Regeneración natural del matorral espinoso tamaulipeco en una plantación de Eucalyptus spp.

Natural regeneration of the tamaulipan thornscrub in an Eucalyptus spp. plantation

Dinorah Dalila Martínez Hernández¹, Javier Jiménez Pérez¹, Eduardo Alanís Rodríguez¹, José Isidro Uvalle Sauceda¹, Pamela Anabel Canizales Velázquez¹ y Luis Rocha Domínguez¹

¹Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León. Correo-e:eduardoalanisrd@uanl.edu.mx

Fecha de recepción: 8 de agosto de 2012;
Fecha de aceptación: 14 de junio de 2013.

RESUMEN

Las plantaciones forestales con especies exóticas generan controversia a nivel mundial y tal es el caso de la presencia de eucaliptos en México. En el presente estudio se caracterizó la regeneración natural de vegetación leñosa en el Matorral Espinoso Tamaulipeco (MET), que se localiza en el noreste del país, dentro de una plantación original de Eucalyptus spp. La investigación se llevó a cabo 27 años después de su establecimiento y en ella se instalaron 11 sitios de muestreo de 250 m² (10 x 25 m) para evaluar todos los ejemplares con crecimiento secundario que presentaran un diámetro basal (d0.50) mayor o igual a 0.5 cm. Los datos recabados permitieron estimar índices de riqueza y diversidad, así como abundancia relativa, dominancia y frecuencia; con estos números se calculó el Índice de Valor de Importancia. Se demostró que en la zona existe renovación de las especies de interés en la siembra original y los parámetros poblacionales propios son similares a las de otras áreas con características parecidas; además se presentó sucesión ecológica, después de haber sido sujetas a actividades agrícolas, pecuarias y forestales (matarrasa). Se registró alta densidad (4 301 ind ha^-1) y mayor cantidad de individuos de clases diamétricas bajas (<2 cm).

Palabras clave: Diversidad, Eucalyptus, dominancia, Índice de Valor de Importancia, regeneración, riqueza de especies.

ABSTRACT

Forest plantations with exotic species are of great controversy worldwide. This research characterizes the natural regeneration of woody vegetation of Tamaulipan thornscrub (MET) in a plantation of Eucalyptus spp. Eleven sampling sites of 250 m² (10 x 25 m) were established in the plantation area and all wood species larger than one centimeter of basal diameter were registered and measured. Richness and diversity indices as well as values of relative abundance, dominance, frequency were estimated which were used to calculate the Importance Value Index. Results show that there is natural regeneration of native woody species under the plantation of Eucalyptus spp.; density, crown area, richness and diversity values were similar to other regenerated areas after agricultural activities, livestock and forestry (clear cutting). High density (4 301 ind ha^-1) and more individuals of lower diameter classes (<2 cm) were recorded.

INTRODUCCIÓN

Conforme la población humana se incrementó también lo hizo la demanda de actividades productivas a mayor escala, lo cual generó que el cambio de uso de suelo fuese cada vez más frecuente (Gayoso y Alarcón, 1999). Este proceso se agudizó durante los últimos dos siglos y, como consecuencia, desapareció más superficie forestal que durante toda la historia de la humanidad (Cincotta et al., 2000); su menoscabo acelerado acarrea pérdida de variación genética en los ecosistemas nativos, a la vez que merma la biodiversidad, así como múltiples bienes y servicios ambientales, además de contribuir al calentamiento global, a la alteración de ciclos hidrológicos y biogeoquímicos y la fragmentación del hábitat (Velázquez et al., 2002). En México, esta problemática situación proviene, principalmente, de la ampliación de los territorios agrícolas, ganaderos y forestales en los que en muchas ocasiones se incorporan especies exóticas con fines comerciales (Martínez et al., 2006). En el último caso, esa tendencia ha aumentado a medida que la industria papelera crece (PIAF, 1998; Hidalgo, 2002); tan solo en 2004 hubo una producción de 2 millones de m³r de celulosa y algunas proyecciones indican que para 2020 puede ser de 4 millones de m³r (FAO, 2004).

El género Eucalyptus es de los más utilizados a nivel mundial para el establecimiento de plantaciones. Su importancia económica deriva de los múltiples usos que se les da a su madera: producción de pasta para papel, fabricación de tableros de fibras (Golfín et al., 2007), como material de construcción y como leña además de proveer materia prima para la elaboración de productos farmacéuticos, cosméticos, de perfumería y de limpieza, entre otros (Moré et al., 2010).

En el mundo existen parcelas introducidas con Eucalyptus globulus Labill. y Eucalyptus camaldulensis Dehnh. El cultivo de estas especies fuera de su área de distribución natural ha sido poco aceptada ecológica, social y políticamente, en particular, por el impacto ambiental que causan, al amenazar la diversidad biológica en los ecosistemas (Veiras y Soto, 2010; Souto et al.,1993; Ávila et al., 2007; Martínez et al., 2006); en el caso de la fauna, algunas especies pierden su fuente de alimento y en cuanto a la flora, cuando existe escasez de recursos, los individuos de este género compiten por el agua y los nutrientes con los taxa nativos, y sus hojas exudan sustancias alelopáticas que impiden la germinación de algunos vegetales, así como el desarrollo de microorganismos en el suelo.

También se ha documentado el descenso del nivel freático, que afecta directamente a los cauces de agua, pozos y fuentes, lo que provoca la desecación de las plantas en sus inmediaciones, el empobrecimiento de suelos e incluso su pérdida por erosión; sin embargo, esto se puede mitigar con planificación correcta y conocimiento profuso sobre el momento preciso para realizar la siembra (Sisa, 2004). En el contexto nacional existen pocos estudios que analizan de manera objetiva y crítica la pertinencia de utilizar eucalipto (Martínez et al., 2006); algunos de ellos se refieren a la evaluación de los aspectos ambientales que determinan su establecimiento (Ceccon y Martínez-Ramos, 1999; Delgado et al., 2010), su micropropagación clonal (Martínez et al., 2005) y la situación política y social derivada (Hidalgo, 2002).

En el noreste de México también hay pocas investigaciones acerca de los impactos que tienen las plantaciones de eucalipto sobre la composición y variedad de las comunidades nativas, a pesar de que, para evaluar la regeneración de sus componentes leñosos es importante conocer la estructura vertical y horizontal tanto de la vegetación original, como de la introducida, además de comparar la riqueza y diversidad entre ambas. Esta información es fundamental para la conservación o restauración en áreas reducidas o fragmentadas (Rosenzweig, 1995).

En la presente investigación se caracterizó la regeneración natural del Matorral Espinoso Tamaulipeco (MET) en una plantación de Eucalyptus spp. en el noreste de México, 27 años después de su establecimiento. Para ello se consideró la estructura de los individuos de interés, a partir de los índices de abundancia, dominancia y frecuencia relativa, así como de riqueza, diversidad y de valor de importancia.

Área de estudio

El trabajo se desarrolló en la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma de Nuevo León, campus Linares (Figura 1), entre las coordenadas 25° 09' y 24° 33' de latitud norte y 99° 54' y 99° 07' de longitud oeste. Las especies que destacan por su abundancia y cobertura son Acacia amentacea DC., Acacia farnesiana (L.) Willd., Havardia pallens (Benth.) Britton et Rose, Cordia boissieri A. DC., Karwinskia humboldtiana (Schult.) Zucc. y Prosopis glandulosa Torr. (Espinoza y Návar, 2005; Alanís et al., 2008a). Se eligió un sitio con E. globulus y E. camaldulensis, cuya plantación data de 1984, con una densidad de 4 766 individuos por hectárea y una superficie total de ocho hectáreas. El área de estudio se encuentra a una altitud entre 360 y 370 m, con pendiente < 3 % y suelo de tipo Vertisol. El clima de la región es semiseco, muy cálido, con lluvia en el verano. Las temperaturas promedio mensuales varían desde 14.7 °C en enero a 22.3 °C en agosto; la precipitación promedio anual fluctúa de 500 a 700 mm (INEGI, 1986).

Análisis de la vegetación

En el verano de 2011 se evaluó la regeneración de las especies leñosas del MET. Para ello se establecieron 11 sitios de muestreo rectangulares de 250 m² (Alanís et al., 2008a; Jiménez et al., 2009; Jiménez et al., 2013). La forma se determinó por la facilidad de su delimitación y medición en vegetación densa (Alanís et al., 2008b). La distribución de los bloques fue al azar y para obtener el número mínimo se elaboró una curva especie - área para cada comunidad, de acuerdo al criterio de Müeller-Dombois y Ellenberg (1974). En cada localidad se realizó un censo de todos los individuos leñosos ≥ 0.5 cm de diámetro basal (d0.50) (CATIE, 1984); además, se midieron dos diámetros de la copa (dcopa); en sentidos norte-sur y este-oeste, con una cinta métrica. Se realizaron colectas botánicas de los individuos considerados, los cuales fueron identificados por el personal docente de la Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León.

Análisis de la información

Se determinó la abundancia de cada especie (número de individuos) y su dominancia, en función de la cobertura de la copa; y su frecuencia, con base en la presencia en los sitios de muestreo; los datos se transformaron en valores relativos, y se utilizaron para obtener el Índice de Valor de Importancia (IVI), a nivel de taxón, el cual adquiere valores porcentuales en una escala del 0 al 100 (Müeller y Ellenberg 1974; Magurran, 2004). Para la estimación de la abundancia relativa se empleó la siguiente ecuación:

AR_i = Abundancia relativa de la especie i respecto a la abundancia total (sumatoria del número de individuos de todas las especies

A_i = Abundancia absoluta de la especie

La dominancia relativa se calculó considerando los valores de cobertura de copa de cada especie. El área de la copa por individuo se estimó usando los dos diámetros de copa registrados en campo:

Donde:

DR_i = Dominancia relativa de la especie irespecto a la dominancia total

D_i = Dominancia absoluta

Donde:

F_i = Frecuencia absoluta

P_i = Número de sitios en los que está presente la especie i

NS = Número total de sitios de muestreo

Para la frecuencia relativa se utilizó la siguiente expresión:

Donde:

F_i = Frecuencia absoluta

El índice de valor de importancia (IVI) adquiere valores porcentuales de 0 a 100% y se define como:

Para estimar la riqueza de especies se usó el índice de Margalef (D_Mg):

Donde:

D_Mg = Índice de Margalef

S = Número total de especies presentes

N = Número total de individuos

Con el fin de conocer la diversidad de especies se obtuvo el índice de Shannon (H'), mediante las ecuaciones (Magurran, 2004):

Donde:

H' = Índice de Shannon

S = Número total de especies presentes,

N = Número total de individuos

n_i = Número de individuos de la especie i

El análisis de densidad de las especies nativas se realizó con modelos paramétricos que describen de forma gráfica la relación entre abundancia y especies, ordenadas en categorías que van de la mayor a la menor abundancia (Villarreal et al., 2006).

Se registró la presencia de 18 familias, 22 géneros y 26 especies leñosas (Cuadro 1), de las cuales 24 son nativas del Matorral Espinoso Tamaulipeco y las dos restantes: E. globulus y E. camaldulensis. La familia mejor representada fue Fabaceae con siete taxa, lo que concuerda con los resultados de Jiménez et al. (2009), en un sitio abandonado hace 21 años y en el que se aplicó matarrasa. La predominancia de leguminosas en áreas con vegetación secundaria relativamente joven puede relacionarse con diversos factores, como su tolerancia a la baja disponibilidad de nutrientes en el suelo y su dificultad para crear condiciones de sombra (Alanís, 2006). Esto también coincide con lo documentado por González et al. (1997) y García y Jurado (2008), quienes consignan que cuando se abandonan las áreas donde se elimina la cobertura vegetal natural para destinarlas a usos agrícolas y pecuarios, es probable que su suelo tenga una baja disponibilidad de nitrógeno; por lo tanto, especies capaces de fijar el nitrógeno atmosférico (característica común de las leguminosas) frecuentemente están presentes en las primeras etapas sucesionales.

Índice de Valor de Importancia (IVI)

La especie con mayor densidad, frecuencia e IVI fue Mimosa monancistra Benth., que coincide con lo publicado por Camargo y García (2001) y Flores et al. (2006), autores que la citan como oportunista y típicamente secundaria, ya que coloniza áreas abiertas resultantes de actividades antrópicas. La semilla germina en pocos días y la plántula emergente crece muy rápido; además tiene el potencial de regenerarse vegetativamente a partir de tocones y raíces. Es importante mencionar que aun sin tratamiento silvícola M. monancistra presentó mayor valor de IVI que la suma del mismo correspondiente a los dos taxa de Eycalyptus (Cuadro 2).

Densidad

Este factor se estimó en 4 766 ind ha^-1 y sobresalió M. monancistra con 2 225 ind ha^-1, que representa 46.5 % del total. También tuvieron números considerables Acacia amentacea (516 ind ha^-1), Zanthoxylum fagara (L.) Sarg. (367 ind ha^-1) y K. humboldtiana (295 ind ha^-1); E. camaldulensis registró 240 ind ha^-1 y E. globulus, 225 ind ha^-1, que en conjunto constituyen 9.7 % de la abundancia relativa del área evaluada. Las especies nativas del MET registraron una densidad de 4 301 ind ha^-1 (Cuadro 2).

El número de especies con poca representación fue alto (abundancia relativa ≤2%), y disminuyó progresivamente hacia aquellas con alta abundancia, siguiendo una exponencial negativa (R²= 0.862) (Figura 2). Esta tendencia, conforme aumenta la abundancia relativa de las especies, es común en la vegetación leñosa del MET, tanto madura (Mora et al., 2013) como disturbada (Pequeño et al., 2012). Cabe destacar que únicamente M. monancistra y A. amentacea presentaron un valor elevado en este parámetro (≥10%).

La Figura 3 muestra la relación entre abundancia y especies, ordenadas en categorías de la mayor a la menor (Villarreal et al., 2006), en la que solo se consideran aquellas con más de 15 ind ha^-1. La distribución de diversidad – dominancia indica la existencia de una altamente representada (M. monancistra), seguida de tres típicas del MET (A. amentacea, Z. fagara y K. humboldtiana). Las restantes presentan densidad menor a 156 ind ha^-1.

Cobertura

Los dos taxa de Eucalyptus suman, en conjunto, 4 774 m2 ha^-1 (43.5 % del total). La que registró mayor número fue E. camaldulensis con 3 491.7 m² ha^-1 y corresponde a 31.7 % del absoluto; M. monancistra, ocupó 2 044.6 m² ha^-1 y E. globulus, 1 282.3 m² ha^-1. La suma final de todas las especies regeneradas del MET fue de 6 273.1 m² ha-1. y la foliar de 11 047.1 m² ha^-1, cifra que incluye tanto nativas como exóticas y corresponde a una cobertura mayor a 100%, y por lo tanto, la sobreposición de las copas.

Clases diamétricas

En la Figura 4 se observa la densidad de todos los individuos (regeneración del MET y Eucalyptus spp.) por hectárea y clase diamétrica. Es notable un decremento en la densidad conforme aumenta el diámetro, y sobresale la clase de 0 - 5 cm, con más de 4 000 ind ha^-1.

La vegetación regenerada del MET presentó un decremento conforme aumentó el diámetro; la clase 0-2 cm resultó la mejor representada, con más de 3 500 ind ha^-1 (2 193 ind ha^-1 de M. monancistra). Cabe destacar que la mayoría de los individuos correspondieron a los de dimensiones menores (0-4 cm), con solo 175 ind ha^-1 de más de 4 cm y sobresale A. farnesiana con 91 ind ha^-1 (Figura 5). Estos datos sugieren que hay regeneración activa, en la cual están presentes una gran cantidad de ejemplares de porte menor y pocos individuos grandes, lo que coincide con los estudios de Pequeño et al. (2012) y Jiménez et al. (2012), realizados en el mismo ecosistema en áreas con historial pecuario y agrícola, respectivamente.

La densidad de Eucalyptus spp. presentó una distribución normal, con pocos ejemplares de dimensiones menores (0-5 cm) y mayores (>25 cm); las clases intermedias son las mejor representadas, y la mayor proporción de individuos correspondió a dimensiones de 5 a 20 cm (Figura 6).

Riqueza y diversidad

La riqueza específica (S = 31) y el índice de riqueza de Margalef (D_Mg = 4.30) fueron superiores a los registrados por Alanís et al. (2008a), Jiménez et al. (2009) y Jiménez et al. (2012) en diversos estudios realizados en áreas regeneradas del MET con historial de uso ganadero (intensivo y extensivo), agrícola y forestal con 21 años de abandono. También coinciden con los documentados por Mora et al. (2013) quienes evaluaron un área del MET con vegetación madura. Lo anterior responde a que el área evaluada posee condiciones lumínicas heterogéneas, por lo que existen tanto espacios abiertos, donde se establecen adecuadamente las especies heliófilas, como áreas con cobertura de copa de Eucalyptus spp., en las que se desarrollan taxa tolerantes a la sombra. El índice de diversidad de Shannon fue de 2.13, valor similar a lo registrado por Alanís et al. (2008a) en áreas regeneradas después de actividades ganaderas (H'=2.10), agrícolas (H'=2.24) y forestales de matarrasa (H'=2.27) y similar a lo consignado por Mora et al. (2013) en un área con vegetación madura (H'=2.26).

CONCLUSIONES

En el Matorral Espinoso Tamaulipeco (MET) hay regeneración natural de especies leñosas nativas en plantaciones de Eucalyptus, 27 años después de haberse establecido. Se presenta alta densidad (4 301 in ha^-1, especialmente en las clases diamétricas bajas y hay decremento conforme aumenta el diámetro; este parámetro se conforma principalmente por M. monancistra. En taxones nativos la cobertura de copa es superior a la del eucalipto. Los valores de riqueza de especies e índice de Margalef respecto al restablecimiento son mayores a los registrados en áreas cercanas con características similares, lo cual se debe a que la copa de Eucalyptus spp. provee condiciones lumínicas heterogéneas que propician ambientes favorables para que se desarrollen variedades tanto heliófilas como tolerantes a la sombra. El resultado del índice de Shannon es semejante al de áreas regeneradas del MET después de actividades productivas y de un área con vegetación madura.

AGRADECIMIENTOS

A la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma de Nuevo León por todas las facilidades otorgadas para el establecimiento y desarrollo de la investigación y a todas las personas que participaron en las actividades de campo.

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