Establecimiento del experimento

Se estableció el ensayo en instalaciones del Instituto de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), ubicado en las coordenadas: 20° 3’ 36.44” latitud Norte y 98° 22’ 53.26” longitud Oeste, a una altitud de 2165 m snm. La región presenta un clima de tipo BS1k, semiseco templado con lluvias en verano, con una precipitación promedio anual de 500 mm a 553 mm y una temperatura media de 14 °C.

La planta utilizada fue donada por el vivero Universitario de la UAEH. Contaba con un año de edad, producida en sistema tecnificado en charola de poliestireno de 77 cavidades y con 170 cm³ por cavidad. El sustrato fue peat moss, agrolita y vermiculita en relación 3:1:1, con seis gramos de fertilizante de liberación lenta (18-6-12) por cada litro de mezcla. Tenía en promedio 25 cm de altura y 3.5 mm de diámetro en la base. Se seleccionaron plantas libres de enfermedades, con – partes del tallo lignificado, con acículas y fascículos completamente desarrollados.

En noviembre de 2012, las plantas fueron trasplantadas a bolsas de plástico negro de 40 cm × 40 cm, con fuelle, sin orificios y se llenaron de tierra agrícola (23% de humedad inicial) hasta la mitad, después las plantas fueron depositadas al centro de las bolsas y se colocaron los bloques de espuma fenólica hidratada de manera que tuvieran la mayor superficie de contacto con el cepellón. Posteriormente se procedió a llenar las bolsas hasta el cuello de la planta y se compacto suavemente con las manos.

Diseño experimental

Se aplicaron cinco tratamientos al momento del trasplante (Tabla 1); cada tratamiento estuvo formado por tres repeticiones de 20 plantas cada una, obteniendo un total de 60 individuos por tratamiento y 300 plantas en todo el experimento.

Tabla 1 Descripción de los tratamientos aplicados en el estudio. 

Las bolsas con planta fueron colocadas dentro del invernadero y se situaron de acuerdo con un diseño experimental completamente al azar. Durante el experimento, las plantas no se regaron con la finalidad de notar el efecto de la espuma fenólica en la mitigación del estrés hídrico.

Variables evaluadas

Se evaluaron las variables: supervivencia, incremento en altura, diámetro en la base de la planta, biomasa aérea, radicular y total. Las evaluaciones se llevaron a cabo semanalmente; la supervivencia fue evaluada de manera visual de acuerdo con la metodología propuesta por ^{Barchuk y Díaz (2000)}, la cual considera que las plantas están vivas mientras presenten el color, turgencia y vigor característicos de la especie. El incremento en altura fue medido con flexómetro (0.1 cm de resolución), mientras que el incremento en el diámetro se midió con vernier digital (0.01 mm de resolución). La biomasa se calculó de acuerdo con una variación de la metodología propuesta por ^{Schlegel, Gayoso y Guerra, (2000)}: al momento de que un individuo fuera declarado muerto, se procedió a sacar de la bolsa y limpiar la raíz cuidando que no se perdieran partes de ella en el proceso, posteriormente se cortó la raíz a la altura del cuello, las partes aérea y radicular fueron deshidratadas completamente en una estufa de secado y pesadas en una báscula digital (0.01 g de resolución).

Análisis estadístico

Los datos de todos los individuos estudiados (datos de 300 ejemplares) fueron sometidos a los análisis estadísticos requeridos. Para la variable de supervivencia se utilizó el estimador Kaplan-Meier (^{Cruz, 2011}), para determinar cuál tratamiento ayuda a conservar durante más tiempo la supervivencia en condiciones de sequía. Para el crecimiento en altura y diámetro, los datos se sometieron a un análisis de covarianza tradicional, utilizando el procedimiento de Anova con los valores de altura y diámetro iniciales como covariables. Con respecto a la variable de biomasa, el análisis realizado fue el de varianza tradicional.

En los caso en que se encontraron diferencias estadísticamente significativas para las variables crecimiento en altura, diámetro y biomasa, (P ≤ 0.05) se realizó una prueba de comparación múltiple de medias Tukey y para el caso de supervivencia se utilizó el análisis Log-Rank para determinar el mejor tratamiento.

Supervivencia

EL análisis de supervivencia utilizando el estimador Kaplan-Meier muestra que existen diferencias significativas entre los tratamientos (P < 0.001). Las plantas testigo perdieron 50% de sus individuos a las cuatro semanas de realizado el trasplante, mientras que las plantas con 462 cm³ y 616 cm³ de espuma fenólica lo hicieron hasta las 11 y 12 semanas, respectivamente. Las plantas con 231 cm³ y 308 cm³ de espuma fenólica alcanzaron esta proporción a las ocho y nueve semanas respectivamente (Fig. 1).

Figura 1 Curvas de supervivencia de plantas de P. leiophylla con tratamientos de espuma fenólica hidratada. 

El análisis Log-Rank confirmó que el testigo fue el grupo que presentó el menor tiempo de supervivencia con respecto al resto de los tratamientos (P < 0.05); y que las plantas con 462 cm³ y 616 cm³ de espuma fenólica, son las que tuvieron el mayor tiempo de supervivencia con respecto al resto de los grupos en el ensayo (P < 0.05). Las plantas con un bloque de espuma fenólica hidratada (231 cm³ y 308 cm³) no presentaron diferencias significativas entre ellas, pero sí con el resto de los tratamientos. De la misma manera, las plantas con dos bloques de espuma fenólica hidratada (462 cm³ y 616 cm³) no presentaron diferencias significativas entre ellas, pero sí con el resto de los tratamientos (Tabla 2).

Tabla 2 Matriz de resultados para el análisis Log-Rank. 

*Resultados menores a 0.05 indican diferencias significativas

Todas las plantas se mantuvieron vivas hasta la tercera semana después del trasplante. A partir de este tiempo, los testigos comenzaron a morir rápidamente; para la cuarta semana se conservaban vivos 75% de ellos, y para la quinta semana (35 días) solo 50%. Esta tendencia continuó hasta la octava semana, momento en que solo 8% de las plantas testigo se encontraban con vida. Las plantas con 231 cm³ y 308 cm³ de espuma fenólica presentaron las primeras muertes en la quinta semana después del trasplante. En la semana siete conservaban alrededor de 80% de sus individuos. Pero después de esta fecha, comenzó un rápido descenso de su población, ya que en la semana ocho (56 días), solo conservan 50% y 60% de individuos respectivamente. Se debe resaltar que las plantas con 462 cm³ y 616 cm³ de espuma fenólica mantuvieron 100% de sus individuos vivos hasta la semana cuatro y cinco (28 días y 35 días) después del trasplante, respectivamente. La mortalidad de los individuos fue lenta, ya que ambos grupos conservaron vivos 90% de sus individuos hasta la semana ocho, y fue a partir de esta semana que la mortalidad aumentó considerablemente: en las semanas 11 y 12 (77 días y 84 días) ambos grupos conservaron 50% de sus individuos vivos y en la semana 16, ambos grupos conservaban menos de 20% de sus individuos vivos (Fig. 1).

Crecimiento en altura e incremento en diámetro

El análisis estadístico indicó la existencia de diferencias significativas (P < 0.001) en el crecimiento en altura e incremento en diámetro entre los tratamientos (Tabla 3).

Tabla 3 Resultados del análisis de covarianza para altura y diámetro en P. leiophylla con tratamientos de espuma fenólica hidratada. 

^a En paréntesis se presentan los grados de libertad correspondientes a cada fuente de variación

Las plantas con 462 cm³ de espuma fenólica hidratada, presentaron el mayor crecimiento en altura (33.5 cm), existiendo una diferencia de 4.0 cm con respecto a las plantas con espuma de 308 cm³ (29.5 cm). El mayor incremento en diámetro fue presentado por las plantas con 616 cm³ y 462 cm³ de espuma fenólica hidratada, con 5.1 mm y 4.6 mm respectivamente, mientras que las plantas testigo y las que tenían 308 cm³ de espuma fenólica tuvieron el menor incremento, ya que solo alcanzaron un diámetro de 4.1 mm y 4.0 mm, respectivamente (Fig. 2 y 3).

Figura 2 Porcentajes de supervivencia en plantas de P. leiophylla con distintos tratamientos de bloques de espuma fenólica. 

Figura 3 Incremento en altura y diámetro en plantas de P. leiophylla en distintos tratamientos de espuma fenólica hidratada. 

Incremento en Biomasa

El análisis Anova indica la existencia de diferencias significativas para las variables de biomasa radicular (P = 0.003), aérea (P = 0.001) y total (P < 0.001) entre los tratamientos (Tabla 4). El tratamiento testigo presentó el mayor peso en biomasa radicular (0.98 g), aérea (2.60 g) y total (3.50 g), mientras que las plantas con 308 cm³ de espuma fenólica fueron las de menor peso de biomasa radicular (0.75 g), aérea (2.11 g) y total (2.86 g). La diferencia entre los valores extremos para la biomasa radicular fue de 0.23 g, para la biomasa aérea fue de 0.49 g y para la biomasa total fue de 0.73 g.

Tabla 4 Resultados del análisis de varianza para biomasa en P. leiophylla con tratamientos de espuma fenólica hidratada 

^a En paréntesis se presentan los grados de libertad correspondientes a cada fuente de variación

El análisis de medias de Tukey confirma a las plantas con 308 cm³ de espuma fenólica como el grupo con el menor valor de biomasa radicular, aérea y total, presentando diferencias significativas (P < 0.05) con respecto a las plantas con 616 cm³ de espuma fenólica y al testigo. Las planta con 231 cm³, 462 cm³ y 616 cm³ de espuma fenólica y el testigo no presentaron diferencias significativas entre ellas en biomasa aérea ni en total, no siendo así para el caso de la biomasa radicular, donde las plantas con 231 cm³ de espuma presentaron diferencias significativas con respecto al testigo (Fig. 4).

Figura 4 Biomasa en plantas de P. leiophylla en distintos tratamientos de bloques de espuma fenólica. 

Supervivencia

Los resultados obtenidos en este ensayo concuerdan con lo hallado por ^{Espinoza (2010)}, Muller et al. (2012) y ^{Palacios et al. (2015)}. En el estudio de ^{Espinoza (2010)} se utilizaron espumas fenólicas para incrementar la supervivencia durante la etapa de trasplante y aclimatación en campo de Cattleya spp, alcanzando 100% de supervivencia al utilizar bloques de espuma fenólica, mientras que en el trabajo de Muller et al. (2012) se utilizaron exitosamente bloques de espuma para aumentar la supervivencia en la producción de plántulas de híbridos de Eucalyptus urophylla y E. resinífera tanto en campo como en invernadero, obteniendo solo 3% en la mortalidad al utilizar bloques de espuma fenólica. Mientras que en el estudio de ^{Palacios et al. (2015)} se registró un incremento significativo en la supervivencia en campo (hasta 26%) al aplicar espuma fenólica hidratada.

Es importante aclarar que en los ensayos de ^{Espinoza (2010)} y Muller et al. (2012) se utilizaron plantas de distintas especies y en distintas etapas de crecimiento. Aun así, la espuma fenólica incrementó significativamente la supervivencia en ambos estudios, indicando que este tipo de material mejora la resistencia de las plantas al estrés hídrico, sin importar la especie, etapa de crecimiento o sustrato en el que es utilizado, a diferencia de otros materiales como el hidrogel, en el que diversos factores pueden alterar su funcionalidad y eficiencia (^{Agaba et al., 2010}; ^{Farrell, Ang y Rayner, 2013}).

Se debe resaltar que la aplicación de espuma fenólica hidratada permitiría adelantar las fechas de plantación para los programas de reforestación, ya que el usar 462 cm³ y 616 cm³ de espuma fenólica hidratada, permite que 90% de las plantas se mantengan con vida hasta por 56 días en condiciones de sequía total. Las plantas podrían soportar el estrés ocasionado por el trasplante (shock del trasplante) y la sequía y aprovechar plenamente el periodo de lluvias para desarrollar su sistema radicular y tener mayores probabilidades de sobrevivir. También ayudaría a las plantas a sobrevivir en el periodo canicular, ya que la espuma rehidratada por las lluvias sería una fuente de humedad para las plantas reduciendo el estrés hídrico en este periodo en el que las lluvias son escasas y la radiación solar más intensa.

Crecimiento en altura e incremento en diámetro

Con respecto a la altura, los resultados obtenidos en este ensayo confirman lo encontrado por ^{Palacios et al. (2015)}, en cuyo trabajo el uso de espuma fenólica incrementó significativamente el crecimiento en altura en plantas de P. leiophylla en campo. Sin embargo, contradicen lo registrado por ^{Bezerra et al. (2010)}, en cuyo estudio se utilizó espuma fenólica con distintas sustancias reguladoras de pH para incrementar la tasa de germinación y crecimiento de Lactuca sativa y donde no se encontraron diferencias significativas en el crecimiento. Esta discrepancia se puede atribuir a la diferencia de etapas de crecimiento de las plantas utilizadas, ya que en la etapa de germinación, las plantas utilizan la energía y nutrientes almacenados en los cotiledones para iniciar su crecimiento, por tanto en la etapa germinativa, la falta de agua se verá reflejada principalmente en la supervivencia.

En estudios donde se utiliza otro tipo de reservorios de agua, tampoco se encuentran diferencias significativas en el crecimiento (^{Chirino, Vilagrosa y Vallejo, 2011}; ^{Maldonado, Aldrete, López, Vaquera y Cetina, 2011}). Esto podría ser un indicio de que la espuma fenólica, al igual que otros materiales usados como reservorio de agua, tiene su mayor impacto en la supervivencia de los individuos y no en el crecimiento.

Los resultados obtenidos en el incremento del diámetro concuerdan con lo encontrado por ^{da Silva, Kager, de Moraes y Gonçalves (2012)}, quien demostró que el adicionar un mayor volumen de reservorio de agua, permite que las plantas almacenen una mayor cantidad de nutrientes. Este comportamiento se vio reflejado en las plantas con 462 cm³ y 616 cm³ de espuma fenólica, ya que fueron las que presentaron el mayor incremento respecto al diámetro.

Es importante notar que las plantas con espuma fenólica de 231 cm³ y 308 cm³ presentaron crecimientos en altura y diámetro similares al testigo. Este comportamiento es análogo a la supervivencia y, por tanto, esperado; indica que al igual que el testigo, vieron su crecimiento restringido debido al estrés hídrico generado por el agotamiento del agua disponible en la espuma.

Incremento en biomasa

Los resultados obtenidos en el presente estudio discrepan con lo obtenido por otros autores que observaron que con el uso de espuma fenólica de célula abierta incrementaba significativamente la biomasa (^{Bezerra et al., 2010}; Muller et al., 2012). Esta discrepancia se puede atribuir a que las raíces de P. leiophylla, en el presente estudio, penetraron la espuma fenólica y al momento de extraer el sistema radicular, partes de las raíces se quedaron en la espuma y fue imposible recuperarlas, por tanto no se pudieron considerar en el pesado. Esto indica que es necesario desarrollar una metodología diferente que permita evaluar el efecto en la biomasa al usar espuma fenólica sin presentar este sesgo. Es importante mencionar que los autores mencionados también utilizaron especies distintas a la de este ensayo − ^{da Silva et al. (2012)} utilizaron híbridos de Eucalyptus urophylla y E. resinífera, mientras que ^{Bezerra et al. (2010)} utilizaron Lactuca Sativa L. −, por lo que es posible que la respuesta en biomasa al uso de espuma fenólica varié entre especies. Otro factor que pudo afectar los resultados es que las evaluaciones se realizaron durante la estación invernal y en un periodo corto, lo que de acuerdo con ^{Cornejo y Emmingham (2003)} afecta el incremento en biomasa de los pinos. Aun así, el comportamiento de la biomasa es predecible ya que en el crecimiento en altura y diámetro, las plantas con espuma fenólica de 308 cm³ también tuvieron el menor crecimiento.