el Reparo, Tres Fracciones of Fondones and El Aguaje)- all of them, located in the State of Hidalgo, Mexico- is presented. In each location, 20 trees were randomly selected and wood increment cores with 12 mm in diameter were obtained at 1.3 m height over the stem. Wood density was determined with the maximum moisture content method in each growth ring of the cores. ANOVA and Tukey test were applied. The best fitted models were tested to determine trends of basic density radial variation. Results showed a mean of 0.4602 g cm-3 with ranging variation from 0.2241 g cm-3 to 0.6856 g cm-3. Wood density variation of Mexican red pine presented two patterns of radial variation in the three locations, the first one increases from the pith to the bark and the second one, also increases from the pith up to a maximum and then decreases when it reaches the bark.Key words: Basic density, Hidalgo State, Pinus patula Schltdl. et Cham., physical properties, radial variation, Zacualtipán.
INTRODUCCIÓN
La densidad básica es quizás la propiedad física más estudiada en la madera, por ser la que la caracteriza tecnológicamente en mayor grado, puesto que presenta una acentuada correlación con las otras propiedades físicas y mecánicas (Jovanovski et al ., 2002), además de ser el indicador más usado para determinar la calidad de la madera (Zhang, 1997). La densidad provee un índice de calidad de la madera, que se relaciona con las aplicaciones finales e influye directamente en la dureza, en la calidad de la pulpa y en las propiedades del papel (Walker, 1993); es un parámetro a tomar en cuenta en los programas de mejoramiento genético, con vista al mejor uso de las procedencias y para la selección de individuos, dada la gran variación que a nivel individual presenta dicho carácter (Coronel, 1994).
La densidad básica de la madera varía ampliamente dentro de un árbol, desde la médula hacia el exterior o desde la base del tronco hacía la copa (Goche et al ., 2000); la variación es inherente a la especie, que la hace diferente a otras, aunque puede estar influenciada por la edad, la forma del árbol, las diferencias genéticas, la velocidad de crecimiento y la historia evolutiva (Kort et al ., 1991; Zobel y Talbert, 1994; Valencia, 1994; Pittermann et al ., 2006). También es el resultado de factores externos como: la luz, el suelo, la humedad y temperatura, así como de la competencia con otros organismos que forman parte del medio ambiente del árbol, todos ellos afectan su crecimiento y originan variaciones en la madera entre árboles o en piezas del mismo individuo (Jane, 1970; Dalla et al ., 2009).
La variación de la densidad básica en sentido radial muestra tres tipos generales o tendencias de comportamiento en la madera de ejemplares maduros. En la tendencia Tipo I, la media de la densidad básica se incrementa de la médula hacia la corteza, aunque puede presentar una línea continua o en forma de curva, donde ésta se achata en la madera madura para exhibir un decremento en las partes exteriores del fuste en árboles viejos; la Tipo II, se caracteriza por una disminución de la densidad básica junto a la médula y su incremento cerca de la corteza; por último, la Tipo III, cuya densidad básica es más alta en la médula que en la corteza y disminuye en cualquiera de las dos formas, como una línea recta o en forma de curva (Panshin y De Zeeuw, 1980).
Con respecto a la tendencia Tipo I se han realizado trabajos en con las siguientes especies: Pinus patula Schltdl. et Cham. var . longepedunculata Loock in Martínez , Pinus rudis Endl ., Pinus oaxacana Mirov , Pinus teocote Schltdl. et Cham. , Pinus maximinoi H.E. Moore , Pinus pringlei Shaw y Pinus michoacana Martínez var . cornuta Martínez (García, 1984); Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, Pinus caribaea Morelet y Pinus oocarpa Shiede (Walker, 1993); Picea abies (L.) Kars. (Bues, 1996), Pinus taeda L. (Weber, 2005) y en Larix gmelinii Rupr.) Kuzen subsp. japonica (Regel) A. E. Murray y Larix kaempferi (Lamb.) Carr. (Fujimoto et al ., 2008).
Para la tendencia Tipo II existen estudios documentados en dos plantaciones y un rodal natural de Pinus radiata D. Don. (Shepard y Shottafer, 1992) y para Picea abies (Brolin et al ., 1995; Lindström 1996). La tendencia Tipo III, se ha registrado en: Pinus cembroides Zucc. (Vaca, 1992), en Pinus taeda L., Pinus elliotti Engelm. (McAlister y Powers, 1992), en Picea sitchensis (Bong.) Carr. (Mitchell y Denne, 1997) y en Pinus nigra Arnold. (Gutiérrez et al. , 2006).
El conocimiento de la variabilidad en las propiedades físicas y mecánicas es de fundamental importancia para los usuarios de la madera al momento de evaluar sus múltiples aplicaciones y, para los silvicultores, al momento de fijar los propósitos de producción en términos de manejo. Esto permite optimizar ciertas propiedades, de acuerdo con las necesidades industriales y disminuir, dentro de ciertos límites, la heterogeneidad de la materia prima (Davel et al. , 2005). El objetivo del presente trabajo fue determinar la variación radial en Pinus patula proveniente de tres localidades del estado de Hidalgo, bajo la hipótesis de que la densidad básica se incrementa en dirección de la corteza.
]]>MATERIALES Y MÉTODOS
El material descrito a continuación, se colectó en tres localidades, dos pertenecientes al municipio de Zacualtipán, estado de Hidalgo: 1) El Reparo, ubicada en las coordenadas geográficas de 20° 37' 33" latitud N y 98° 58' 38" longitud O, 2) la conocida como Tres Fracciones de Fondones, con las coordenadas geográficas 20° 37' 20" de latitud N y 98°40'00" de longitud O. 3) La tercera localidad pertenece al municipio de San Agustín Metzquititlán, conocida como El Aguaje y se localiza en las coordenadas geográficas 20° 33' 58" latitud N, 98° 33' 26" longitud O.
En cada una de las tres localidades se seleccionaron 20 árboles en forma aleatoria, y se obtuvo un cilindro de madera de 12 mm de diámetro por individuo, mediante un taladro de Pressler, a una altura de 1.30 m del fuste. En laboratorio se procedió a separar los anillos de crecimiento, a partir de la médula, los cuales se identificaron con una clave para su posterior análisis. Para determinar la densidad básica se utilizó el método de Máximo Contenido de Humedad (Smith, 1954), recomendado para muestras pequeñas. El peso inicial se obtuvo con una balanza analítica con precisión de milésimas de gramo; posteriormente se determinó el peso anhidro, para lo cual los anillos de crecimiento se colocaron en una estufa de secado Grieve modelo LW -201C a una temperatura de 103 ± 2°C, durante 48 h. Con los datos anteriores y la densidad real de la madera se calculó la densidad básica con la fórmula que se presenta a continuación
Donde:
Db = Densidad básica
Pi = Peso inicial
Po = Peso anhidro
]]> 1.53 = Densidad real de la madera.
La medición del ancho total de los anillos de crecimiento y la cantidad de madera tardía se realizó en cada uno de los cilindros de madera con un microscopio de incrementos, con el cual se identificó el inicio del anillo. Enseguida se midió el ancho de la madera temprana y se registró la lectura que indicaba el ancho total de los anillos de crecimiento. El ancho de la madera tardía se estimó mediante la diferencia entre los valores del ancho total del anillo y el de la madera temprana. El porcentaje de madera tardía, se calculó con la fórmula:
Donde:
%Mt = Porcentaje de madera tardía
Mt = Ancho de la madera tardía
ATa = Ancho total del anillo
A fin de conocer la tendencia de los datos, el análisis estadístico de los mismos se realizó con diagramas de dispersión de los valores promedio por anillo de crecimiento, a continuación se graficaron los valores de las medias de cada anillo de crecimiento y se probaron los modelos estadísticos que mejor se ajustaron a la información, con los cuales se definieron las tendencias para la densidad básica en Pinus patula. Para la diferencia entre las medias de cada una de las localidades se aplicó la comparación de medias con la prueba de Tukey (α = 0.5), en el paquete estadístico SAS (SAS, 1999).
]]> RESULTADOS
Los resultados para Pinus patula en las tres localidades estudiadas muestran una media general de 0.4602 g cm-3, con un valor mínimo de 0.2241 g cm-3 y un máximo de 0.6856 g cm-3. En el Cuadro 1, se aprecia que entre El Reparo y El Aguaje no hubo diferencias estadísticas significativas, mientras que Tres Fracciones de Fondones si las presentó con respecto a las otras dos.
Con respecto al ancho de los anillos y el porcentaje de madera tardía, los valores promedio de tres secciones (cerca de la médula, parte central y cerca de la corteza) se resumen en el Cuadro 2.
Al analizar los datos promedio para la variación radial de la densidad básica se observaron tendencias generales de comportamiento, por lo que se procedió a probar los modelos estadísticos que mejor representaran las tendencias (Figura 1). Los modelos estadísticos que se ajustaron a las medias de los datos se consignan en el Cuadro 3, así como sus valores de correlación.
En la Figura 2 se presentan los valores de la densidad básica ajustados con los modelos del Cuadro 3, y se muestran las tendencias generales para esta variable en dirección radial, en las tres localidades estudiadas.
DISCUSIÓN
El hecho de que no existan diferencias significativas entre El Reparo y El Aguaje (Cuadro 1) puede atribuirse a que ambas localidades se encuentran en la misma región fisiográfica, por lo tanto presentan condiciones similares de clima, topografía y suelos, lo que indica condiciones ambientales similares para los árboles que crecen en la zona(Brosovich, 1998).
]]> Al comparar los resultados de Tres Fracciones de Fondones, con los de El Reparo y El Aguaje se observó que la media de la densidad básica es mayor en la primera localidad, y que sus diferencias son estadísticamente significativas (Cuadro 1), lo cual es imputado a las diferencias en cuanto a clima, suelo y región fisiográfica (Hernández, 2007). Aunque también es posible que responda al porcentaje de madera tardía presente en los árboles de dicha localidad, ya que este ocasiona un incremento en la densidad básica (Fujimoto et al ., 2008).Al ajustar los datos de la densidad básica de las tres localidades, se observó para Tres Fracciones de Fondones y El Aguaje una tendencia general Tipo I, que consiste en un incremento de esta variable a partir de la médula en dirección a la corteza (Panshin y De Zeeuw, 1980), aumento que puede deberse a la edad del arbolado en las dos localidades, de aproximadamente 55 años, puesto que con la edad el porcentaje de madera tardía es más grande (García, 1984; Walker, 1993; Bues, 1996; Alba et al ., 2005; Weber, 2005; Fujimoto et al ., 2008), y en consecuencia la densidad básica aumenta (Ramírez, 1997; Valencia y López, 1999). También se presenta una disminución en el ancho de los anillos de crecimiento (Cuadro 2), que a su vez incide en la existencia de valores altos de la densidad básica, en las zonas cercanas a la corteza (Wimmer y Downes, 2003; DeBell et al ., 2004; Renninger et al ., 2006). Estos resultados coinciden con lo registrado por Zobel y Van Buijtenen (1989), quienes mencionan que la densidad de la madera está fuertemente influenciada por la cantidad de madera temprana y tardía presentes en un año. En general la madera tardía tiene una densidad básica alta, mientras que a la madera temprana le corresponden valores bajos.
Una variación de la tendencia general Tipo I, se obtuvo en El Reparo, donde la densidad básica muestra incremento a partir de la médula hasta llegar a un punto máximo, para volver a disminuir cerca de la corteza; dicho comportamiento se relaciona directamente con el ancho de anillos de crecimiento, ya que estos tienen una relación directa con el porcentaje de madera tardía y la edad del arbolado, lo cual coincide con lo consignado por Krahmer (1966), que lo relaciona con la tasa de crecimiento y ancho de anillos; Kort et al . (1991) lo atribuyen al porcentaje de madera tardía y Valencia (1994) a la edad del arbolado. No obstante, en este trabajo los valores de ancho de anillos y porcentaje de madera tardía no fueron determinantes para explicar la tendencia observada (Cuadro 2), lo que puede responder a la edad del arbolado, que fue de alrededor de 65 años en esta localidad, y corresponde a lo citado por Panshin y De Zeeuw (1980).
CONCLUSIÓN
La densidad básica de la madera de Pinus patula sigue dos tendencias de variación radial en las tres localidades estudiadas: la primera muestra incrementos a partir de la médula, en dirección de la corteza, y la segunda desde la médula, hasta llegar a un punto máximo, para después disminuir al llegar a la corteza.
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