Evaluación de técnicas de rehabilitación de potreros degradados con árboles nativos de rápido crecimiento en la selva Lacandona

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1 1 Evaluación de técnicas de rehabilitación de potreros degradados con árboles nativos de rápido crecimiento en la selva Lacandona INFORME FINAL Dirección General de Investigación de Ordenamiento Ecológico y Conservación de los Ecosistemas. Dirección de Conservación de Ecosistemas (INE) Dr. Samuel I. Levy Tacher Dr. Jorge Castellanos Albores Investigadores Titulares ECOSUR (21 de octubre de 2011)

2 2 1. Resumen ejecutivo Desde el año 2003, el INE ha apoyado una serie de proyectos de restauración enfocados a reconocer a nivel local, los patrones generales del comportamiento de diferentes especies sucesionales nativas dentro de las distintas condiciones de degradación ecológica en la comunidad Lacandona (potreros, helechales, acahuales y milpas abandonadas). El presente estudio se realizó en la comunidad de Nueva Palestina, en los terrenos del CECYT 25 en donde se estableció un experimento en un potrero degradado donde se aplicaron dos técnicas de rehabilitación (arado y fertilización), para el cultivo de seis árboles nativos pioneras. El experimento pretende descubrir si es posible acelerar el proceso de rehabilitación con el uso de estos árboles de rápido crecimiento bajo las dos técnicas de rehabilitación propuestas. El experimento fue establecido a finales del presente año en una superficie de ½ ha, con el trasplante de alrededor de 1600 plantas. Se realizó un estudio preliminar para evaluar el comportamiento del ph del suelo a partir del cual se definió el diseño experimental y la aplicación de los tratamientos. 1. Abstract Since the year 2003, the INE has supported a number of restoration projects targeted to recognize at the local level, the general patterns of behavior of different successional species native within the different conditions of ecological degradation in the Lacandona community (pastures, ferns, acahuales and milpas abandoned). The present study was conducted in the community of Nueva Palestina, in the CECYT 25 where an experiment was established in a paddock where two techniques in rehabilitation were used (plow and fertilization), for the cultivation of six native trees pioneers. The experiment aims to discover whether it is possible to accelerate the rehabilitation process with the use of these fast-growing trees under the two rehabilitation techniques proposals. The experiment was established at the end of this year in an area of ½ has, with the transplantation of around 1600 plants. A preliminary study was conducted to evaluate the behavior of the ph of the soil from which it is defined the experimental design and the implementation of the treatments. 2. Introducción La rehabilitación de la vegetación secundaria (acahuales), a partir de plantaciones forestales con especies nativas, es una de las principales estrategias para la preservación y recuperación de los ecosistemas en el trópico húmedo (Maass et al. 1988). El establecimiento de este tipo de plantaciones para la rehabilitación en áreas degradadas, puede facilitar la sucesión forestal al generar condiciones ambientales del sotobosque que favorecen el reclutamiento y el crecimiento de los árboles y arbustos nativos (Chapman y Chapman 1997; Lugo 1997; Parrota et al. 1997). A partir de esta estrategia, es posible restablecer la complejidad estructural, la composición de la biota, y el funcionamiento del ecosistema selvático (Brown y Lugo 1994; Forest Restoration Research Unit 1998; Hartley 2002). Los esfuerzos de rehabilitación productiva a nivel internacional, se han enfocado en la recuperación de condiciones que después de su aprovechamiento agropecuario entraron en un proceso de degradación con la llegada y dominancia de especies vegetales invasoras (Duncan y Chapman 1999). En la selva Lacandona, uno de los mayores retos a enfrentar lo constituyen las vastas áreas dominadas por el helecho invasivo Pteridium aquilinum, especie que se propaga vegetativamente, favorecida por las quemas y muy

3 3 difícil de eliminar (Gliessman y Muller 1972). Los acahuales dominados por esta especie presentan condiciones que impiden la recuperación del suelo para la actividad agrícola (Gliessman y Muller 1978; Rice 1984) y, junto con los potreros degradados, se han convertido en las formas dominantes de uso del suelo de escasa productividad (Levy 2000). La acelerada expansión de las áreas con vegetación secundaria en la selva Lacandona, sugiere la necesidad de generar formas de aprovechamiento forestales y/o agroforestales económicamente rentables y ecológicamente persistentes. Idealmente, una propuesta que vincule la conservación con el aprovechamiento, debe permitir a los dueños del recurso ser vigilantes y beneficiarios de este tipo de plantaciones, siempre y cuando se fundamente en una estrategia productiva que a corto y mediano plazo remunere en lo económico, con montos similares o mayores a los que obtienen los campesinos con la ganadería y agricultura extensivas. Sin embargo, esto requiere de estudios in situ de las alternativas dirigidas a este último fin, para valorarlas en sus dimensiones ambiental, social y económica concretas de la región. Así, la generación de una tecnología para el cultivo de especies forestales nativas con potencial de rehabilitación y aprovechamiento comercial en áreas degradadas, permitirá mejorar una de las condiciones importantes de uso de suelo de la selva Lacandona que requiere estabilización y procedimientos para su reconversión a vegetación arbórea. El uso de especies arbóreas para la restauración ecológica en las regiones tropicales, ha evaluado entre otros aspectos el desempeño de las diferentes especies utilizadas en ensayos experimentales. Algunos de estos estudios han examinado los efectos del microhábitat (i.e. suelo, vegetación, luz) en la supervivencia y el crecimiento de las plántulas (Gerhardt 1993; Nepstad et al. 1996; Holl 2002; Baraloto et al. 2005; Zahawi 2008); lo que ha contribuido al conocimiento del comportamiento, la ecología y el manejo de las especies, así como a su potencial para la recuperación de las áreas degradadas que se presentan con frecuencia en la región tropical. Diversos estudios realizados en campos agrícolas o ganaderos en desuso han identificado y manejado una amplia gama de especies arbóreas nativas útiles para la restauración ecológica, encontrando que las condiciones ambientales en los potreros abandonados resultanlimitantes para el desarrollo de la sucesión ecológica. Éstos, se caracterizan por contener una baja diversidad vegetal, presentar suelos pobres y factores ambientales extremos, lo cual dificulta el repoblamiento natural e inducido de muchas especies arbóreas (Holl et al. 2000; Zimmerman et al. 2000; Hooper et al. 2005; Martin et al. 2005). Por lo general, los potreros degradados en la región tropical presentan un largo historial de uso que en ocasiones sobrepasa los 30 años y en donde regularmente se recurre a la aplicación de herbicidas o al uso del fuego para el control de malezas (Purata 1986; Aide et al. 2000). De esta manera, la vegetación presente y las condiciones edáficas responden al manejo previo, lo cual puede alterar la velocidad del proceso sucesional posterior al abandono del área, afectando con ello los procesos de restauración (Zahawi y Augspurger 1999; Ferguson et al. 2003; Levy y Aguirre 2005; Chazdon et al. 2007). En grandes extensiones de la región tropical se encuentran potreros abandonados en diferentes estadios sucesionales, frecuentemente dominados por gramíneas agresivas, o de tipo arbustivo con características más favorables para el desarrollo de la sucesión forestal (OIMT 2002; FAO 2006). En particular, para la selva Lacandona se ha estimado que aproximadamente el 30 % de su superficie corresponde a potreros abandonados o

4 4 degradados (Mendoza y Dirzo 1999; De Jong et al. 2000). Una alternativa para mejorar las condiciones en estos sitios, es a través de plantaciones forestales con especies nativas de interés ecológico y económico. Sin embargo, la alta diversidad arbórea existente en la región de la selva Lacandona hace necesario un manejo sencillo de la vegetación, que contribuya a garantizar los elementos ecológicos mínimos que permitan acelerar los procesos de restauración en áreas degradadas. La utilización de especies arbóreas pioneras en plantaciones puede facilitar los procesos de estructuración, composición y funcionamiento de los ecosistemas forestales tropicales (Lamb 1998; Rodrigues y Gandolfi 2000; Ruiz y Aide 2005). Desde el año 2003, el INE ha apoyado una serie de proyectos enfocados a reconocer a nivel local, los patrones generales del comportamiento de diferentes especies sucesionales nativas y a identificar su capacidad de competir con la vegetación espontánea asociada y de sobrevivir a los efectos del manejo previo de cada sitio. Así mismo, se han evaluado técnicas de rehabilitación de predios afectados por especies invasoras, mediante el manejo forestal de las especies pioneras. En consecuencia, se tiene hasta ahora conocimiento acerca del desempeño de una amplia gama de especies en las principales condiciones en procesos de degradación en la región, pero se vuelve necesario desarrollar un conocimiento más puntual sobre las características edáficas que permitan mejorar las acciones de restauración ecológicas según las características particulares de cada sitio a restaurar. El área de estudio se ubica en la Comunidad Lacandona con énfasis en el poblado de Nueva Palestina (NP), principal fuente de presión antrópica hacia la Reserva de la Biosfera Montes Azules (REBIMA), en el estado de Chiapas. Este poblado alberga una población superior a los 15 mil habitantes. Frente a una economía incipiente y sin perspectivas de crecimiento inmediatas, los campesinos de esta comunidad tienen pocas opciones productivas dentro de las que destaca la ganadería extensiva, con un alto costo ambiental por la apertura de amplias áreas de selva. En NP, los terrenos comunales presentan un paisaje con un alto nivel de fragmentación con pocos parches remanentes de vegetación madura inmersos en una matriz de acahuales en fases sucesionales incipientes, que bajo un aprovechamiento intensivo, sin manejo adecuado de sus potreros y milpas derivan en la dominancia de zacates como Leptochloa filiformis (Cola de zorro) (Esquivel et al. 2008) y del helecho Pteridium aquilinum en más del 60% de las los terrenos comunales. Así, gran parte de las áreas destinadas a la ganadería y a las milpas se han degradado y han dejado de ser productivas, generando una presión adicional sobre los relictos con vegetación madura (Martínez-Ramos y García-Orth 2007). Uno de los ingresos monetarios principales, para los campesinos tzeltales de NP, proviene de la actividad pecuaria, cuya productividad es de las más bajas de la región. El índice de agostadero llega con dificultad a la media cabeza por hectárea, mientras que los suelos se encuentran agotados por décadas de pastoreo; en tanto que la actividad agrícola se circunscribe a la milpa con el monocultivo del maíz, cuya finalidad es el autoconsumo (Márquez 2000). A pesar de la aptitud forestal de los suelos en la región, la silvicultura se encuentra relegada por la falta de apoyo para desarrollar proyectos a mediano y largo plazo, así como, por la desvinculación con los mercados de productos forestales y de servicios ambientales. Ante la poca información disponible en cuanto a las especies útiles y los

5 5 procedimientos efectivos para realizar acciones de restauración, el presente estudio generará información relevante sobre la aplicación de dos técnicas de rehabilitación (arado y fertilización), para el cultivo de especies forestales nativas con potencial de rehabilitación y aprovechamiento comercial en áreas degradadas. 3. Método Ubicación, extensión y descripción del historial de uso del área seleccionada para el establecimiento del experimento. La parcela experimental se estableció en los terrenos de la preparatoria agrícola CECYT 25, ubicada en la entrada a la comunidad de Nueva Palestina,. El perímetro de esta superficie alcanza los 300 m, y comprende áreas con acahuales jóvenes (4 a 6 años de descanso) (Fig. 1). El terreno asignado para el establecimiento del experimento cuenta con una superficie de has, en la cual más de 50% presenta una condición similar, dominada principalmente con pastos. Dentro de esta última condición se estableció la parcela experimental en una poligonal de aproximadamente 0.35 has (Fig. 2). Historial de uso. El potrero seleccionado tiene un largo historial de uso de ganadería extensiva, el cual se describe a continuación. El sitio fue desmontado en 1972 para el cultivo de maíz durante seis años y estuvo bajo aprovechamiento ganadero a partir de 1978 hasta 1990, cuando fue abandonado y pasó a ser parte de una escuela preparatoria. Después de establecido el potrero se realizaron dos quemas una a los 10 años y otra a los 12 años. El área de la escuela fue cercada en todo su perímetro, por lo cual el forrajeo de dicho potrero fue poco frecuente (Fig. 3). Figura 1. Ubicación de la parcela experimental dentro del terreno del CECYT 25. La poligonal del experimento esta descrita con un margen rojo.

6 6 N Figura 2. Poligonal del área experimental con una superficie de 0.35 has, al interior de los terrenos del CECYT 25. Figura 3. Gráfico del historial de uso de la parcela experimental. Los datos espaciales del área experimental se especifican a continuación y en el Cuadro 1: Proyección: Universal Transversal de Mercator (UTM); Zona 15Q; Datum: WGS 84. Cuadro 1. Coordenadas geográficas (UTM) de la poligonal de la parcela experimental, en el CECYT 25 en Nueva Palestina. ID X Y

7 Identificación de árboles semilleros, recolecta de semillas de las especies nativas de rápido crecimiento y construcción del vivero. De un total de 40 especies que han sido probadas experimentalmente bajo condiciones degradadas, se eligieron 6 de ellas en función de los siguientes criterios: tasa de crecimiento, amplia disponibilidad de semillas, facilidad de propagación, cantidad y calidad de hojarasca producida, valor económico actual, potencial y preferencias locales, niveles de tolerancia a condiciones ambientales extremas y producción de flores y frutos para atracción de la fauna. Las 6 especies seleccionadas corresponden al los grupos funcionales de las pioneras e intermedias capaces de crecer rápidamente, de producir una gran cantidad de semillas con un alto porcentaje de germinación y sobrevivencia. Gracias a estas adaptaciones los árboles de las especies seleccionadas son capaces de favorecer la repoblación natural arbórea en el área intervenida. Las especies seleccionadas se muestran el Cuadro 2. Durante el mes de abril se realizaron recorridos por distintos rumbos en Lacanhá Chansayab con el fin de identificar y ubicar los árboles de Ochroma pyramidale (balsa, chujum), Schizolobium parahyba (petz kín, guanacaste), Ceiba Pentandra (ceiba), Trichospermum mexicanum (tao), Inga jinicuil Schltdl. (Bitz) y Pseudobombax ellipticum (chute) para la recolecta de semillas. Los criterios considerados para este propósito fueron que los árboles seleccionados tuvieran un DAP mayor de 40 cm, una altura superior a los 15 m, una abundancia de frutos y crecimiento recto y buen estado fitosanitario. Bajo estos criterios se seleccionaron 5 individuos de cada una de las especies seleccionadas, para la recolecta de los frutos maduros. De cada árbol se recolectó de ½ a 1kg de frutos, dependiendo de la especie y el tamaño de las semillas. En el caso de Ochroma pyramidale, se pusieron los frutos a secar hasta que las mazorcas se abrieron, liberando a las semillas envueltas en su algodón, el cual se separó de las semillas manualmente. Para el caso de Schizolobium parahyba, se escarificaron sus semillas mecánicamente mediante una liga. El vivero establecido en 2009 en la escuela preparatoria CECYT 25, fue re-equipado y ampliado para optimizar su funcionamiento a una capacidad de 200 mil plantas por año. La producción de plantones en bolsas de plástico fue alternada con la utilización de tubetes, se cubrió una parte del vivero con malla sombra del 30% y se instaló el sistema de riego por aspersión. Asimismo, para las labores de producción de los plantones, se contó con la participación de los estudiantes y un maestro de la escuela, quienes continuarán siendo capacitados por el equipo técnico del proyecto. Dicha participación ha sido y será recompensada con el cumplimiento del servicio social (uno de los requisitos para su graduación), con un diploma de capacitación expedido por ECOSUR, y con un incentivo económico. A finales del mes de mayo, dentro del vivero se llenaron 3,000 bolsas de 15 x 25 cm. con tierra homogenizada y se colocaron las semillas de las 5 especies (600 bolsas/especie). La cantidad de semillas sembradas por bolsa depende de los porcentajes de germinación

8 8 de cada especie; una semilla de bitz, chute, ceiba y guanacaste fue suficiente mientras se usó 10 á 15 semillas de tao y chujúm por bolsa. Para garantizar una suficiente cantidad de plántulas, se realizó una evaluación de la sobrevivencia después de tres semanas y se volvió a sembrar en las bolsas donde no hubo emergencia de las plántulas. Las bolsas son regadas cada día a saturación. Las plántulas serán trasplantadas a la parcela experimental cuando alcancen una altura de 25 a 30 cm., escogiendo únicamente las plantas más saludables y similares en altura. Cuadro 2. Usos, grupo funcional y nombres de las especies seleccionadas para el experimento. Nombre común Especie Usos Grupo funcional Chujúm Ochroma pyramidale Madera, fibra algodonosa P Yaax Ché Ceiba pentandra Fibra algodonosa, ritual I Petz Kín Schizolobium parahyba Madera, leña I Chute Pseudobombax I ellipticum Leña, forraje, medicinal Tao Trichospermum P mexicanum Madera Bitz Inga jinicuil Schltdl. Madera, leña P P: Pionera; I: Intermedia. Diseño Experimental Se utilizó un diseño experimental de parcelas divididas con un factor aleatorio (i.e. la condición con roturación y sin roturación del suelo) anidado a la parcela dividida mayor. Al interior de cada parcela dividida y con un diseño en bloques se definieron las subparcelas con los niveles del tratamiento de encalado. En cada subparcela a la mitad de los individuos de cada una de las seis especies se le asignó aleatoriamente los dos niveles de fertilización (70 kg N, 90 kg P y 40 kg K/ha) (Fig. 4 y 5). Así, se determinaran los posibles efectos de los tratamientos sobre la variable de interés (e.g., tasas de crecimiento relativo en altura y/o diámetro basal de las especies o diferencias en el desempeño, etc.) mediante un análisis de varianza (ANOVA) para un diseño de parcelas divididas. En casos donde el tiempo sea otro factor (como en estudios de dinámica del crecimiento) las variables de respuesta se analizaran mediante un ANOVA con modelos de mediciones repetidas en parcelas dividas. Sin embargo, por definición con este diseño sólo se pueden probar los efectos principales del modelo y no es posible probar interacciones debido a la condiciones anidadas (von Ende 1993; Winer et al. 1992). Previo a los análisis de varianza, se evaluará si los datos cumplen con los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianzas. Variables experimentales Evaluación de ph. Previo al trasplante de los brinzales se generó un mapa de contorno de la parcela experimental para evaluar la distribución espacial del ph del suelo. Se trazó una cuadricula con líneas equidistantes a 10 m (total 48 puntos de cruce). En cada punto de cruce de la rejilla se colectó una muestra de suelo (n=48), las cuales se etiquetaron debidamente y se trasladaron a los laboratorios de ECOSUR. Posteriormente el ph del suelo se determinó en H 2 O destilada en proporción 1:2. Con los datos ph obtenidos se

9 9 realizó una interpolación para puntos no muestreados por medio de un kriging de tipo puntual y de bloques (El kriging es un método de interpolación basada en ponderación de datos y en variogramas). Este mismo procedimiento se espera realizar para otras variables de interés (N y P disponibles, compactación) que se tienen contempladas a realizar posteriormente a lo largo del seguimiento del experimento. Sobrevivencia y crecimiento de plántulas Dentro de cada una de las subparcelas se registrará el número de individuos (sobrevivencia), altura (cm) y diámetro basal (cm), a los 15 días y 1 año después del trasplante de las plantas. El diámetro basal se medirá con un vernier y la altura con flexómetro. 70 m 35 m 15 m Encalado Sin encalar Roturado 12 m Roturado + Encalado Separación de 2 m. 50 m Inicio Separación de 50 cm Final Figura 4. Asignación de tratamientos dentro de la parcela experimental

10 Inicio Final MÉTODO DE SIEMBRA: SISTEMÁTICO EN COLUMNA Siembra a 1.5 m x 1.5 m Especie 1 Especie 2 Especie 3 Especie 4 Especie 5 Especie 6 17 plantas 17 plantas 17 plantas 16 plantas 16 plantas 16 plantas Total de 99 plantas PARA TODO EL EXPERIMENTO TOTAL DE 1584 PLANTAS Figura 5. Método de siembra y arreglo de las especies por parcela 4. Resultados y discusión Dentro de la parcela experimental el ph vario de 6.50 a 7.75 (Fig. 6). Los valores más ácidos de ph se presentan a lo largo de una franja con árboles aislados y con microrrelieve ondulado con oquedades que permanecen inundadas en la época de lluvias. Los valores más altos alcalinos del ph se presentan en la parte norte de la parcela con un relieve más regular, sin inundaciones estacionales y con dominancia exclusiva de pastos

11 11 Figura 6. Rejilla con los puntos de muestreo y mapa de la distribución espacial de los valores de ph en la parcela experimental. A pesar de las variaciones arriba descritas podemos observar que el ph del suelo en la parcela experimental tiende a la neutralidad. Bajo este entendido el ph podría pasar a un segundo término en cuanto a su efecto negativo para el desarrollo de la plantación. Sin embargo, trabajos previos en la región muestran que diferencias en PH de 6.61 a 7.49 afectan significativamente la sobrevivencia y crecimiento de los brinzales en potreros abandonados (Román, et, al. 2011). El mapa de la distribución del ph fue la base para obtener el diseño experimental de la aplicación del encalado y la fertilización de las seis especies de árboles nativos. La parcela experimental fue establecida a principios de octubre, un mes antes del trasplante de los brinzales. Un total de 1584 plantas de las 6 especies seleccionadas (264 individuos por especie) fueron trasplantadas en 16 subparcelas cada una de las cuales midió 15 x 12 m (Fig. 4). En cada subparcela se plantaron 99 plantas distanciadas a 1.5 x 1.5 m y distribuidas de manera sistemática en columnas (Fig. 6). Se aplicarán riegos de auxilio semanales, cuidando que la cantidad de agua regada sea la misma para todas las plantas del experimento. Los riegos se realizarán durante la época de sequia en los meses de febrero a junio. La fertilización se realizará 15 días después del trasplante de los brinzales. Esta se realizará cada tres meses con aplicaciones foliares (70 kg N, 90 kg P y 40 kg K/ha) durante el primer semestre. El encalado se realizará un mes después del trasplante de los brinzales. La dosis de encalado se determinó con base a la aplicación de 2.0 Mg de cal agrícola ha -1 de suelo (i.e., 200 g m -2 ). Como el área alrededor de la plántula es de 50 cm x 50 cm, se deberá aplicar 50 g de cal. Referencias Aide, T.M., J.K. Zimmerman, J.B. Pascarella, H. Marcano Forest regeneration in a chronosequence of tropical abandoned pastures: Implications for restoration ecology. Restoration Ecology 8: Aronson, J., S.J. Milton, J.M. Blignaut (eds.) Restoring natural capital: science, business and practice. Society for Ecological Restoration International. Island Press. Washington Covelo London. 384 pp. Baraloto, C., D. Goldberg, D. Bonal Performance trade-offs among tropical tree seedlings in contrasting microhabitats. Ecology 86: Brown, S. y Lugo A.E Rehabilitation of tropical lands: a key to sustaining development. Restoration Ecology 2: Chapman, C.A. y Chapman, L.J Forest regeneration in logged and unlogged areas of Kibale National Park, Uganda. Biotropica 29:

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