EXISTENCIAS DE BIOMASA AEREA y STOCK DE NUTRIENTES EN UNA MASA ARBOREA DE Pinus sylvestris EN LA SIERRA DE GUADARRAMA. V ALSAIN (SEGOVIA).

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1 EXISTENCIAS DE BIOMASA AEREA y STOCK DE NUTRIENTES EN UNA MASA ARBOREA DE Pinus sylvestris EN LA SIERRA DE GUADARRAMA. V ALSAIN (SEGOVIA). J. M. GARCIA DEL BARRIO, M. LOPEZ ARIAS & F. PENALV A RODRIGUEZ. CIT-INIA. AREA DE CONSERVACION DEL MEDIO NATURAL CRTA. LA CORUÑA KM MADRID. RESUMEN Se evalúan las existencias aéreas de los estratos arbóreo, arbustivo y herbáceo de la cuenca CV02 de Valsaín, así como los niveles de acumulación de los principales nutrientes (N, P, K, Ca y Mg). Se presenta un esquema general de la distribución de dicha biomasa y mineralomasa por componentes y tejidos, y se comparan los valores con los correspondientes de otros formaciones de pino silvestre en distintas latitudes. P.C.: Biomasa aérea, contenido de nutrientes, sotobosque, Pinus sylvestris. SUMMARY Aboveground biomass and nutrient content (N, P, K, Ca y Mg) were determined for trees, shrubs and ground vegetation on the CV02 watershed of Val saín. Organic matter distribution in wood, bark and leaves is presented. Biomass and nutrient pools in vegetation of CV02 are compared with others Scots pine forests in different latitudes. K.W.: Aboveground Biomass, nutrient content, Scots pine forests. INTRODUCCION El pino silvestre ocupa importantes extensiones de la península Ibérica en condiciones de media y alta montaña. Por tratarse de una especie de alto interés comercial y amplia distribución en la región eurosiberiana, ha sido objeto de pormenorizados estudios relacionados fundamentalmente con su fisiología, potencialidad de crecimiento y producción en función de las de las características de cada estación. También son frecuentes los estudios a largo plazo sobre evolución de las existencias y circulación de nutrientes en masas con diferentes tipos de tratamiento selvícola (OVINGTON y MADGWICK, 1959; BRINGMARK, 1977; HELMISAARI, 1995). En España, PUIGDEFABREGAS y AL VERA (1977) realizan una evaluación completa del ciclo de la biomasa en el pinar pirenáico de San Juan de La Peña (Huesca). Este trabajo pretende evaluar las existencias y el contenido de nutrientes del pinar de silvestre de la cuenca experimental CV02 o 'cuenca de los acebos', ubicada en la vertiente norte de la Sierra de Guadarrama (Valsaín -Segovia-). MATERIAL Y METODOS Zona de estudio. La 'cuenca de los acebos' es una pequeña cuenca forestal cerrada, en la que el grupo de ecosistemas forestales del Area de Conservación del Medio Natural del INIA lleva realizando experiencias desde En condiciones de media montaña mediterránea ( se extiende entre 1250 a 1600 m), presenta una temperatura media anual de 9.9 oc y una precipitación anual de 865 mm. La roca madre son gneises y los suelos son de 319 -

2 tipo ranker (laderas) o suelos pardos (zonas de menor pendiente). Para una descripción más pormenorizada ver publicaciones precedentes (GARCIA DEL BARRIO et al, 1993; GONZALEZ CASCON et al, 1994). Metodología de estudio. Se utiliza como base un muestreo sistemático con estimación visual de la cobertura de las especies leñosas y de las herbáceas en conjunto, realizado en el momento de máximo desarrollo vegetativo de 1990, cuya unidad básica de muestreo son transectos de 6,25x25 m2. A partir de estos datos iniciales, se realiza un tratamiento específico para cada especie arbórea y arbustiva, y para el conjunto de las herbáceas: Pino silvestre. Se muestrea de modo sistemático una cuarta parte de la extensión de la cuenca, en unidades de 1 ha, numerándose todos los árboles de altura superior a tres metros, a los que se mide su diámetro normal. En función de la distribucción de diámetros se eligen una serie de árboles (ocho) que son apeados para su estudio dimensional (WHITT AKER y WOODWELL, 1968). El procedimiento de despiece y toma de muestra sigue casi totalmente el descrito por WOODS et al (1991). Se calculan las ecuaciones alométricas para cada componente de la biomasa aérea y se aplican al conjunto de la población muestreada para la estimación de las existencias totales de la cuenca. Independientemente de este procedimiento se realiza una estimación de la biomasa arbórea extraida de la cuenca mediante un muestreo sistemático de tocones (se mide el diámetro en el corte) en parcelas circulares de 2 m. de radio, y la aplicación de las ecuaciones alométricas calculadas para los árboles abatidos. Rebollo. La presencia de esta especie esta reducida a una pequeña extensión de la zona baja de la cuenca por lo que se le aplica un tratamiento censal y no de muestreo, midiéndose en cada pie su diámetro normal y su altura. A partir de este paso el procedimiento seguido es básicamente similar al utilizado con el pino. Especies arbustivas. Se han tratado individualmente seis especies arbustivas (GARCIA DEL BARRIO et al, 1993) mediante un muestreo estratificado, cuyas unidades son los transectos iniciales, junto al análisis dimensional de pies individuales para el estudio de relaciones alométricas. Helecho. Es la única especie herbácea tratada individualmente debido a su abundancia dentro de la cuenca. Con ella se ha seguido un tratamiento similar al de las especies arbustivas con la única salvedad de que la evaluación de las existencias en cada transecto se realiza por cosecha. Herbáceas en conjunto. El procedimiento es similar al de los helechos, aunque en este caso no se cosechan los transectos muestreados en su totalidad sino tan sólo diez cuadrados de 1 m. de lado (seleccionados según un procedimiento sistemático). El material vegetal se recolecta en el momento de máximo desarrollo vegetativo (herbáceas y caducifolios) o al final de dicho periodo (perennifolios), se pesa en verde y se lleva al laboratorio para su secado en estufa a 65 C hasta peso constante. La toma de muestras para la determinación del contenido de nutrientes por especies y tejidos se realiza a partir de este material. RESULTADOS Y DISCUSION En la TABLA 1 se presentan las ecuaciones obtenidas para la estimación de la biomasa seca aérea total de las ocho especies leñosas principales (nueve ecuaciones en realidad ya que los pies de pino silvestre de menos de tres metros de altura se consideran por separado), en función de variables dimensionales (diámetro normal -árboles- o diámetro basal - 320

3 arbustos-, altura, superficie proyectada de copa y n de rebrotes -arbustos- o n de ramas - árboles-). De los resultados de la TABLA 1 cabe destacar que salvo en el caso del rebollo (Quercus pyrenaica), donde el ajuste lineal con el índice de volumen como variable independiente resulta un buen predictor, en las restantes especies la función logarítmica resulta más adecuada (FREEDMAN, 1984). En las especies arbustivas (incluido el pino silvestre con porte de repoblado) el diámetro basal suele ser un predictor adecuado en la mayoría de los casos, y de hecho en retama blanca (Genista florida) y zarzamora (Rubus ulmifolius) conlleva los mejores estadísticos en la ecuación de ajuste. La combinación de la altura y el cuadrado del diámetro en una sola variable (índice de volumen) mejora las predicciones en el repoblado y la escoba ~egra (Cytisus scoparius). Las dos restantes especies enebro (Juniperus communis) y rosal (Rosa pouzinii) responden mejor a una variable de 'forma' como es el biovolumen. La TABLA 2 recoge las existencias totales de las distintas especies y grupos de especies así como las mineralomasas almacenadas de sus principales elementos. El conjunto de la vegetación presenta una biomasa aérea acumulada de Mg/ha de la cual el 97.9 % corresponde al dosel arbóreo de pino silvestre. El rebollo apenas alcanza el 0.9 %, mientras que arbustos y herbáceas contribuyen con un 0.6 % cada uno al total de las existencias. Esta desproporción entre dosel y sotobosque es típica de la práctica totalidad de las formaciones boscosas (DEANGELIS et al, 1981) y se manifiesta también, aunque en menor medida, en las reservas de nutrientes. Así el dosel arbóreo concentra el 90.7 % del N, el 93.6 % del P, el 90.5 % del K, el 92.4 % del Ca y el 94.5 % del Mg. Con respecto a la distribución de la biomasa por tejidos en la cuenca, el 87.5 % corresponde al leño de árboles y arbustos, el 8.5 % a cortezas y únicamente el 4 % a hojas, tallos verdes y otros brotes fotosintéticamente activos. Estas proporciones son típicas de bosques maduros con un alto nivel de biomasa y mineralomasa acumulado en el leño de los árboles. También resulta destacable el alto contenido relativo de nutrientes en el estrato herbáceo, sobre todo en 10 que a K, P Y N se refiere, y la alta acumulación de Ca en la mayoría de los tejidos de rebollo (esta especie apenas supone el 0.9 % de las existencias pero concentra el 4.7 % del Ca total almacenado). La TABLA 3 resume los valores de existencias acumuladas en la cuenca CV02 y los de otras masas de Pinus sylvestris recogidos de la bibliografía. Dada la amplía distribución de esta especie, las condiciones ecológicas en las que crecen unas masas y otras son muy diferentes, aunque en todos los casos su capacidad de adaptación a la alta iluminación y la resistencia a las heladas y la sequía, le permiten sobrevivir en condiciones ambientales extremas. De las cinco masas comparadas la más afín a la de la cuenca CV02 es el pinar con acebo pirenáico (San Juan de la Peña -Huesca-). Según la descripción de los autores (PUIGDEFABREGAS y ALVERA, 1977) se trata de una masa bastante alejada aún de la fase de madurez, por lo que sus niveles de acumulación de biomasa no parece que hayan llegado al máximo posible. A pesar de esto, las existencias totales del estrato arbóreo son un 20 % mayores en San Juan de la Peña, mientras que las de adculas son 2.4 veces mayores y las del sotobosque en conjunto 3.3 veces más. Esta diferencia con respecto a las existencias totales no es tal si se tiene en cuenta la madera extraída de la cuenca en los últimos años (63 Mg/ha según el valor medio estimado a partir del muestreo de tocones descrito en la metodología). En cuanto al sotobosque, la desproporción está acentuada por la altura a la 321

4 que se define el límite del sotobosque (6 metros en San Juan de la Peña y 3 en Valsaín). Sólo las existencias de acículas presentan una relación que en cualquier caso es mayor de 2 al. Las tres masas restantes presentan existencias totales para el dosel arbóreo menores que las de Valsaín. Destaca en este caso el bosque sueco (3) con existencias 2.6 veces menores para niveles foliares parejos (apenas un 20 % menor). La plantación escocesa, en una fase de crecimiento mucho más temprana, presenta ya niveles similares de biomasa fustal, y un 50 % más de acículas. Estos datos señalan que el mantenimiento de un nivel mayor de biomasa de acículas supone un alto coste fisiológico en las condiciones climáticas de Valsaín. Con respecto al estrato subarbóreo, y salvo la repoblación escocesa donde aún no aparece, destaca 10 parejo de las existencias (sobre todo con las dos masas escandinavas), en lo que puede considerarse un crecimiento sin importantes muestras de competencia entre estratos. Los niveles de acumulación de nutrientes en el estrato subarbóreo son también similares en -1-, -3- y -4-.En lo que al dosel arbóreo se refiere la máxima acumulación de nutrientes se produce en los fustes (salvo en -2- donde hay más N en las acículas, y -3- donde las acículas almacenan más N, P Y K). Los más altos contenidos relativos (mineralomasa /existencias totales) se dan en Valsaín (destaca sobre todos el Ca) salvo en el caso del P (superado unicamente por -4-). BIBLIOGRAFIA BRINGMARK, L. (1977). A bioelement budget of an old scots pine forest in Central Sweden. Silva Fennica 11: De ANGELIS, D. L.; R. H. GARDNER Y H. H, SHUGART (1981). Productivity of forest ycosystems studied during the IBP: the woodlands data set. In REICHLE, D. E. [Edited by]. Dynamic properties of forest ecosystems. LB.P. 23. Cambridge University Press. Cambridge. FREEDMAN, B. (1984). The relationship between the aboveground dry weight and diameter for a wind size range of erect land plants. Can. J. Bot. 62: GARCIA DEL BARRIO, J. M.; M. LOPEZ ARIAS y F. PENALV A (1993). Biomasa y mineralomasa aérea arbustiva en una cuenca forestada de Pinus sylvestris en la Sierra de Guadarrama. Valsaín. (Segovia). Congreso Forestal Español. Lourizán. 1: GONZALEZ CASCON, M.R., M. LOPEZ ARIAS, M. SERRANO Y M. T. MINAYA (1994). Balance de entradas/salidas de cationes en una pequeña cuenca forestal de Pinus sylvestris en la Sierra de Guadarrama. Ecología. 8: HEELMISAARI, H-S. (1995). Nutrient cycling in Pinus sylvestris stand s in eastern Finland. Plant and Soil : OVINGTON, J. D. Y H. A. L MADGWICK (1959). Distribution of organic matter and plant nutrients in a plantation of scots pine. Forest Science, 5: PUIGDEFABREGAS, J. y B. ALVERA (1977). Biomasa, producción y desfronde en el pinar con acebo de San Juan de la Peña (Huesca). P. Cent. Pir. Biol. n 8 pp WHITTAKER, R. H. Y G. M. WOODWELL (1968). Dimension and production relations of trees and shrubs in the Brookhaven forest, New York. J. of Ecol. 56: WOODS K. D.; A. H. FEIVESON Y D. B. BOTKIN (1991). Statistical error analysis for biomass density and leaf area index estimation. Can. J. For. Res. 21:

5 ESPECIE I N PIES I ECUACION AJUSTE I MSE I R2 AJUS PINO SILVESTRE 8 BST(l)= xDBH2.625 REBOLLO 6 BST(l)= xDLH REPOBLADO 40 LogBST= xLogBDLH ENEBRO 39 LogBST= OA xLogBIOV RETAMA BLANCA 104 LogBST= xLogBD ESCOBA 39 LogBST= xLogBDLH NEGRA ROSAL 19 LogBST= xLogBIOV ZARZAMORA 10 LogBST= 5A xLogBD BST:Biomasa Seca Total (g.) salvo (1) que esta expresada en Kg. DBH:Diámetro normal en cm. D2H:Indice de Volumen o cuadrado del diámetro normal por altura (dm3). BD2H:Cuadrado del diámetro basal por altura (cm3). BIOV:Biovolumen (Area proyectada de copa por altura) en dm Tabla 1: Ecuaciones alométricas utilizadas para el cálculo de la biomasa seca de las principales especies leñosas de la cuenca CV02. ESPECIE O EXISTENCIAS I MINERALOMASAS (Kg/ha) ESTRATO TOT ALE S (Kg/ha) I N I P I K I Ca I Mg DOSEL PINAR ± ±6 36A± ± ± ±11 REBOLLO 1376± ± ± ±OA 14.7± ±0.1 ESTRATO ARBUSTIVO 919± ± ± ± ± ±0.2 HELECHOS 113± ± ± ± ± ±0.1 RESTO 926± ± ± ± ± ±0.3 HERBACEO TOTAL ± ±7 38.9± ± ± ±11.7 PINAR Tabla 2: Biomasas y mineralomasas áereas de los diferentes estratos de la vegetacion de la cuenca CV

6 ECOSISTEMAS FORESTALES DE CONIFERAS I IDENTlFICACION DEL \ ECOSISTEMA CV02 Plantación en Bosque maduro Bosque Pinar con acebo VALSAIN ESCOCIA SUECIA maduro PIRINEOS ESPECIE DOMINANTE Pinus Pinus Pinus sylvestris Pinus Pinus sylvestris LATITUD 40 51' N 62 47'N 45 23' N EDAD DEL RODAL ALTITUD PRECIPITACION ANUAL TEMPERATURA MEDIA ALTURA MEDIA PIESIHECT AREA EXISTENCIAS HOJAS Dosel POR RAMAS Dosel COMPONENTE FUSTES (*) Kglha SUBARBOREO HOJAS Dosel N RAMAS Dosel Kglha FUSTES (*) --- SUBARBOREO 29.8 < HOJAS Dosel P RAMAS Dosel Kglha FUSTES (*) --- SUBARBOREO 2.6 < HOJAS Dosel K RAMAS Dosel Kglha FUSTES (*) --- SUBARBOREO 20.7 < HOJAS Dosel Ca RAMAS Dosel Kglha FUSTES (*) --- Mg SUBARBOREO 23.6 < HOJAS Dosel RAMAS Dosel Kglha FUSTES (*) --- SUBARBOREO 2.9 < (*) Están mcorporados a este valor los correspondientes a hojas y ramas del dosel. -1- Fuente: Datos propios y proyecto PROECOFOREST. -2- Fuente: Ovington & Madwick (1959) -3- Fuente: Bringmark (1977) -4- Fuente: Helmisaari (1995). -5- Fuente: Puigdefábregas y Alvera (1977). Tabla 3: Biomasas y mineralomasas comparadas de cmco pmares de silvestre en distintas localizaciones. 324