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Introducción
Diversos estudios recientes a escala global concluyen que, en los últimos 50 años, el ser humano ha modificado los ecosistemas del planeta más rápida y extensivamente que en cualquier otro periodo de la historia (Aleixandre-Benavent et al., 2018). La deforestación es un problema para los países en desarrollo, ya que causa pérdida de la biodiversidad y potencializa los efectos del cambio climático (Hein et al., 2018).
México no está exento de esas tendencias (Barrera et al., 2018). En el país, los programas de reforestación son una estrategia permanente para recuperar, mantener y aumentar las áreas forestales, además de reducir la degradación de las tierras forestales (Flores et al., 2021).
El éxito o fracaso de estos programas de reforestación está ligado al clima (Barrera et al., 2018); aunque el rendimiento de las plantas en el campo es afectado por su calidad y por las condiciones del sitio de reforestación (Grossnickle y MacDonald, 2018).
Para abastecer de planta a dichos programas de reforestación existen cientos de viveros forestales en el país, pero solo algunos operan con tecnología avanzada (Robles et al., 2017); en los cuales se busca generar planta de calidad, por lo que basan su producción en contenedores con una correcta densidad de planta, sustrato apropiado, esquemas de riego y fertilización adecuados, entre otras acciones que son los componentes y operaciones que más inciden en la calidad de planta (Rodríguez-Trejo, 2008).
El género Pinus es el más usado para la reforestación en México, por su importancia ecológica, económica y social (Flores et al., 2021). Sus especies son fuente de madera, leña, pulpa, resinas y otros productos (Farjon y Filer, 2013). También es de interés en los viveros proporcionar fertilización óptima, pues los excesos, aunque no alcancen niveles tóxicos, aumentan los costos de producción.
En Ixtlán de Juárez, Oaxaca Pinus patula Schltdl. & Cham. y Pinus oaxacana Mirov son dominantes en los bosques que se manejan para su aprovechamiento. En este contexto, los objetivos del presente estudio fueron: evaluar la calidad de planta en vivero producida con tres esquemas de fertilización para ambas especies y su supervivencia en campo después de 12 meses de plantadas en las zonas de reforestación de la misma comunidad, así como calcular el riesgo de mortalidad de las plantas en función de sus variables morfológicas y las condiciones del sitio.
Materiales y Métodos
Área de estudio y producción de planta
El estudio se llevó acabo en el vivero forestal tecnificado de la comunidad Ixtlán de Juárez en la Sierra Norte de Oaxaca (17°20’ N y 96°29’ O, a 2 030 msnm). La temperatura media anual es de 18.3 °C y la precipitación media anual de 759.3 mm (Villegas-Jiménez et al., 2016). Se usaron especies programadas para la reforestación de agosto-septiembre de 2021: Pinus patula y P. oaxacana. Las semillas se recolectaron de “árboles superiores” para producción de madera en los bosques comunales de Ixtlán de Juárez.
La siembra se hizo en contenedores de polietileno (24 cavidades, 143 mL cada una). Como sustrato, se elaboró una mezcla de turba de musgo, agrolita y vermiculita (40:20:40). Se aplicó fertilizante granular de liberación lenta Multicote Agri® (Haifa) formulación 18-6-12 de N-P-K (2.5 kg m-3 de sustrato).
La nutrición se basó en la aplicación de fertilizante soluble Foresta® (Foresta) con formulaciones de acuerdo a la etapa de cultivo: establecimiento (formulación 9-45-15, N-P-K), crecimiento (20-10-20) y endurecimiento (4-25-35); se aplicó en dos dosis: baja (100 ppm P, 64.2 ppm K y 46.4 ppm N [establecimiento], 100 ppm N, 83 ppm K y 21.5 ppm P [crecimiento], y 125 ppm K, 46.2 ppm P y 17.2 ppm N [endurecimiento]); y dosis alta (120 ppm P, 77 ppm K y 56 ppm N [establecimiento], 120 ppm N, 99.6 ppm K y 25.8 ppm P [crecimiento], y 150 ppm K, 55.9 ppm P y 20.8 ppm N [endurecimiento]). Además, se agregó un tercer tratamiento (denominado “dosis tradicional del vivero”) que consistió solo en la adición de fertilizante soluble mineral sólido inorgánico ELIXIR SUPREME ® (12-11-18), con aplicación de 0.6 g L-1 cada cuatro semanas en la base del tallo de la planta, a partir de la 5ª semana.
Análisis de calidad de planta
Después de nueve meses de crecimiento, se eligieron al azar siete brinzales de cada uno de los seis tratamientos (3 dosis × 2 especies) para medir: diámetro del cuello del tallo (Dc, mm) con vernier digital Truper ®; altura (A, cm) y longitud de raíz principal (LR, cm) con regla Pilot ®; y pesos secos aéreo (PSA, g), de raíz (PSR, g) y total (PST, g) con una balanza modelo Scout marca Ohaus ®. Los índices morfológicos evaluados fueron: relación entre peso seco aéreo y peso seco de raíz (PSA/PSR),
Coeficiente de Esbeltez (CE), Índice de Dickson (ICD) y el Índice de Lignificación (Prieto et al., 2009). Como referencia para valores de indicadores de calidad en coníferas nacionales, se utilizaron los del Cuadro 1.
Cuadro 1 Valores para calificar la calidad de planta con crecimiento normal en especies forestales.
| Variable | Calidad | ||
|---|---|---|---|
| Baja | Media | Alta | |
| Dc (mm) | <2.5* | 2.5-3.9 | ≥4.0 |
| A (cm) | <10.0 | 10.0-14.9 | 15.0-25.0 |
| CE | >8.0 | 8.0-6.0 | <6.0 |
| RA/LR | >2.5 | 2.1-2.5 | ≤2 |
| PSA/PSR | >2.5 | 2.1-2.5 | 1.5-2.0 |
| ICD | <0.2 | 0.2-0.4 | ≥0.5 |
Fuentes: Conafor (2009), Prieto et al. (2009) y Sáenz et al. (2014).
Dc = Diámetro del cuello de la raíz; A = Altura; CE = Coeficiente de Esbeltez; RA/RL = Relación altura/longitud de raíz; PSA/PSR = Relación peso seco aéreo/peso seco de raíz; ICD = Índice de Dickson.
Crecimiento potencial de raíz
Para la prueba de crecimiento potencial de raíz, cuando las plantas alcanzaron nueve meses en vivero, se seleccionaron al azar nueve de cada uno de los seis tratamientos, y se trasplantaron a macetas (5 L) con una mezcla a partes iguales de agrolita, vermiculita y turba de musgo. Las macetas se pusieron en invernadero, conforme a un diseño en bloques completos al azar. Se les regó para mantener el sustrato a capacidad de campo. Después de cuatro semanas se extrajeron los cepellones y se realizó el conteo de las raíces nuevas (blancas, turgentes, ≥1 cm de longitud).
Prueba de supervivencia en campo
En septiembre, pasados nueve meses en vivero, los árboles fueron plantados en las áreas de reforestación referidas; en el Cuadro 2 se indican las características de los dos sitios elegidos. En cada uno, se establecieron 40 plantas por combinación de especie-tratamiento, con cuatro repeticiones (10 plantas) y plantadas en marco real a 1.5 m de distancia; en total se plantaron 480 plantas. La supervivencia se evaluó a 3, 6, 9 y 12 meses.
Cuadro 2 Características de los sitios donde se estableció la plantación Pinus patula Schltdl. & Cham. y P. oaxacana Mirov en la comunidad Ixtlán de Juárez, Oaxaca, México.
| Características | Sitio 1 | Sitio 2 |
|---|---|---|
| Exposición | Sur | Norte |
| Pendiente (%) | 45 | 32 |
| Altitud (m) | 2 165 | 2 562 |
| Coordenadas (grados) | 17.362448° -96.493407° |
17.353672° -96.475008° |
Análisis estadístico
Para la evaluación de la calidad de planta en vivero, se trabajó con un diseño experimental completamente al azar, con arreglo factorial 2×3, dos niveles de especie y tres niveles de fertilización. El modelo estadístico fue:
Donde:
μ = Media general
factor fertilización
El efecto de los factores y sus interacciones sobre las variables morfológicas evaluadas se probaron mediante un análisis de varianza (ANOVA) con el procedimiento GLM del paquete de análisis estadístico SAS (2002). Los efectos se consideraron significativos cuando p<0.05. Se utilizó la prueba post-hoc de Tukey (α=0.05) para probar las diferencias entre las medias de tratamiento de los factores que resultaron significativos.
Las diferencias de supervivencia en campo entre los tratamientos y especies se examinaron con la prueba Log-Rank, por el método Kaplan-Meier (Kaplan y Meier, 1958). Para ello, se determinó el estatus de cada planta (viva o muerta) al final del periodo de evaluación (12 meses), así como su tiempo de vida (meses). El análisis se hizo con el procedimiento LIFETEST de SAS (2002). La función de supervivencia se define como:
Donde:
grande como el tiempo t (Kaplan y Meier, 1958)
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 (Cox, 1972):
Donde:
h 0 = Función de riesgo de referencia
X 1, …, X k = Covariables
Este modelo estima un coeficiente ( para cada factor o covariable y prueba la hipótesis nula que (=0 con el estadístico χ 2 . Dicho coeficiente explica el efecto de un factor o una covariable en la función de riesgo. El análisis se efectuó mediante el procedimiento PHREG de SAS (2002).
Resultados y Discusión
Evaluación de calidad de planta
De acuerdo con los intervalos óptimos para calificar la calidad de planta, las variables e índices que están en el intervalo de calidad media y alta son: Dc, A e ICD, en ambas especies. Las variables CE y PSA/PSR, resultaron de calidad baja (Cuadro 3).
Cuadro 3 Comparación de medias de indicadores de calidad entre especies y tratamientos.
| Especie |
Pinus patula Schltdl. & Cham. |
Pinus oaxacana Mirov | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Nivel de fertilización | Nivel de fertilización | |||||
| Variable | Baja | Alta | Trad. | Baja | Alta | Trad. |
| Dc (mm) | 3.50 b | 4.20 a | 4.55 a | 3.52 b | 3.90 ab | 4.24 a |
| A (cm) | 29.0 c | 33.2 b | 41.9 a | 28.2 c | 30.3 c | 30.1 c |
| LR (cm) | 9.64 c | 9.87 ab | 9.98 a | 9.65 c | 9.72 bc | 9.87 ab |
| PSA (g) | 2.266 c | 3.407 ab | 3.782 a | 1.851 c | 2.629 bc | 3.415 ab |
| PSR (g) | 0.511 c | 0.737 ab | 0.837 a | 0.403 c | 0.563 bc | 0.689 ab |
| PST (g) | 2.778 bc | 4.105 a | 4.620 a | 2.255 c | 3.193 b | 4.144 a |
| PSA/PSR | 4.4 a | 4.1 a | 5.4 a | 4.1 a | 4.4 a | 4.1 a |
| CE | 8.3 ab | 8.0 ab | 9.2 a | 7.8 ab | 7.8 ab | 7.3 b |
| ICD | 0.22 bc | 0.30 a | 0.27 abc | 0.21 c | 0.23 abc | 0.30 ab |
| IL (%) | 20.8 c | 33.1 a | 34.4 a | 27.6 b | 30.4 ab | 31.9 ab |
Trad. = Tradicional; Dc = Diámetro; A = Altura; LR = Longitud de raíz; PSA = Peso seco aéreo; PSR = Peso seco de raíz; PST = Peso seco total; PSA/PSR = Relación peso seco aéreo entre peso seco de raíz; CE = Coeficiente de Esbeltez; ICD = Índice de Dickson; IL = Índice de Lignificación. Valores con letras diferentes en la misma fila representan diferencias significativas entre sí (p<0.05) con la prueba Tukey.
El Dc tuvo los mejores valores en ambas especies cuando se aplicaron las fertilizaciones en dosis alta y tradicional del vivero (Cuadro 3). Se produjo planta con Dc≥3.5 mm y A>28 cm, valores dentro del intervalo de la Norma Mexicana para la Certificación de la Operación de Viveros Forestales (Secretaría de Comercio y Fomento Industrial, 2016). Levy y McKay (2003) consideran el Dc como el indicador más confiable de desempeño en campo. El Dc influye en la robustez, que se asocia con vigor y supervivencia (Tsakaldimi et al., 2013). Una planta con mayor Dc está mejor lignificada, tiene reservas de carbohidratos, más yemas para la rebrotación y raíz más desarrollada (Rodríguez-Trejo, 2008).
Para la A, en las dos especies y tratamientos de fertilización, la calidad fue alta (Cuadro 3). P. patula producido con las fertilizaciones alta y tradicional tuvo las mayores A. La planta con el valor de A más alto (15.0-25.0 cm) es una mejor competidora en sitios con sotobosque, pero está expuesta a mayor estrés hídrico y menor supervivencia que la planta más pequeña en condiciones adversas (Grossnickle y MacDonald, 2018).
En P. pseudostrobus Lindl. se han registrado Dc de 5 mm y A de 22 a 25.5 cm (Aguilera-Rodríguez et al., 2016) y Dc de 3.8 mm y A de 27.9 cm (Sáenz et al., 2014). A su vez, Aguilera-Rodríguez et al. (2021) y González et al. (2017) señalaron para P. patula A de 22 a 30 cm, 26.8 cm y 20 a 30 cm, y Dc≥4 mm, 4.12 mm y 3.19 mm, respectivamente; cifras similares a las del presente estudio.
La LR tuvo valores de 9.6 a 10 cm, los mayores se registron en P. patula con las fertilizaciones tradicional y alta, y en P. oaxacana con la tradicional, significativamente diferentes de las otras combinaciones de tratamientos (Cuadro 3). Esta variable está restringida por el tipo y tamaño de contenedor (González et al., 2017). Los PSA y PSR obtenidos para P. patula con fertilizaciones alta y tradicional y en P. oaxacana con fertilización alta, fueron los mayores (>3.40 g y >0.68 g), e indicaron que las plantas produjeron mayor biomasa área y poca biomasa subterránea, lo que se relaciona en gran medida al tamaño del contenedor (González et al., 2017).
En P. oaxacana, los valores de CE en los tres esquemas de fertilización estuvieron entre 7.3 a 7.9, por lo que la planta fue de calidad media; para esta especie, Ávila-Angulo et al. (2017) citaron CE de 4.5 a 4.7, valores bajos que se atribuyen a los Dc dos veces superiores a los del presente trabajo. En P. patula, los CE en los tres esquemas de fertilización fueron entre 8.0 y 9.2, por lo que las plantas fueron de calidad baja. Aguilera-Rodríguez et al. (2021) consignaron en esa especie un CE<6, calidad alta, pero en este estudio resultó de calidad baja; lo que se aduce a las grandes A registradas en la especie, ya que a mayor A el CE disminuye.
La relación PSA/PSR para P. oaxacana y P. patula fue de 4.1 a 5.4, sin diferencias significativas entre especies ni tratamientos. Para ambas y los esquemas de fertilización utilizados, la planta fue de calidad baja (PSA/PSR>2.5, Cuadro 3). Con PSA/PSR bajos, la planta tiene mayor posibilidad de sobrevivir, pues mejora su absorción de agua y nutrientes, pero transpira menos (Escobar-Alonso y Rodríguez-Trejo, 2019).
La especie, fertilización y su interacción, tuvieron efectos significativos (p<0.05) en A, CE e índice de lignificación. La combinación de factores de P. patula y esquema de fertilización tradicional del vivero, mostraron los mejores valores en la mayoría de las variables morfológicas evaluadas.
En P. oaxacana, el mejor ICD (0.30) se obtuvo con la fertilización tradicional; en P. patula sucedió con la fertilización alta (0.30). Las dos especies y todos los esquemas de fertilización produjeron planta de calidad media (Cuadro 1). En P. oaxacana, Ávila-Angulo et al. (2017) refieren ICD de 1.1 a 1.3, pero en P. patula se han obtenido ICD de 0.47-0.55, 0.26-0.58 y 0.23-0.25 (González et al., 2017; Aguilera-Rodríguez et al., 2021). Valores cercanos a 1 indican balance y equilibrio entre brote y raíz (Ávila-Angulo et al., 2017).
En las dos especies, la aplicación de fertilizaciones alta y tradicional produjo IL>30 %. Buendía et al. (2016) evaluaron P. leiophylla Schiede ex Schltdl. & Cham. y obtuvieron un IL de 30.9 %. Este valor es similar a los del presente estudio. Dicho índice estima el grado de robustez que se necesita para que la planta soporte el estrés hídrico en el sitio de plantación (Prieto et al., 2009).
Crecimiento potencial de raíz
Ambas especies registraron diferencias significativas (p≤0.05) en el número de raíces nuevas entre tratamientos de fertilización. En P. oaxacana se contaron 32, 51 y 74 raíces nuevas en las fertilizaciones baja, alta y la tradicional, respectivamente; mientras que en P. patula hubo 27, 54 y 75. Los tratamientos de mayor fertilización tienen más micronutrimentos como el Zn que contribuye a la síntesis del ácido indolacético, el cual promueve el enrraizamiento (Alcántar et al., 2016). Un mayor número de raíces en esta prueba denota más vigor en el árbol para aclimatarse al sitio de plantación, en especial si es limitativo en humedad (Landis et al., 2010), como la exposición sur con respecto a la norte.
Evaluación de supervivencia en campo
La prueba de Long-Rank aplicada para evaluar la supervivencia por especie (Figura 1a) no mostró diferencias significativas (p=0.7604), pues P. oaxacana evidenció una supervivencia media de 47.9 % y P. patula del 47.0 %. La ausencia de diferencias se atribuye a que ambas especies son nativas y se desarrollan en los bosques de la comunidad de manera natural, y a que fueron producidas de forma similar en vivero.
Figura 1 Función de supervivencia estimada [S(t)] para: a) las dos especies evaluadas en la reforestación en ambos sitios de plantación, b) las dos especies, evaluado por exposición en la que se plantó, y c) los tres esquemas de fertilización en vivero.
Para la variable exposición, con la misma prueba estadística, se tuvieron diferencias significativas (p=0.0266); la exposición sur (sitio 1) registró menor supervivencia (43.3 %) (Figura 1b). Por el contrario, la exposición norte (sitio 2) reveló mayor supervivencia (51.6 %). Robles et al. (2017) refirieron el efecto de la exposición (p=0.0222) en la supervivencia de P. montezumae Lamb. con valores superiores en exposición norte (88.7 %), en comparación con la sur (83.3 %). En el hemisferio norte, la exposición sur recibe mayor radiación solar durante el año, por lo cual prevalece una temperatura más alta y menor humedad disponible en el suelo. En contraste, la exposición norte es más húmeda, con menores temperaturas y mayor biomasa (Griffiths et al., 2009).
La prueba de Long-Rank para evaluar la supervivencia por esquema de fertilización (Figura 1c) mostró diferencias significativas (p<0.0001). Los contrastes entre los esquemas de fertilización baja vs. alta y baja vs. tradicional, también las tuvieron (p<0.0001 y p<0.0001) (Figura 1c). En el correspondiente a la fertilización alta vs. tradicional, no se verificaron (p=0.4398). La fertilización alta presentó una supervivencia de 53.75 %, y la tradicional, 58.13 %. La fertilización baja tuvo la supervivencia más baja (30.63 %).
La respuesta favorable de supervivencia para los esquemas de fertilización alta y tradicional puede explicarse por las características morfofisiológicas que desarrollaron las plantas en el vivero como resultado de tales fertilizaciones. Las mayores dosis de N en dichos tratamientos -elemento que conforma proteínas e influye particularmente en el crecimiento para alcanzar dimensiones, como el Dc, relacionadas con la calidad-; así como la de K que participa en la regulación osmótica y en la apertura y cierre estomatal, por lo que contribuye a resistir mejor bajas temperaturas y limitaciones de humedad (Rodríguez-Trejo, 2008; Alcántar et al., 2016), aportaron a los valores de mayor supervivencia.
Análisis de riesgo
El modelo de riesgos proporcionales de Cox fue significativo para el conjunto de datos analizados y variables estudiadas (p‹0.0001). Exposición, fertilización, Dc y A tuvieron efecto significativo en la función de riesgo (p≤0.05); mientras que, las variables PST e ICD no mostraron tener un efecto significativo (p>0.05) (Cuadro 4).
Cuadro 4 Resultados de la regresión de riesgos proporcionales.
| Análisis del estimador de máxima verosimilitud | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Parámetro/Variable | GL | Estimador | Error estándar | χ2 | Pr>χ2 | Razón de riesgo | |
| Especie | Pinus patula Schltdl. & Cham. | 1 | 0.07828 | 0.25206 | 0.0965 | 0.7561 | 1.081 |
| Exposición | Sur | 1 | 0.52910 | 0.12655 | 4.3697 | 0.0366 | 1.697 |
| Esquema de fertilización | F 1 | 1 | 0.52071 | 0.15025 | 12.0102 | 0.0005 | 1.683 |
| F 2 | 1 | 0.19306 | 0.15025 | 1.6510 | 0.1988 | 1.213 | |
| Diámetro al cuello de la raíz (Dc) | 1 | -1.02674 | 0.29555 | 12.0686 | 0.0005 | 0.358 | |
| Altura (A) | 1 | 0.0362 | 0.02604 | 1.9332 | 0.041 | 1.037 | |
| Peso seco total (PST) | 1 | 0.11432 | 0.30894 | 0.1369 | 0.7113 | 1.121 | |
| Índice de Dickson (ICD) | 1 | -0.59728 | 2.86908 | 0.0433 | 0.8351 | 0.55 | |
Las plantas con la fertilización baja mostraron un estimador positivo y una razón de riesgo de 1.683, lo que indica que llevar a campo una planta con tal esquema incrementa el riesgo de muerte en 68.3 % durante los primeros meses posteriores a la plantación, con respecto a la dosis alta y a la fertilización tradicional. Fertilizar la planta en vivero favorece su condición morfofisiológica, lo cual contribuye a mejorar su calidad; es decir, su supervivencia y crecimiento inicial (Alcántar et al., 2016).
El análisis de riesgos de Cox evidenció que el Dc tuvo un efecto significativo sobre la función riesgo, con un estimador ( negativo y una razón de riesgo de 0.358. Esto significa que el aumento de 1 mm en el Dc de las plantas reduce el riesgo de muerte hasta 64.1 %, [100(1-e-1.02674)], siempre que las otras variables se mantengan constantes. De acuerdo con Levy y McKay (2003), las plantas con Dc mayores sobreviven y crecen mejor que las de Dc más pequeño. El Dc de P. pseudostrobus se relaciona con su supervivencia en campo; el aumento de 1 mm en Dc reduce el riesgo de muerte hasta 66.8 % (Sigala et al., 2015), valor similar al del presente estudio. Autores como Tsakaldimi et al. (2013) concluyeron que para especies de Pinus, el Dc influye en la supervivencia durante los primeros meses del establecimiento. Similar tendencia se ha advertido en P. cooperi C. E. Blanco y P. engelmannii Carrière en Durango, para la A (Prieto et al., 2018).
Conclusiones
Los resultados para los indicadores morfológicos de calidad, como A y Dc validan la fertilización tradicional del vivero para ambas especies. También se sugiere que la fertilización alta es igualmente recomendable para P. patula. En el presente trabajo se remarca el canon clásico de la importancia de producir planta robusta, con buen Dc.
La supervivencia en campo a los 12 meses fue aceptable, mayor a 50 % para ambas especies, debido al efecto de las fertilizaciones alta y tradicional. No obstante, la primera puede ser más económica. Los estándares de calidad deben establecerse por especie, procedencia y sitio de plantación, pues ante diferentes condiciones ambientales, como las dadas por diferente exposición, la planta con los mismos atributos de calidad tendrá supervivencias distintas.
