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Introducción
Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb. es un árbol multipropósito que se desarrolla en ecosistemas tropicales como selvas altas perennifolias, medianas subcaducifolias, medianas subperennifolias y bajas caducifolias (Salas-Morales et al., 2003; Pennington y Sarukhán, 2005). En México, su distribución comprende desde Sinaloa hasta Chiapas por el Pacífico y de Tamaulipas a la Península de Yucatán por el Golfo de México (Pennington y Sarukhán, 2005).
En sus áreas de distribución, esta especie se usa principalmente para fines de restauración de sitios degradados, sistemas agroforestales, así como en plantaciones forestales comerciales (Muñoz-Flores et al., 2016; Velasco-García et al., 2019). Sin embargo, las tasas de supervivencia son bajas durante el primer año de establecimiento, asociadas principalmente al origen del germoplasma (Muñoz et al., 2013), la mala calidad del sitio de plantación, afectaciones por plagas, enfermedades o herbivoría (Cibrián, 2013; Velasco-García et al., 2019), e incluso por las sequías (Hernández-Hernández et al., 2019).
La explotación de E. cyclocarpum con fines maderables, repercute negativamente en su regeneración natural y, en consecuencia, aumenta la fragmentación de sus poblaciones (Olivares-Pérez et al., 2011). Debido a ello, es preponderante establecer plantaciones que permitan su aprovechamiento sustentable. No obstante, todavía existen vacíos de conocimiento entorno a las prácticas más adecuadas para incrementar las tasas de supervivencia y productividad de las plantaciones (Basave et al., 2014; Hernández-Hernández et al., 2019).
Las prácticas de cultivo en vivero tienen un efecto directo en la calidad de planta y, por lo tanto, en el desempeño de las plantaciones (Grossnickle, 2012). Asimismo, la supervivencia y crecimiento de las plantas en campo depende, en cierta medida, de los métodos o técnicas empleados en el proceso de plantado (Löf et al., 2012). En este contexto, el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de diferentes medios de crecimiento en vivero y tratamientos auxiliares para mitigar el estrés hídrico en el desempeño de plantas de E. cyclocarpum establecidas en campo. La hipótesis fue que el tipo de sustrato influye en la supervivencia y crecimiento de las plantas, y los tratamientos auxiliares podrían promover un mejor desempeño de dicha especie en plantaciones forestales o en reforestaciones.
Materiales y Métodos
Recolecta de semillas y producción de la planta
La producción de la planta se llevó a cabo en el vivero del rancho Los Tulillos, en el municipio Tzitzio, Michoacán (Figura 1). Las semillas se recolectaron en la misma localidad, entre mayo y junio de 2019. Previo a la siembra, las semillas se escarificaron con pinzas mecánicas para homogeneizar la germinación. La siembra se hizo en bolsas de polietileno de baja densidad calibre 400 de 13×25 cm y con cuatro perforaciones. Las bolsas se llenaron con tres diferentes tipos de sustrato: 1) mezcla base: turba, vermiculita y agrolita, a razón de 2:1:1, con 4 g L-1 de fertilizante de liberación controlada; 2) composta aeróbica, compuesta de estiércol de ganado vacuno; y 3) tierra de monte, obtenida en un área de selva baja caducifolia. En total se produjeron 200 plantas por tipo de sustrato. Los riegos se aplicaron de forma manual con regadera cada tercer día. El periodo de cultivo en vivero fue de tres meses, previo a la salida de la planta a campo.
Establecimiento y monitoreo de la plantación
La plantación se estableció en el año 2019 en la región conocida como Tierra Caliente, en las coordenadas 19°18’33.5” N y 100°52’32.3” O a 750 metros sobre el nivel del mar, en el municipio Tzitzio, Michoacán (Figura 1). El clima predominante de acuerdo con la clasificación de Köppen modificado por García (2004), es cálido subhúmedo A(wo) con lluvias en verano, precipitación media anual de 994.3 mm y temperatura media anual de 23.4 °C (Inegi, 2017). El tipo de suelo según la clasificación FAO/Unesco modificada por Detenal (1979) es vertisol crómico, considerado como suelo arcilloso, de color pardo o rojizo.
La plantación se realizó en temporada de lluvias, entre el 29 de julio y 3 de agosto del 2019, en un sitio degradado con historial de uso agrícola. Se plantaron 200 plantas por tipo de sustrato, con distribución en marco real y separación de 4 m entre plantas. Cada grupo de plantas por tipo de sustrato se dividió en cuatro subgrupos que se asignaron a diferente tratamiento auxiliar para mitigar el estrés hídrico: 1) riego, 2) hidrogel (2 g planta-1), 3) hidrogel (4 g planta-1) y 4) condiciones naturales (testigo). Los riegos se realizaron cada tercer día, aplicando 16 L por planta. El hidrogel utilizado es un polímero superabsorbente hecho de poliacrilato de potasio, fórmula -CH2CH (CO2K), densidad 1.22 g por cm3, su capacidad de absorción es 100 veces su peso. Este producto se mezcló con el sustrato de la misma cepa y se depositó al momento de la plantación.
El experimento se estableció bajo un diseño en parcelas divididas con arreglo factorial 4×3 de los tratamientos. Las parcelas grandes fueron los tratamientos para mitigar el estrés hídrico. Dentro de esas parcelas, se distribuyeron los tratamientos de tipo de sustrato (parcelas chicas). Para cada tipo de sustrato dentro de las parcelas grandes, se hicieron cinco repeticiones de 10 plantas distribuidas completamente al azar. En total, 600 individuos se plantaron en una superficie de 0.96 ha. Una vez plantado, se registraron los valores de altura (cm) y diámetro a nivel del suelo (mm) de cada planta y se colocó una etiqueta con un número de identificación para su monitoreo. A los 10 meses del establecimiento, se evaluó la supervivencia de las plantas, para ello se asignó el valor de 0 a la planta muerta y 1 a la viva. Asimismo, en cada planta viva se midió la altura del tallo (cm) con un flexómetro Truper Gripper modelo FH-3M de 3 metros y el diámetro a nivel del suelo (mm) con un Vernier Ultratech modelo H-7352.
Análisis de datos
Los datos se analizaron con el programa R (R Core Team, 2020). Para la supervivencia, se utilizó el ajuste de un modelo lineal generalizado con una distribución binomial y función de vínculo ‘logit’, en el cual se incluyó el efecto del sustrato, el tratamiento auxiliar y su interacción como variables explicativas. Asimismo, se consideró el diámetro y altura iniciales como covariables (Ecuación 1).
Donde:
El efecto del sustrato, el tratamiento auxiliar y su interacción en el diámetro y altura, se analizó mediante un análisis de varianza (ANOVA) de dos vías. Para el modelo de altura y el de diámetro, se incluyó la altura y diámetro iniciales, respectivamente, como covariables para considerar las posibles diferencias iniciales entre tratamientos (Ecuación 2).
Donde:
En todos los casos, se revisaron los supuestos de normalidad de residuos del modelo y homogeneidad de varianzas mediante la prueba de Shapiro-Wilks y Levene, respectivamente. En ambas variables, fue necesaria la transformación con la función de logaritmo natural para cumplir dichos supuestos (p>0.05).
Resultados
A 10 meses de establecida la plantación, el tipo de sustrato tuvo efecto significativo sobre la supervivencia de las plantas (Chi 2 =10.62, p=0.005). Las plantas cultivadas en tierra de monte mostraron mayor supervivencia que las producidas con la mezcla base y composta. Al final del estudio, las plantas en tierra de monte alcanzaron 76 % de supervivencia, mientras que las plantas en mezcla base y composta tuvieron 62 y 65 %, respectivamente. Asimismo, independientemente del tratamiento, la relación de la supervivencia con el diámetro inicial de los individuos fue significativa (Chi 2 =20.51, p<0.001) (Figura 2). La razón de probabilidad de supervivencia en función del diámetro fue de 1.44, lo cual indica que el aumento en 1 mm de diámetro de las plantas de vivero incrementa 1.4 veces la probabilidad de supervivencia en campo. Por otra parte, el tratamiento auxiliar para mitigar el estrés hídrico no influyó significativamente sobre la supervivencia (Chi 2 =1.07, p=0.785).
Figura 2 Probabilidad de supervivencia de plantas de Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb a 10 meses de su establecimiento en función del diámetro inicial al plantar y el sustrato de cultivo en vivero.
En general, el tratamiento auxiliar para mitigar el estrés hídrico afectó significativamente el crecimiento en diámetro (F=15.17, p<0.001), no así el tipo de sustrato (F=2.01, p=0.135). Sin embargo, la interacción del tratamiento auxiliar con el sustrato fue significativa (F=4.23, p<0.001). Esta interacción evidenció que la respuesta al tratamiento auxiliar fue distinta en cada tipo de sustrato. Si bien, el riego incrementó el crecimiento en diámetro con respecto al testigo, su efecto fue significativo solo en las plantas cultivadas en composta (Figura 3). Los tratamientos con hidrogel, indujeron mayor crecimiento en diámetro con respecto al testigo, pero únicamente en las cultivadas en tierra de monte. Por último, el efecto de los tratamientos auxiliares para mitigar el estrés hídrico no fue significativo en plantas cultivadas con la mezcla base, con respecto al testigo.
Figura 3 Medias±EE de diámetro en plantas de Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb. a 10 meses de establecimiento, cultivadas en tres tipos de sustratos y plantadas con diferentes tratamientos auxiliares para mitigar el estrés hídrico. Las diferencias entre medias que no comparten la misma letra son significativas (α=0.05).
Los tratamientos auxiliares para mitigar el estrés hídrico tuvieron efecto altamente significativo en la altura de las plantas (F=28.83, p<0.001). Por el contrario, el tipo de sustrato no incidió en el crecimiento en altura (F=0.97, p=0.378); no obstante, la interacción del tratamiento auxiliar con el sustrato fue significativa (F=3.14, p=0.005).
Para los tres tipos de sustrato, el tratamiento con riego mejoró significativamente el crecimiento en altura, en comparación con el testigo (Figura 4). En plantas cultivadas en composta, el riego dio resultados superiores que la aplicación de hidrogel. Los tratamientos con hidrogel no incrementaron significativamente la altura en relación al testigo, excepto el tratamiento con cuatro gramos de hidrogel en las plantas cultivadas con tierra de monte (Figura 4).
Figura 4 Medias±EE de altura en plantas de Enterolobium cyclocarpum (Jacq.) Griseb. a 10 meses de establecimiento, cultivadas en tres tipos de sustratos y plantadas con diferentes tratamientos auxiliares para mitigar el estrés hídrico. Las diferencias entre medias que no comparten la misma letra son significativas (α=0.05).
Discusión
En el presente estudio, se demostró que el tipo de sustrato con el cual se cultivan las plantas de E. cyclocarpum en vivero influye en la supervivencia a edad temprana del establecimiento en campo. Por el contrario, la aplicación de los tratamientos auxiliares para el estrés hídrico incidió principalmente en el crecimiento, aunque su efecto dependió también del tipo de sustrato utilizado en vivero.
En la producción de planta, el sustrato es el elemento que da soporte a la planta. El tipo de sustrato afecta el crecimiento y la arquitectura radical, además influye en la cohesión e integridad del cepellón (Landis, 1990). Este último aspecto se considera un rasgo importante para la calidad de planta cultivada en vivero (Pemán et al., 2017), ya que la adecuada integridad o conformación del cepellón tiene un efecto positivo en la supervivencia de las plantas, particularmente en sitios con suelos degradados (Grossnickle y El-Kassaby, 2016).
En el presente estudio, la tierra de monte propició mayor supervivencia de E. cyclocarpum en comparación con los otros sustratos. En una inspección visual, se observó mejor conformación del cepellón con la tierra de monte, lo que posiblemente mejoró la capacidad de supervivencia de las plantas. Otras características de los sustratos locales, como el contenido de nutrientes adicionales y microorganismos benéficos, pueden mejorar el desempeño de las plantas (Jacobs y Landis, 2014). La tierra de monte se emplea ampliamente en la producción de planta de otras especies forestales con buenos resultados en variables indicadoras de la calidad de planta (López et al., 2018; Reyes et al., 2018). Sin embargo, las características físicas y químicas de estos sustratos varían con el tiempo y entre localidades, lo cual limita la estandarización y el mejoramiento continuo de las prácticas culturales en los viveros (Bakry et al., 2012).
Un hallazgo importante fue la relación positiva del diámetro de las plantas con la probabilidad de supervivencia. Dicho efecto resalta la importancia de considerar el diámetro como un indicador básico de la supervivencia de E. cyclocarpum en los primeros años de la plantación en campo. Este resultado concuerda con estudios que muestran que las plantas con mayor diámetro tienden a sobrevivir mejor que aquellas de menor diámetro (Orozco et al., 2010; Grossnickle, 2012). Al respecto, se ha sugerido que el diámetro tiene una relación directa con ciertas características del sistema radical como el volumen o la arquitectura (Jacobs et al., 2005). Asimismo, es probable que las plantas con mayor diámetro tengan más reservas de carbohidratos y nutrientes (Tsakaldimi et al., 2013), lo que a su vez influye en la probabilidad de supervivencia en campo. Además, plantas con mayor diámetro tienen más resistencia y resiliencia a daños físicos causados por agentes bióticos y abióticos.
E. cyclocarpum habita en el bosque tropical seco y con tolerancia a la sequía (Foroughbakhch et al., 2006; Laborde y Corrales-Ferrayola, 2012). En este sentido, es probable que la aplicación de algún tratamiento auxiliar para mitigar el estrés hídrico no tenga un impacto significativo en las tasas de supervivencia, tal como se observó en el presente estudio. Aunque en la investigación que aquí se documenta, es posible que las plantas no hayan estado expuestas al estrés hídrico debido a la elevada precipitación en el sitio de plantación. Por otra parte, en etapas juveniles, E. cyclocarpum presenta tasas altas de crecimiento (Foroughbakhch et al., 2006; Rocha et al., 2018), y su desempeño aumenta considerablemente bajo condiciones favorables de humedad y fertilidad (Craven et al., 2007; Pineda-Herrera et al., 2017). Por lo tanto, ello puede explicar que el efecto positivo de la aplicación del tratamiento auxiliar para mitigar el estrés hídrico, se haya manifestado en el crecimiento, más que en la supervivencia de las plantas.
El riego fue el tratamiento auxiliar que incrementó en mayor medida el crecimiento en comparación con el testigo. La aplicación de hidrogel no mejoró significativamente el crecimiento de las plantas. Sin embargo, en plantas cultivadas con tierra de monte, se observó más crecimiento en diámetro con la aplicación de hidrogel.
El principal beneficio de los hidrogeles, es el aumento de la capacidad de retención de humedad del suelo o medio de crecimiento donde se incorpore (Chen et al., 2004). Sin embargo, la efectividad de estos polímeros dependerá de múltiples factores como el tipo de polímero, tamaño de sus partículas, la dosis, la cantidad de agua disponible, el método de aplicación, entre otros (Crous, 2017). También, las propiedades físicas y químicas del suelo suelen afectar la eficacia de los hidrogeles (Agaba et al., 2010; Crous, 2017). En este sentido, la respuesta variable de las plantas a la aplicación del hidrogel pudo relacionarse con las diferencias en las características fisicoquímicas de los sustratos. No obstante, se requieren más investigaciones para estudiar a profundidad dichas relaciones.
Conclusiones
Se acepta la hipótesis planteada que el tipo de sustrato influye en la supervivencia y crecimiento de las plantas de Enterolobium cyclocarpum, y la tierra de monte promueve un mejor desempeño. El diámetro puede ser un indicador de la supervivencia de E. cyclocarpum en edades tempranas después de plantar. El tratamiento auxiliar para mitigar el estrés hídrico, incide más en el crecimiento que en la supervivencia. Es recomendable considerar las condiciones de precipitación y humedad del sitio de plantación para precisar la necesidad de aplicación de este tipo de tratamientos. Los resultados contribuyen a promover un mejor desempeño de la especie de estudio en plantaciones comerciales o en reforestaciones.
