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Introducción
Juglans pyriformis Liebm. (Juglandaceae), comúnmente llamado cedro-nogal, es una especie endémica que forma parte del estrato medio-alto del bosque mesófilo de montaña en los estados de Hidalgo, Oaxaca y Veracruz; en altitudes entre los 1 200 y 1 600 m (Narave, 1983; Luna-Vega et al. 2006); y de acuerdo a la NOM-059 está registrada como amenazada (Semarnat, 2010).
En Veracruz, el cedro-nogal es muy valioso, ya que su madera de gran belleza y dureza se utiliza para la fabricación de muebles finos e instrumentos musicales, además se le emplea para cercos vivos o sombra en cafetales; por lo cual ha sido sobreexplotada (Luna et al. 2006). Este hecho ha contribuido a la disminución de sus poblaciones, pero también ha fomentado el establecimiento de plantaciones puras o mixtas con fines comerciales; de tal manera que, en el estado, a partir del 2001 se establecieron aproximadamente 400 ha, con apoyos del Programa de Plantaciones Forestales (PRODEFOR) que impulsa la Comisión Nacional Forestal (Conafor, 2008).
Lo anterior ha generado la demanda de planta de J. pyriformis, por lo que en algunos viveros forestales de la región de Xalapa, se reproduce la especie a partir de semilla procedente de las poblaciones naturales, aún presentes en los fragmentos de Bosque Mesófilo de las localidades de Coatepec, Huatusco, Coacoatzintla y San José Buenavista. Sin embargo, dicho germoplasma se obtiene de frutos recolectados de forma masiva en el suelo, sin una selección de los árboles semilleros, ni conocimiento del comportamiento en vivero. Esto puede tener repercusiones, ya que a largo plazo la calidad de las semillas se refleja en los rendimientos y desarrollo en campo de los árboles, y la alta susceptibilidad a plagas, enfermedades y cambios ambientales. A corto plazo, las implicaciones se reflejan en los costos de producción y manejo de la semilla (Jardel, 2006).
La disposición de germoplasma a partir de una fuente identificada, y procedente de masas forestales naturales es el punto de partida para que la recolecta tenga una amplia base genética, y una estrategia para preservar el acervo genético de la especie; con ello se asegura una mayor adaptabilidad y sobrevivencia de las plántulas producidas en vivero, cuando son llevadas a condiciones ecológicas semejantes a las de la región de origen (Salazar y Boshier, 1989; Carrillo y Ávila, 1979).
Por lo antes expuesto, se planteó el presente trabajo con el objetivo de seleccionar árboles semilleros de J. pyriformis en fragmentos de Bosque Mesófilo de Montaña de las poblaciones naturales en Coatepec y Coacoatzintla, Veracruz; con base en sus características fenotípicas, y calidad de la semilla y de la plántula en vivero.
Materiales y Métodos
Los árboles evaluados de Juglans pyriformis se encuentran en áreas naturales dentro de las inmediaciones de los municipios de Coatepec y Coacoatzintla, Veracruz (Figura 1).
Figura 1 Localización de árboles de Juglans pyriformis Liebm. en las poblaciones naturales en Coatepec y Coacoatzintla, Veracruz.
La población de árboles de cedro-nogal de Coatepec se localiza en un intervalo altitudinal de 1 200 a 1 400 m; está formada por árboles dispersos en pequeños relictos de Bosque Mesófilo de Montaña y cafetales. El clima de la región es templado-húmedo regular, con lluvias abundantes en verano y principios de otoño. Temperatura media anual de 19.9 °C (máx. 35.8°C, mín. 4 °C) y precipitación anual de 1 764.9 mm (Servicio Meteorológico Nacional, 2014a).
Los individuos de cedro-nogal de Coacoatzintla, se localizan a una altitud entre los 1 200 y 1 600 m. Esta población está formada por árboles dispersos en un fragmento de Bosque Mesófilo de Montaña (Figura 1). El clima corresponde al templado-húmedo regular, con lluvias abundantes en verano y principios de otoño. Temperatura media anual de 17.5 °C (máx. 37 °C, mín. 7.5 °C), y precipitación anual de 1 606.7 mm (Servicio Meteorológico Nacional, 2014b).
De septiembre a octubre de 2012 se recorrieron ambas poblaciones para evaluar 20 árboles, con base en dos criterios: 1) ser árboles maduros y en fructificación; 2) estar a una distancia igual o mayor a 50 m uno del otro, para evitar el efecto de coancestría (Acosta-Hernández et al., 2011a).
La caracterización fenotípica se hizo con base en la matriz propuesta por Samaniego (2002), la cual es una valoración cualitativa de seis parámetros que califican forma de fuste, altura de bifurcación, dominancia del eje principal, ángulo de ramas, forma de copa, diámetro de copa, y permite determinar la idoneidad de los individuos como árboles semilleros, asignándoles un puntaje a cada uno de los parámetros evaluados. Asimismo, se registró la altura total del árbol con un clinómetro (Sunntu®), y el diámetro a la altura del pecho (DAP = 1.30 m) con un longímetro (Truper®) de 3 m. Cada individuo fue georreferenciado, con un GPS (Garmin® map 60 csx), e identificado en secuencia numérica con pintura de spray. Por árbol, se recolectaron 48 frutos (960 frutos por población) y se trasladaron en bolsas de tela etiquetadas con el número de árbol y población, para su posterior beneficio y obtención de semillas.
El ensayo de germinación, con diseño experimental de cuatro bloques completos al azar y 12 semillas por unidad experimental, se estableció el 19 de noviembre del 2012 en el área del vivero aledaña al invernadero del Campus para la cultura, las artes y el deporte de la Universidad Veracruzana, sede Xalapa (USBI-Xalapa), ubicado en las coordenadas 19°30’30” latitud N, 96°55’30” longitud O, a una altitud de 1 300 m.
Las semillas se sembraron en tubetes de plástico negro, rígido de 300 mL que contenían sustrato con tierra de monte y “tepezil” en proporción 1:1. Antes y después de la siembra fueron tratadas con una solución de Captan de 10g L-1.
La germinación se registró durante 133 días, después de la fecha de siembra (19 semanas). Las variables registradas fueron: fecha de siembra, inicio de la germinación (IG = 5% de semilla germinadas por árbol), fecha de emergencia de plántula y número de semillas germinadas por árbol, ésta última de forma diaria, a partir de la primera semilla germinada.
La calidad de las plántulas se evaluó a partir de la aparición de las hojas verdaderas durante 3 meses (abril, mayo y junio); se registró altura (cm) del cuello de la plántula a la yema apical, con un flexómetro (Truper®) de 3 m; y diámetro (mm) a nivel de cuello/raíz de tallo, con un vernier digital (Mitutoyo®), en 12 plántulas por bloque (tres plántulas por unidad experimental) seleccionadas al azar.
Análisis de datos
Caracterización dasométrica y fenotípica de árboles
Con base en la valoración cualitativa de los parámetros propuestos en la matriz de Samaniego (2002), se realizó la sumatoria para obtener el puntaje por árbol y clasificarlo de acuerdo a sus características fenotípicas (Cuadro 1).
Cuadro 1 Descripción de las características fenotípicas de los árboles y puntaje para su clasificación, según la valoración en campo. Modificado de Samaniego (2002).
| Características fenotípicas | Puntaje | Clase | Árboles semilleros |
|---|---|---|---|
| Árboles con características sobresalientes: fuste recto, no bifurcados, dominancia completa del eje principal, ángulo de inserción de las ramas de 60° a 90°, copa dominante. | 18 a 24 | 1 | SI |
| Árboles con características medias: fuste ligeramente torcido, bifurcación superior, dominancia parcial del eje principal, ángulo de inserción de las ramas de 30° a 60°, copa promedio. | 9 a 17 | 2 | SI |
| Árboles con características indeseables: fuste torcido, bifurcado en el 1/3 medio o inferior, ángulo de inserción de las ramas de 0° a 30°, copa pequeña. | ≤ 8 | 3 | NO |
Evaluación de germinación
Con las variables en vivero se estimaron los siguientes parámetros (Piedrahíta, 1998; López y Piedrahita, 1998): potencia germinativa (PG%), germinación diaria media (GDM), inicio de la germinación (IG), tiempo medio de germinación (TMG) y vigor germinativo o Índice de Czabator (VG), mediante la expresión:
Donde:
VM = Corresponde al cociente máximo que se obtiene al dividir cada una de las germinaciones diarias acumuladas por el correspondiente número de días para alcanzarla
Para fines del presente trabajo, la calidad de las semillas se definió con base en los intervalos de vigor germinativo (Índice de Czabator) como baja (<0.169), media (0.170-0.340) y alta (≥0.341); y a la potencia germinativa (PG%).
Evaluación de plántulas
Se estimó el Índice de Dickson (ID) con la fórmula (Olivo y Buduba, 2006):
La calidad de la planta se clasificó a partir de los intervalos de calidad para el índice de Dickson como baja (<0.2), media (0.3-0.4) y alta (≥0.5) establecidos por Sáenz et al. (2010) para evaluar la planta producida en nueve viveros del estado de Jalisco.
Resultados y Discusión
Clasificación fenotípica y dasométricamente de árboles
En función de la valoración fenotípica, los árboles de J. pyriformis, de ambas poblaciones se agruparon en las clases 1 y 2, lo que indica que pueden ser considerados semilleros. En la población de Coatepec se identificó un mayor número de individuos Clase 1, los cuales tienen características fenotípicas sobresalientes, por su altura y diámetro son dominantes y forman parte del dosel superior. Los árboles de la Clase 2 son codominantes y presentan características fenotípicas medias (Cuadro 2).
Cuadro 2 Clasificación de árboles de Juglans pyriformis Liebm. de las poblaciones de Coatepec (CT) y Coacoatzintla (CC), con base en la valoración fenotípica, altura y diámetro ± Error estándar.
| Población | Clase | Valoración fenotípica | Diámetro medio | Altura media | árbol | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CT | 1 | 18-26 | 59.19 ± 19.3 | 21.41 ± 6.6 | 1, 2, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 13, 14, 15, 17 y 20 | 13 |
| 2 | 11-17 | 35.83 ± 16.4 | 15.40 ± 3.2 | 3, 8,9, 11, 16, 18 y 19 | 7 | |
| CC | 1 | 18-24 | 49.16 ± 7.59 | 17.99 ± 6.0 | 1, 2, 3, 8, 9, 10, 12, 14 y 19 | 9 |
| 2 | 12 - 17 | 52.52 ± 11.5 | 17.53 ± 5.2 | 4, 5, 6, 7, 11, 13, 15, 16, 17, 18 y 20 | 11 |
En la población de Coacoatzintla el número de árboles Clase 1 es menor y son codominantes, los de la Clase 2 son los dominantes. La altura y el diámetro medio de J. pyriformis en ambas poblaciones se están dentro de los intervalos de 4-25 m y 38-69 cm, respectivamente, citados para los grupos I y III por Acosta-Hernández et al. (2011b) en la población de Coacoatzintla.
Con la misma metodología, Acosta-Hernández et al. (2011a) caracterizaron 112 ejemplares de J. pyriformis en la población de Coacoatzintla, con el objetivo de determinar el nivel de variación morfológica. El análisis de los datos, mediante Componentes Principales (ACP) evidenció tres grupos, los cuales coincidieron con las clases propuestas por Samaniego (2002). Esa matriz, fue utilizada por Salan (2011) para seleccionar árboles semilleros de Cedrela odorata L., e identificó siete árboles clase tres y tres clase dos, en bosques nativos de la Región Amazónica Ecuatoriana.
El método de Samaniego (2002) se ha usado para evaluar fuentes semilleras previamente identificadas y seleccionadas de Caesalpinia spinosa (Molina) Kuntze, a fin de proponer su manejo con fines de mejoramiento genético.
Aletá et al. (2009) en su ensayo de 24 progenies de J. regia indican el ángulo de inserción de ramas, la ramificación y rectitud, poseen alta heredabilidad; características fenotípicas que fueron evaluadas en los individuos de J. pyriformis. Dichos autores señalan que el ángulo de inserción de ramas y la ramificación no presentan modificaciones en el tiempo, por lo que son variables confiables para la selección de árboles semilleros. En cuanto al diámetro y altura, Aletá et al. (2003) mencionaron que su expresión depende de las condiciones del sitio donde se establezcan las plántulas, es por ello que su observación, para la selección de árboles semilleros, debe tomarse con reserva.
Calidad fisiológica de la semilla
Las semillas procedentes de Coatepec iniciaron su germinación en la cuarta semana, pero alcanzaron 5% (IG) y 50% (TMG) una semana después que las procedentes de Coacoatzintla; al final del ensayo (133 días), su potencia germinativa (PG%) fue mayor (Figura 2).
Figura 2 Porcentaje de germinación acumulado por semana de las semillas de Juglans pyriformis Liebm. de las poblaciones de Coatepec (CT) y Coacoatzintla (CC).
La PG por árbol/población fue mayor a 50% en semilla de los árboles de Coatepec, nueve de ellos tuvieron valores cercanos o superiores a 80%. En cambio para Coacoatzintla, solo 16 árboles presentaron semilla con un PG de 50%, nueve registraron valores iguales o cercanos a 80% (Figura 3 A y B).
De acuerdo a los intervalos de calidad de la semilla establecidos (Cuadro 3), en la población de Coatepec se identificaron 12 individuos de calidad de semilla alta y ocho con calidad media. En la población de Coacoatzintla se encontraron 12 árboles con calidad de semilla alta; cuatro con calidad media e igual número con calidad baja.
Cuadro 3 Clasificación de la semilla según Vigor Germinativo (VG) y número de árbol correspondiente a cada población, Coatepec (CT) y Coacoatzintla (CC).
| Población | Calidad | VG | Árbol |
|---|---|---|---|
| CT | Alta | 0.341 - 0.606 | 1, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 14, 15, 17, 19 y 20 |
| Media | 0.187 - 0.327 | 2, 3, 6, 11, 12, 13, 16 y 18 | |
| CC | Alta | 0.343 - 0.679 | 2, 5, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 19 y 20 |
| Media | 0.174 - 0.286 | 1, 7, 9, 15 | |
| Baja | 0.053 - 0.139 | 3, 4, 6, 17 |
La mayoría de las semillas procedentes de Coatepec tuvieron valores altos en cuanto a la potencia germinativa (PG%), germinación diaria media (GDM) y Vigor germinativo (VG); por lo que tienen una calidad más alta que las de Coacoatzintla. El coeficiente de variación (CV) para PG% y VG es bajo, lo que indica que existe poca variación en la germinación de ambas poblaciones (Cuadro 4).
Cuadro 4 Promedios ± desviación estándar de las variables de germinación de Juglans pyriformis Liebm. de las poblaciones de Coatepec (CT) y Coacoatzintla (CC).
| Población | Potencia germinativa | Coeficiente de Variación | Germinación diaria media | Vigor germinativo ±Error Estándar | Coeficiente de Variación | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CT | 74.79 ± 2.31 | 3.09 | 0.56 | 5.77 ± 0.03 | 7.42 | ||
| CC | 71.15 ± 3.88 | 5.46 | 0.53 | 4.87 ± 0.04 | 11.30 | ||
El porcentaje de germinación de J. pyriformis es mayor a los citados para Juglans neotropica (35%) (López y Piedrahita, 1998); pero menores a los registrados por el CATIE (1999) en semillas frescas de J. neotropica (80-90%); 100% consignado por Quintero-García y Jaramillo-Villegas (2012) y 80% por Gómez, (2002 citado en Quintero-García y Jaramillo-Villegas, 2012) para la misma especie. También resultó menoral reportado para J. regia bajo condiciones de producción en vivero 80%) y con tratamientos pregerminativos (85-95%) (Vahdati y Hoseini, 2005). Falta de traducir.
La comparación que se hace del porcentaje de germinación debe tomarse con reserva, ya que en muchos de los trabajos a los que se hace referencia, los valores fueron obtenidos después de que el material biológico se sometió a tratamientos pregerminativos. Cabe mencionar que la semilla de J. pyriformis (Figura 4) es catalogada como subortodoxa; es decir, sus periodos de almacenamiento deben ser cortos, por el alto contenido en lípidos (Rojas, 1995); no obstante los porcentajes para ambas poblaciones en el presente trabajo son altos, sin que se les aplicara tratamiento alguno, esto se atribuye a que la semilla fue sembrada inmediatamente después de su beneficiado, y su vigor germinativo no había disminuido por el paso del tiempo.
Calidad de planta
Las plántulas obtenidas de semilla germinada procedente de Coatepec tuvieron >0.500 de ID (Índice de Dickson), por lo que se catalogaron de alta calidad. En este grupo destaca el árbol 9 con un índice de 2.081. Las plántulas de semilla procedente de Coacoatzintla lograron calidad alta y media, sobresalen cinco árboles por presentar calidad de planta alta, entre ellos el árbol 7, cuyo índice fue de 0.961, que correspondió al más alto para esta población, el resto de los individuos (15) se catalogaron con calidad media (Cuadro 5).
Cuadro 5 Calidad de planta y árboles de procedencia de la semilla de las poblaciones de Coatepec (CT) y Coacoatzintla (CC).
| Población | Calidad | ID | Árbol |
|---|---|---|---|
| CT | Alta | 0.592-2.081 | Todos |
| CC | Alta | 0.505-0.961 | 1, 7, 10, 14 y 18 |
| Media | 0.347-0.476 | 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 19 y 20 |
La valoración de la planta mediante el índice de Dickson es de gran importancia, ya que pronostica la sobrevivencia y crecimiento en campo de las plantas, al integrar variables morfológicas de altura y diámetro con peso de la planta, mismas que mantienen una interacción altamente significativa, por lo que a valores mayores de índice, la calidad de la planta es mejor (Dickson et al. 1960; Olivo y Buduba, 2006; Rodríguez, 2008; Rueda et al. 2012).
Los valores de J. pyriformis son comparables a los documentados por Rueda et al. (2012) para cinco especies de pino (Pinus devoniana Lindl., P. oocarpa Schiede ex Schltdl., P. greggii Engelm. ex Parl. y P. pseudostrobus Lindl., Pinus douglasiana Martínez) y diez de selva (Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit, Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb., Roseodendron donell-smithii (Rose) Miranda, Tabebuia rosea (Bertol) DC., Eucalyptus globulus Labill., Pithecellobium dulce (Roxb.) Benth., Prosopis juliflora (Sw.) DC., Eysenhardtia polystachya (Ortega) Sarg., Cupressus lusitanica Mill., Cedrela odorata), producidas en ocho viveros forestales de Jalisco, bajo el sistema de tecnificado.
La calidad de planta producida en los viveros de Michoacán es comparable con la obtenida para J. pyriformis; por ejemplo, P. michoacana presentó ID entre 0.59 y 4.1 y fue calificada como alta; en P. greggii, P. oocarpa, P. pseudostrobus se tuvo calidad media (ID 0.21 a 0.32); P. greggii obtuvo los ID más bajos (0.13), considerada calidad baja (Saenz et al.,2010).
Al comparar la calidad de planta (ID) de las especies antes mencionadas, con los valores de ID determinados para J. pyriformis, es posible afirmar que, siempre y cuando sea llevada a condiciones edáficas y climáticas similares a las del lugar de origen, podrá sobrevivir y desarrollarse adecuadamente. Lo anterior evidencia la importancia que tiene, tanto conocer a priori las condiciones del sitio donde será plantada como determinar la calidad de la planta antes de salir del vivero.
Selección de árboles semilleros
A partir de que los árboles semilleros deben tener características sobresalientes y que los porcentajes de germinación y vigor de sus semillas sean altos (Poulsen, 2000); además de, que las plántulas producidas en vivero requieren tener características morfológicas apropiadas al sitio de plantación, para que sobrevivan y tengan buen desarrollo (Rodríguez, 2008), se definieron dos categorías en la selección de los árboles semilleros de J. pyriformis, bajo los siguientes criterios:
Categoría I: árboles clase 1, con un vigor germinativo o Índice de Czabator (VG ≥ 0.341 equivalente a PG% ≥ 75) e Índice de Dickson (ID ≥ 0.5) por árbol/población.
Categoría II: árboles clase 1 o clase 2, con un vigor germinativo bajo o medio (<0.169; 0.170-0.340, respectivamente) e índice de Dickson bajo o medio (<0.2; 0.2-0.4, respectivamente).
Con base en estos criterios se identificaron nueve árboles semilleros potenciales en la población de Coatepec y dos en Coacoatzintla, agrupados en la Categoría I, el resto pertenecen a la Categoría II (Cuadro 6).
Para las poblaciones de Coatepec, de las columnas 1 a la 9 pertenecen a la Categoría I y de la columna 10 a la 20 a la Categoría II. Para las de Coacoatzintla, únicamente las columnas 1 y 2 se clasifican en la Categoría I y las demás en la Categoría II.
Cuadro 6 Árboles semilleros de Juglans pyriformis Liebm. categoría I y II para las poblaciones de Coatepec (CT) y Coacoatzintla (CC).
De acuerdo con los criterios de Samaniego (2002), los individuos de J. pyriformis Clase 1 son fenotípicamente sobresalientes, por lo que pueden ser considerados árboles semilleros. Sanjuanbenito y Ramírez (2007) mencionan que la semilla colectada a partir de árboles sobresalientes puede destinarse al establecimiento de plantaciones comerciales, mejoramiento genético y programas de conservación y reforestación. Los árboles Clase 2, cuentan con algunas características fenotípicas sobresalientes, pero presentan bifurcación superior y la dominancia del eje principal es parcial (Samaniego, 2002; Sanjuanbenito y Ramírez, 2007); su semilla se utilizaría en programas de conservación y protección.
Las poblaciones de Juglans pyriformis localizadas en Coatepec y Coacoatzintla tienen características suficientes para ser fuentes semilleras: son accesibles, los árboles presentan buen estado fitosanitario y cuentan con suficientes individuos maduros para la colecta de semilla. El germoplasma procedente de los árboles clasificados en dentro de la Categoría I se pueden usar en la producción de planta para el establecimiento de plantaciones comerciales, mejoramiento genético y programas de conservación y reforestación. La semilla de los árboles pertenecientes a la Categoría II, se emplearían para obtener planta dirigida a programas de conservación y protección, tanto de ecosistemas como de suelos.
Para su manejo, es importante implementar un programa de conservación, en el cual Juglans pyriformis sea considerada no sólo desde la perspectiva económica, sino también desde la ecológica, como un componente de la estructura y funcionalidad del bosque mesófilo de montaña. Dicho programa debe atender las condiciones locales y integrar la participación coordinada de los sectores involucrados e interesados, a fin de ser sustentable y garantizar la permanencia de la especie.
