ARTÍCULO ORIGINAL

Factores de sitio y crecimiento de plantaciones de Palo Blanco (Tabebuia donnel-smithii Rose) en Guatemala

Site factors and growth of Palo Blanco (Tabebuia donnel-smithii Rose) plantations in Guatemala

Revista Cubana de Ciencias Forestales
Año 2016, Volumen 4, número 2

Boris Augusto Méndez Paiz¹, Eddi Alejandro Vanegas Chacón²

¹Maestro en Ciencias Forestales. Instituto de Investigaciones Agronómicas y Ambientales, Facultad de Agronomía, Universidad San Carlos de Guatemala. Oficina A4, Edificio T-8, Ciudad Universitaria, Zona 12, Ciudad Guatemala. Correo electrónico: bmpaiz@yahoo.com
²Doctor en Ciencias Forestales. Facultad de Agronomía, Universidad de San Carlos de Guatemala.Correo electrónico: vanegaseddi@gmail.com

RESUMEN

El crecimiento arbóreo es expresión de la confluencia de factores como la ecofisiología y genética de las especies, la calidad de sitio y el manejo forestal. Es objetivo de esta investigación identificar los factores relevantes de sitio que propicien o limiten el desarrollo de la especie. Se muestrearon en forma sistemática veinte sitios ubicados en las Tierras Bajas de las vertientes Pacifico y Atlántico de Guatemala; en cada sitio se obtuvo una muestra de suelode la capa superficial (0-30 cm). En laboratorio se determinó textura y se realizó análisis de rutina de suelos. Por análisis de componentes principales se determinaron las propiedades fisicoquímicas de suelo que explican la variabilidad edáfica de los sitios. Por clusterización aglomerativa jerárquicase calificaron los sitios por Clases, y por prueba de correlación de Pearson se determinó la asociación entre los parámetros fisicoquímicos de suelo y el crecimiento arbóreo. Se concluyó que los contenidos de Ca, Zn, materia orgánica y % de arcilla explicaron la variabilidad edáfica de sitio en 71.44%. Los sitios se agruparon en cuatro clases, siendo la Clase I la categoría con mejores sitios, caracterizada por suelos con contenidos de arcilla de 11.60%, materia orgánica 5.99%, contenido de Ca 6.72 y Zn 3.56 mg/Kg, respectivamente. El crecimiento arbóreo estuvo asociado directamente al contenido de materia orgánica del suelo 0.97 (p-valor= 0.032) e inversamente al % de arcilla -0.94 (p-valor= 0.062).

Palabras clave: Edafología forestal; Plantaciones forestales; Crecimiento arbóreo; Especies forestales nativas.

ABSTRACT

Tree growth is an expression of the confluence of factors such as eco-physiology and genetics of the species, site quality and forest management. The goal of this research is to determine the physicochemical properties of soils that influence the growth of Tabebuia donnell-smithii in pure plantations, to allow the identificationof relevant site factors that enhance or limitthe development of the species. Twenty sites were sampled systematically; sites were located in the Pacific and Atlantic lowlands of Guatemala; in each site a soil sample was collected in the surface (0-30 cm) layer. In the laboratory texture was determined and a routine nutrient analysis of soil was carried out. Using principal component analysis, the soil physicochemical properties that explain the soilvariability among sites were determined.By hierarchical agglomerative clustering, the sites were graded in classes;finally, by Pearson correlation test, the association between the physical and chemical parameters of soil and tree growth was established. As a conclusion, the content of Ca, Zn, organic matter and% of clay explained the site soil variability in 71.44%. Sites were classified into four classes. Class I, the one with best sites, showed soils with clay content of 11.60%, 5.99% organic matter, 6.72 mg/Kgof Ca and 3.56 mg/KG of Zn, respectively. Tree growth was linked directly to the content of soil organic matter by 0.97 (p-value = 0.032) and inversely to clay content -0.94% (p-value = 0.062).

Key words: Forest soil science; Forest plantations; Tree growth; Nativetreespecies.

INTRODUCCIÓN

El establecimiento y manejo de plantaciones forestales en los trópicos y sub-trópicos está ganando importancia debido a la creciente demanda de madera y al agotamiento de los bosques naturales (Onyekwelu et al., 2011); las plantaciones pueden ser clasificadas como productoras de madera y otros bienes o como protectoras, es decir, orientadas a proporcionar servicios ecosistémicos, tales como la conservación de suelo y agua, absorción de carbono, rehabilitación de tierras degradadas(Montagnini,2005; Montagnini, 2011; Gong et al., 2013) y conservación de biodiversidad (Pryde et al., 2015).El cultivo de especies exóticas predomina en plantaciones tanto para uso industrial como para desarrollo rural; sin embargo, investigaciones en distintas partes del trópico demuestran las ventajas de incluirespecies nativaspara reforestación y restauración forestal (Hall et al., 2011; Bare y Ashton, 2016; Camacho, Alvarado y Fernandez-Moya, 2016). A diferencia de las especies exóticas, para las especies nativas del trópico húmedo, la información sobre su ecología y silvicultura es limitada, situación que dificulta su cultivo (Hoeber et al., 2014) y aprovechamiento sostenible.

Estudios del comportamiento de especies cultivadas en rangos amplios de condiciones ambientales son necesarios para identificar los factores limitantes al desarrollo (Manson et al., 2013; Camacho, Alvarado y Fernández-Moya, 2016) y generar la base para la elaboración de modelos de predicción del rendimiento (Hung et al., 2016).

Trabajos recientes muestran que la presencia, abundancia y desarrollo de las especies puede estar fuertemente asociada a condiciones particulares de suelo (Geronazzo et al., 2015; Camacho, Alvarado y Fernández-Moya, 2016; Bare y Ashton, 2016). Históricamente el Palo Blanco(Tabebuia donnell-smithii Rose), familia Bignoniacea, formó parte de los bosques nativos de las regiones tropicales húmedas de Mesoamérica, que cubrían en Guatemala las Tierras Bajas del Pacifico (Standley et al.,1974). Estos bosques fueron reemplazados prácticamente en su totalidad en el país para dar paso a sistemas agropecuarios, conservándose algunas de las especies arbóreas en sistemas agroforestales, particularmente en fincas ganaderas y plantaciones de café, donde la especie ha sido cultivada como árbol de sombra y para el aprovechamiento de su valiosa madera.

A partir de 1997 con la implementación del Programa Nacional de Incentivos Forestales (PINFOR) se promovió el establecimiento de plantaciones forestales. Para las Tierras Bajas y húmedas del país (sitios menores a 1000 m de altitud y precipitación superior a 1500 mm anuales), aún cuando predomina el cultivo de especies exóticas como Gmelina arbórea y Tectona grandis, existe un interés creciente por plantar especies nativas, destacando Tabebuia donnell-smithii como la especie nativa más ampliamente cultivada con incentivos del Estado en plantaciones forestales, reportándose hasta el año 2012 alrededor de 6,200 hectáreas (INAB, 2016).

Debido a la escasa información del cultivo en plantaciones paraTabebuia donnell-smithii, se desconoce cuál pueda ser su adaptación, crecimiento y rendimiento en respuesta a las diferentes condiciones de sitio en que está siendo cultivada, particularmente por la diversidad de condiciones de suelo existentes en Guatemala, por lo que el objetivo de esta investigación es identificar los factores de sitio que favorecen o limitan el desarrollo de la especie y a partir de ello, proporcionar recomendaciones para una mejor selección de sitios previo al establecimiento de las plantaciones.

Ubicación geográfica y estado de las plantaciones

Para evaluar el efecto que ejercen los factores de sitio a partir de variables físico-químicas del suelo en el crecimiento de plantaciones de Palo Blanco, se seleccionó una muestra de 20 sitios con plantaciones de edad variable (entre 5 y 15 años), cultivadas en Tierras Bajas del Pacifico y Atlántico de Guatemala, con altitud entre 17 y 917 metros. En la selección de los sitios se consideró incluir la mayor variación posible de condiciones ambientales, a manera de obtener una muestra representativa de la diversidad de clima, suelo y topografía en que se cultiva el Palo Blanco. La ubicación geográfica de los sitios muestreados se presenta en la Figura 1, las principales características de los suelos de las plantaciones por sitio se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1. Pendiente (%), orden taxonómico y clase textural de suelos por sitio evaluado.

Fuente: Guatemala MAGA (2000).

Caracterización y muestreo de sitios

Se recurrióal Sistema Holdridge de zonas de vida (De La Cruz, 1982) para definir la región bioclimática de cada sitio muestreado; este sistema aun cuando no es un método para clasificar climas, ni tampoco para clasificar tipos de vegetación, permite establecer la relación entre clima y vegetación natural. Por otro lado, para evaluar las condiciones del suelo, en cada parcela,de forma aleatoria se colectó una muestra compuesta de suelo en el estrato superficial (0-30 cm de profundidad).

Las muestras compuestas fueron analizadas en el Laboratorio de Suelo, Agua y Planta de la Facultad de Agronomía de la Universidad San Carlos de Guatemala. Se evaluó acidez(pH) por el método potenciometrico con relación suelo: agua 2.5:1; Fósforo (P) disponible extraído por Mehlich I y determinado por colorimetría; Cobre (Cu), Zinc (Zn), Hierro (Fe) y Manganeso (Mn) extraídos por el método Mehlich I y determinados por absorción atómica; Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) por saturación en cloruro de sodio 1N; Calcio (Ca), Magnesio(Mg),Sodio (Na) y Potasio (K) extraídos con acetato de amonio y determinados por espectrometría de absorción atómica con excepción de Potasio (K) intercambiable que fue determinado por emisión de llama; Saturación de bases(SB) por fórmula Sumatoria (Ca, Mg, Na y K/CIC) x 100;Materia orgánica(M.O.) por el método Walkey-Black por oxidación húmeda con dicromato de potasio; Nitrógeno (N) total por Kjeldahl; porcentaje de arcilla, limo y arena por Bouyoucos (Diaz-Romeu, 1978; Schweizer et al.,1980). Adicionalmente se determinó la pendiente de los sitios usando clinómetro y se estableció la edad de las plantaciones con base a registro de la fecha de establecimiento proporcionados por los responsables de cada plantación en campo.

Evaluación del crecimiento

El incremento medio anual (IMA) para la altura dominante se definió como la variable respuesta para comparar el crecimiento de las plantaciones entre los distintos sitios evaluados. La altura dominante, cuando la edad es conocida, es una expresión del desarrollo de especies forestales creciendo en rodales puros; la altura dominante se define como el promedio proporcional de altura de los 100 árboles mejor desarrollados por hectárea, siendo esta una variable no afectada por la densidad del rodal (Avery y Burkhart, 2002), lo que permite su uso para comparar el desarrollo de una especie al ser cultivada bajo diferentes condiciones ambientales y de manejo.Considerando que la rotación típica para plantaciones con Tabebuia donnell-smithii debiera estar entre 30 y 40 años, y que el grueso de las plantaciones evaluadas en este trabajo presentaba una edad inferior a los 15 años, calificar la productividad de las plantaciones en función de la altura dominante es válido y permite correlacionar la productividad con los factores ambientales. El crecimiento en diámetro no fue considerado debido a su alta correlación con factores de manejo de la densidad de rodal, lo cual es muy variable y no está documentado para el presente estudio. La unidad de muestreo consistió en una parcela de superficie fija de 500 m², de forma circular, en la cual se midió el diámetro a la altura del pecho, DAP (1.30 metros sobre el suelo, medido en el punto más alto de la pendiente) y la altura total del árbol. El DAP se midió con cinta diamétrica y la altura con hipsómetro Suunto y cinta métrica para la distancia entre el observador y el árbol. Para calcular la altura dominante, se promedió la altura de los dos árboles más altos y mejor desarrollados del rodal.

Análisis estadístico

Con los resultados del análisis físico-químicode suelos y los datos de crecimiento, se realizó un análisis estadístico multivariado con el software XLSTAT(XLSTAT, 2015 version 6.03). Se aplicó el método de componentes principales, lo que permitió identificar las variables de sitio que influyen en mayor medida en la variabilidad edáfica, posteriormente empleando prueba de Pearson se determinó la asociación entre variables edáficas y crecimiento arbóreo. Finalmente, por clusterización aglomerativa jerárquica se calificó a los sitios en relación al crecimiento arbóreo.

Caracterización y muestreo de sitios

Al ubicar los puntos de muestreo en el mapa de zonas de vida vegetal de acuerdo al Sistema Holdridge (De La Cruz, 1982), 19 de los 20 sitios evaluados en este trabajo se ubican en la zona de vida Bosque muy húmedo subtropical (cálido), y solamente uno de los sitios (Chiquirines) se encuentra en la zona de vida Bosque húmedo subtropical cálido. Cabe resaltar que la zona de vida donde se ubican la mayoría de sitios, ocupa el 37% del territorio de Guatemala, constituyendo la más extensa de las 14 zonas ecológicas reportadas por este sistema para el país, abarcando buena parte de la superficie de las Tierras Bajas del territorio en las vertientes del Pacifico y Atlántico. De la Cruz, 1982, menciona algunas especies como «indicadoras» de cada zona de vida, reportándose junto a otras especies, Cybistax donnell-smithii (sinónimo de Tabebuia donnell-smithii) como una de las especies arbóreas representativas de esta formación forestal en la Zona Sur de Guatemala. En síntesis, se puede afirmar que la condición climática en la cual se ubican las plantaciones evaluadas, corresponde a la zona de distribución natural de la especie, pudiendo definirse este como el primer aspecto de la condición de sitio y a partir de allí se pueden establecer diferencias con base en factores locales del sitio, entre otras: fisiografía, drenaje, exposición, características físico y químicas del suelo. Los resultados del análisis de suelos, se sintetizan en la Tabla 2.

El análisis de componentes principales permite explicar la variabilidad edáfica, reduciéndola a dos factores (F1 y F2) que en conjunto representan el 71.44% de la variabilidad total. El F1 incluye Materia orgánica, Nitrógeno total y Ca, mientras el F2 incluye Zn y % arcilla, como se muestra en la Figura 2. Debido a que existe una alta correlación entre materia orgánica y Nitrógeno total (Pearson 0.93 con significancia 5%), se realizó el análisis de clusterización solamente con materia orgánica, Ca, Zn y % de arcilla.

Evaluación del crecimiento

El agrupamiento de los sitios evaluados con base en el resultado de la clusterización aglomerativa jerárquica, se muestra en Tabla 3. Los sitios fueron agrupados en cuatro clases o categorías de sitio con base en su homogeneidad edáfica, en términos de Ca, materia orgánica, arcilla y zinc. Los valores mostrados para las variables respuesta son promedios, con valores extremos entre paréntesis, para cada clase se sintetizó las variables de la caracterización físico ambiental y se obtuvo el incremento medio anualen altura dominante del conjunto de plantaciones que corresponden a cada clase.

DISCUSIÓN

Debido a la limitada información meteorológica disponible en Guatemala, el uso del Sistema Holdridge de Zonas de Vida vegetal para clasificar sitios con base a condiciones climáticas, permitió establecer que con excepción de un sitio, todas las plantaciones evaluadas se ubican en la zona bioclimática de Bosque Muy Húmedo Subtropical (cálido), tanto en la Zona Sur como Norte de Guatemala; para la Zona Sur Tabebuia donnell-smithii es una especie indicadora nativa de la Zona de Vida, no así para la Zona Norte, en donde se puede considerar como exótica aunque la condición climática con abundante precipitación y estación seca corta, favorece su desarrollo. Publicaciones recientes de diferentes autores sobre investigaciones de especies nativas en el trópico han reportado la influencia de factores de clima y suelo, así como anatómicos en la adaptación y desarrollo de algunas especies:Thai Hung et al., (2016) evaluaron productividad de plantaciones híbridas de Acacia en Vietnam, reportando que el crecimiento es fuertemente afectado por déficit de humedad en suelo y que la fertilidad en el suelo fue bien predicha al relacionarla con el C orgánico y los cationes base Ca y K.

El crecimiento también pudiera estar afectado por la compactación del suelo (densidad aparente) como se indica en el trabajo de Hattori et al., 2013. Por otro lado, además de la fertilidad y humedad del suelo, las propiedades anatómicas y la estructura foliar de la especie puede contribuir también a explicar la respuesta en crecimiento, particularmente en sitios secos (Hoeber et al., 2014), donde el estrés hídrico es más marcado.Existen algunos factores físicos que no fueron evaluados en este trabajo y que se ha observado que pueden incidir en la adaptación de la especie, tal el caso de condiciones de suelo anegados, como lo reportaron Mansonet al.(2013) en Australia.

Estos autores también refieren que del análisis de componentes principales (de una muestra de 8 sitios con plantaciones de Tabebuiadonnell-smithii), en la ZonaNor-oriente del país, se encontró que los factores edáficos que explicaron la variabilidad de sitio, en el Factor 1, con 74.24 % de la variabilidad, fueron pH, C.E., Ca y CIC, y en el Factor 2, con 12.11% fueron el K y el Cu, siendo el Ca el único elemento en común con el presente análisis. Por lo anterior, la calificación de los sitios para fines de plantación con Tabebuia donnell-smithii permite a los productores aumentar la posibilidad de éxito con el cultivo de esta especie nativa de alto valor comercial.

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Recibido: 4 de julio de 2016.
Aprobado: 23 de diciembre de 2016.

Boris Augusto Méndez Paiz. Maestro en Ciencias Forestales. Instituto de Investigaciones Agronómicas y Ambientales, Facultad de Agronomía, Universidad San Carlos de Guatemala. Oficina A4, Edificio T-8, Ciudad Universitaria, Zona 12, Ciudad Guatemala. Correo electrónico: bmpaiz@yahoo.com