Tema 5. La calidad de la planta forestal para repoblación

Transcripción

1 Repoblaciones y Maquinaria Forestal Ingeniero de Montes Tema 5. La calidad de la planta forestal para repoblación Juan A. Oliet Palá Noviembre 2013 DIAPOSITIVA 1

2 Tema 5. La calidad de la planta forestal para repoblación Contenido: 5.1. Importancia de la calidad de la planta en repoblación 5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación 5.3. Atributos morfológicos y fisiológicos 5.4. Atributos de comportamiento 5.5. Control de calidad de lotes comerciales. Procedimiento y normativa DIAPOSITIVA 2

3 5.1. Importancia de la calidad de planta en repoblación Justificación del control y mejora de la calidad de planta DIAPOSITIVA 3

4 5.1. Importancia de la calidad de planta en repoblación Calidad de la planta: capacidad para sobrevivir y crecer en un lugar de plantación definido (Duryea, 1985) Importancia: Efectos sobre la supervivencia postrasplante Efectos sobre el crecimiento postrasplante La calidad debe ajustarse al lugar de plantación y al propósito de la repoblación DIAPOSITIVA 4

5 5.1. Importancia de la calidad de planta en repoblación Calidad de la planta: Necesidad de evaluar la calidad de la planta 1.- Para los viveristas: Definición de prácticas culturales idóneas. Definición del momento idóneo para la finalización del cultivo. En la discriminación por deficiente calidad de lotes para repoblación. 2.- Para los repobladores: Ajustar la calidad de la planta al lugar específico de plantación. Determinar efectos de las operaciones de plantación sobre la calidad. Establecer las causas de fracasos. DIAPOSITIVA 5

6 3.1. Importancia de la calidad de planta en repoblación Los programas de mejora de la calidad de la planta: viveristas e investigadores deben trabajar en conjunto DIAPOSITIVA 6

7 5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación DIAPOSITIVA 7

8 5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación Características de la planta para superar el arraigo y establecimiento? 1. Debe saber producir nuevas raíces y nuevos tejidos aéreos lo antes posible 2. Debe mantenerse indemne bajo condiciones de estrés el mayor tiempo posible 1. Contenido de reservas: minerales y de carbohidratos 2. Equilibrio parte aérea/radical superficie transpirante/superficie absorbente 3. Tolerancia a estrés hídrico y a heladas: ajuste osmótico, elasticidad paredes celulares, grado de aclimatación 4. Sistema fotosintético inalterado: no sometido a estrés durante el cultivo DIAPOSITIVA 8

9 5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación Qué es un atributo de calidad? Cualquier propiedad de la planta de vivero evaluable y relacionada con su calidad La calidad genética ( interior ) se entiende asegurada por la correcta elección de especie, procedencia o ecotipo DIAPOSITIVA 9

10 Atributos de calidad y establecimiento Cualidades de la planta Resistencia a factores de estrés Rápido crecimiento radical Rápido crecimiento aéreo Atributos de calidad asociados Equilibrio parte aérea:radical Desarrollo aéreo importante Reserva de nutrientes minerales abundante Reserva de carbohidratos abundante Estado durmiente adecuado Presencia de micorrizas Grado de endurecimiento adecuado Vigor general (ausencia de daños) DIAPOSITIVA 10

11 5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación Clasificación de los atributos ( caracteres funcionales?) 1.- Atributos materiales (directamente medibles): Morfológicos: altura, diámetro del cuello de la raíz, biomasa, volumen, superficie, índices o ratios, etc. De calidad exterior: síntomas de daños, deformaciones, clorosis, micorrización Fisiológicos: grado de durmancia (fenología), estado hídrico, de los nutrientes, nivel de reservas orgánicas, grado de endurecimiento, etc. 2.- Atributos de desarrollo o de comportamiento: resistencia al frío, potencial de regeneración radical, vigor, etc. DIAPOSITIVA 11

12 5.3. Atributos materiales de calidad: morfología, calidad exterior y fisiología 12

13 5.3. Atributos materiales de calidad Morfología y calidad 13

14 MORFOLOGÍA = forma o estructura de un organismo o de alguna de sus partes Ventajas de los atributos morfológicos: 1. Facilidad de medición 2. Estabilidad de los atributos 3. Son útiles en la mecanización y/o racionalización de los trabajos 4. Algunos son no destructivos Inconvenientes En ocasiones, baja capacidad predictiva la respuesta postrasplante es un resultado de múltiples variables. Calidad morfológica no equivale a calidad funcional Casi toda la normativa de calidad se inspira en atributos morfológicos! DIAPOSITIVA 14

15 Introducción: debate sobre el tamaño de la planta Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas Cuál sobrevive mejor? 15

16 Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas BALANCE HÍDRICO FRENTE A BALANCE DE CARBOHIDRATOS: La superación del shock postrasplante (arraigo) requiere cualidades en las que el tamaño de la planta incide: Resistencia a estrés - Relación superficie absorbente/transpirante En las consideraciones sobre el tamaño de la planta es fundamental incorporar la relación entre la parte aérea y la radical Iniciar la extensión radical lo antes posible -Superficie y capacidad fotosintética -Magnitud tejidos respiratorios (raíces) -Reservas de nutrientes y carbohidratos 16

17 Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas Parte aérea mayor y raíz idéntica - + Cuál sobrevive mejor? Balance hídrico 17

18 Introducción: debate sobre el tamaño de la planta Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas Parte aérea mayor y raíz idéntica + - Fotosíntesis = Respiración = Cuál sobrevive mejor? Planta grande o planta pequeña? Balance fotosintético y de reservas: el enraizamiento es más rápido y profundo 18

19 Introducción: debate sobre el tamaño de la planta Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas Cuál sobrevive mejor? = Cuándo predomina un efecto sobre otro? Condiciones ambientales postplantación: Humedad del suelo Humedad ambiental y demanda evaporativa Temperatura Caracteres funcionales de las especies: Hábito foliar Capacidad para remobilizar reservas Estrategia de uso del agua: plantas ahorradoras / gastadoras de agua

20 Morfología en el área mediterránea Relación tamaño aéreo-supervivencia en ensayos mediterráneos: meta-análisis Navarro et al.,

21 Introducción: debate sobre el tamaño de la planta Zonas áridas: planta pequeña? - Disponibilidad hídrica + Zonas húmedas: planta grande 21

22 Introducción: debate sobre el tamaño de la planta Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas Cuál sobrevive mejor? CONCLUSIONES 1. El tamaño de la planta debe considerarse en términos relativos (relación PA:PR) 2. Si la plantación se realiza en condiciones de tempero, es preferible planta con grandes desarrollos aéreos 3. Falta establecer un patrón claro para zonas secas y difíciles 22

23 Introducción: debate sobre el tamaño de planta Planta grande o planta pequeña? Otras consideraciones PLANTA GRANDE: Compite mejor con la vegetación espontánea Reduce la necesidad de tratamientos culturales postplantación PLANTA PEQUEÑA: Menores costes de producción y de manejo 23

24 Morfología El estudio de la morfología se enfoca: i. Tamaño de la parte aérea ii. Tamaño y arquitectura de la raíz iii. Balance entre ambos componentes (índices) 24

25 Se puede evaluar a través de múltiples atributos: Altura Diámetro del cuello de la raíz Peso aéreo Área foliar Tamaño de parte aérea Casi todos guardan fuertes correlaciones entre sí 25

26 Tamaño de parte aérea: diámetro en el cuello de la raíz Relación con la respuesta postrasplante: similar a la altura, aunque suele ser más intensa mejor predictor de la supervivencia y crecimiento: Correlacionado con el desarrollo total de la planta (aéreo, radical) Indicador del grado de lignificación del tallo Flujo de savia a través del xilema (conductividad hidráulica) Valores recomendados: ~4 mm en muchas coníferas 27

27 Tamaño y arquitectura de la raíz Se puede evaluar a través de varios atributos: De arquitectura (deformaciones) Cuantitativos Fibrosidad radical 28

28 Arquitectura del sistema radical Calidad cualitativa o descriptiva: arquitectura natural Deformaciones causadas por el confinamiento en contenedor (frecuentes en Quercus): Encina en a) Contenedor y b) Siembra natural Tsakaldimi et al

29 Arquitectura del sistema radical Calidad cualitativa o descriptiva: arquitectura natural Deformaciones causadas por el confinamiento en contenedor: Raíces remontantes 30

30 Arquitectura del sistema radical Calidad cualitativa o descriptiva: arquitectura natural Las plantas a raíz desnuda sufren menores deformaciones, aunque mayores amputaciones: 31

31 Tamaño de la raíz Evaluación del volumen radical mediante inmersión: Método sencillo y no destructivo 33

32 Desarrollo cuantitativo y fibrosidad radicales Relación desarrollo radical-supervivencia: (Acacia salicina. Oliet et al 2005) 35

33 Índices morfológicos 37

34 Índices y relaciones morfológicas Combinación en una expresión matemática de dos o más atributos morfológicos Relación parte aérea/parte radical Esbeltez Índice de calidad de Dickson Balance de agua en la planta SIGNIFICADO FUNCIONAL 38

35 Índices y relaciones morfológicas Relación Parte aérea/parte radical Equilibrio superficie transpirante/superficie absorbente (balance hídrico) Disminución del estrés hídrico postrasplante: Mejora de la supervivencia: 39 Burdett, 1990

36 Índices y relaciones morfológicas Relación Parte aérea/parte radical Equilibrio tejido productor/consumidor (balance de carbono): Consumo de carbohidratos por las raíces (respiración) (-) Producción de carbohidratos por el aparato fotosintético aéreo (+) Valores recomendados:

37 Índices y relaciones morfológicas Esbeltez (altura/diámetro) Indica el grado de resistencia mecánica (plantación, viento, etc.) Capacidad predictiva similar a la altura y/o al diámetro Valores recomendados: < 50:1 en zonas secas 41

38 Índices y relaciones morfológicas Índice de calidad de Dickson Variación del punto de equilibrio aéreo/radical con el tamaño total de la planta: QI PesoTotal( g) Altura( cm) PesoAereo( g) Diam.( mm) PesoRaiz( g) Mejor cuanto más alto 42

39 La morfología en la legislación 43

40 Normativa sobre calidad morfológica 45

41 Normativa sobre calidad morfológica En relación con la calidad de la planta de las especies reguladas establece normativa exclusivamente de carácter morfológico: Requisitos de calidad exterior Valores de algunos atributos morfológicos 46

42 Normativa sobre calidad morfológica Requisitos de calidad exterior. RD 289/2003: 47

43 Normativa sobre calidad morfológica Requisitos de calidad exterior. RD 289/2003: 48

44 Normativa sobre calidad morfológica Dimensiones de las plantas. RD 289/2003: 49

45 Normativa sobre calidad morfológica Valores recomendados de morfología para las especies de repoblación forestal (Cortina, 2006 et al.) y admitidas en la normativa española (paréntesis) 50

46 5.3. Atributos materiales de calidad Fisiología y calidad 51

47 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Introducción Necesidad de caracterizar fisiológicamente a la planta: 1. Cambios fisiológicos derivados de operaciones de cultivo (que no alteran la morfología) 2. Modernización de los sistemas de producción (crecimiento forzado, almacenamiento en frío, ) 3. Aliada en investigación de la mejora del cultivo Inconvenientes: 1. Complejidad y costo: no operativos 2. Inestables en el tiempo 52

48 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Atributos fisiológicos Estado nutricional: reserva de nutrientes Estado de carbohidratos: idem Estado hídrico: parámetros de tolerancia a estrés hídrico Otros NOTA: el estado nutricional es el que induce efectos más importantes sobre la calidad 53

49 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Estado nutricional: reserva de nutrientes Ideas clave: 1. Los nutrientes minerales desempeñan papeles fisiológicos varios, con una influencia más o menos acusada en el establecimiento 2. Los nutrientes minerales se acumulan y pueden removilizarse al servicio del arraigo para abastecer nuevos tejidos El estado nutricional es uno de los atributos con mayor influencia en la calidad de la planta

50 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Estado nutricional: reserva de nutrientes Estado nutriticional = concentración de los nutrientes esenciales OBJETIVO DEL VIVERISTA: dar a la planta la concentración adecuada Cuál es la concentración adecuada?

51 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Estado nutricional: reserva de nutrientes Sobre qué aspectos del arraigo afecta la nutrición? Asimilación (fotosíntesis postrasplante) Tolerancia a estrés (ajuste osmótico, elasticidad paredes celulares) Resistencia al frío Crecimiento absoluto y reparto entre fracciones (PA-PR) Resistencia a enfermedades en vivero Conductividad hidráulica de raíces Otros: concentración de carbohidratos y azúcares solubles

52 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Estado nutricional: reserva de nutrientes Los efectos de morfología y fisiología son difíciles de separar en estudios sobre nutrición y calidad de planta Fertilización Tamaño Fisiología

53 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Papel de los macronutrientes: Nitrógeno Es el elemento con mayor poder de influir sobre la calidad de la planta. En él se basan los programas de fertilización Papel del N Efectos favorables: Actividad fotosintética postrasplante Estímulo al crecimiento postrasplante Removilización de Efectos desfavorables: Desequilibrio PA/PR Disminución de la tolerancia a estrés? (frío y sequía) Efecto dilución Efecto sobre las reservas

54 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Nitrógeno y fotosíntesis Efecto sobre la fotosíntesis postrasplante: C. siliqua. Oliet et al., 2013

55 Component dry mass (g) 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Nitrógeno y crecimiento en vivero NITRÓGENO: efecto dosis de N aplicado sobre el tamaño de planta Quercus ilex Leaf Stem Root Nutrient supply (mg N plant -1 )

56 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Nitrógeno y resistencia al frío Quercus ilex VD = daño visual en hojas. N2 = doble fertilización que N1 El daño es mayor en las plantas menos fertilizadas! (Andivia et al., 2012)

57 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Uso y removilización de reservas nutricionales Tras la plantación se produce un desajuste claro entre la demanda de nuevos tejidos en crecimiento y la absorción del exterior: se hace necesaria la removilización de reservas desde los tejidos viejos Picea glauca (McAlister y Timmer 1998).

58 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Evidencias experimentales: efecto del N sobre la supervivencia: Zizyphus lotus

59 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Nitrógeno: valores recomendados Fuente Duryea y McClain (1984a) Nitrógeno (mg/g) General Especie Boyer y South (1985) Género Pinus Ingestad y Kahr, Pinus van den Driessche (1987) Timmer y Armstrong (1987) 20 Pseudotsuga menziesii Pinus resinosa Larsen et al. (1988) Pinus taeda Hinesley y Wright (1988) Observaciones Máxima supervivencia > 15 Pinus strobus Optimo desarrollo en vivero Landis (1989) Pinus sylvestris Menor daño por frío Green y Mitchell (1992) 20 Pinus taeda Máxima fotosíntesis Oliet et al. (1997, 2005a) 20 Pinus halepensis Máxima supervivencia Un valor? : 20 mg/g (Coníferas) Royo et al. (1997) 13,2 Pinus halepensis Valores medios de diversos viveros comerciales Puértolas et al. (2003a) > 20 Pinus halepensis Máximo crecimiento postrasplante

60 Conclusiones al estado nutricional 1. Con las dosis manejadas experimentalmente no parece existir saturación respecto a la respuesta supervivencia postrasplante (especies mediterráneas) 2. La removilización existe y parece positiva (especies perennifolias de zonas templado-frías y mediterráneas) SOBRECARGA NUTRICIONAL = maximizar la absorción de nutrientes durante el cultivo ADVERTENCIA: tradicionalmente los viveristas han tendido a fertilizar poco (falso endurecimiento)

61 Conclusiones al estado nutricional Sobrecarga nutricional: conseguir planta grande y con muchas reservas en tejidos Situar a las plantas en zonas de consumo de lujo

62 5.4. Atributos de comportamiento de calidad Atributos de comportamiento 67

63 5.4. Atributos de comportamiento de calidad Atributos de comportamiento Evalúan la respuesta de la planta en condiciones normalizadas: Óptimas para el crecimiento Estresantes Potencial de respuesta postrasplante Potencial de respuesta postrasplante en condiciones de estrés específicas Tienen un carácter integrador morfología + fisiología 68

64 5.4. Atributos de comportamiento de calidad PRINCIPALES ATRIBUTOS DE COMPORTAMIENTO: Potencial de crecimiento radical (PCR) Resistencia a estrés: frío, sequía Tests de vigor Tienen un carácter integrador morfología + fisiología

65 Atributos de comportamiento: PCR POTENCIAL DE CRECIMIENTO RADICAL (PCR) Capacidad de formar nuevas raíces en condiciones favorables para el crecimiento (potencial)

66 Atributos de comportamiento: PCR POTENCIAL DE CRECIMIENTO RADICAL (PCR) Condiciones de realización del test de PCR: Duración del test: debe permitir un diagnóstico rápido: 7 72 días (según condiciones de crecimiento). 28 días lo más frecuente. Condiciones ambientales de crecimiento: cuanto más favorables mejor expresión del potencial Tamaño de muestra necesario (gran variabilidad) n>15

67 Atributos de comportamiento: PCR POTENCIAL DE CRECIMIENTO RADICAL (PCR) Condiciones de realización del test de PCR: Forma de medir el PCR: usualmente por el número de raíces > 1 cm, aunque también puede evaluarse en peso o longitud total

68 Atributos de comportamiento: PCR El PCR es un atributo específico Tetraclinis articulata Retama sphaerocarpa Quercus faginea Quercus coccifera Pistacia terebinthus Pistacia lentiscus Pinus halepensis Myrtus communis Ceratonia siliqua Atriplex halimus Arbutus unedo Número de raíces > 1 cm (Domínguez-Lerena et al., 2001)

69 Atributos de comportamiento: PCR Capacidad predictiva del PCR Algunos trabajos demuestran buena capacidad predictiva: (P. halepensis, Vallas et al., 1999)

70 Supervivencia (%) Atributos de comportamiento: PCR Capacidad predictiva del PCR Modelo general predictivo PCR-Supervivencia postrasplante: P C R o b j e t i v o Algunos países lo han incorporado en la evaluación operativa de calidad! 20 0 P o te n c ia l d e C re c im ie n to R a d ic a l

71 5.4. Atributos de comportamiento de calidad RESISTENCIA A ESTRÉS: 1. Se refiere a atributos internos, generalmente no evaluables externamente 2. Conocer los mecanismos de resistencia es clave para: Caracterizar la calidad de un lote de planta Cultivar para optimizar dicha resistencia

72 5.4. Control de calidad de lotes comerciales 77

73 Control de calidad de lotes comerciales Objetivo: aceptar o rechazar un lote de plantas destinado a la venta Quién hace el control?: el comprador de la partida de plantas Exige proponer un grupo de atributos para la aceptación o rechazo. Generalmente se emplean los de la normativa (morfología-calidad exterior). El conjunto debe ser un compromiso entre economía y capacidad predictiva El muestreo se hará sobre una muestra suficientemente grande y al azar, sistemático o mixto Tamaño de muestra: mínimo plantas, máximo 6 por mil

74 Control de calidad de lotes comerciales Muestreo: a) Selección al azar-sistemático de las bandejas: i. De 1 a 100 bandejas seleccionar una por cada decena a partir de un número de 0 a 9 elegido al azar ii. De 1 a 1000 bandejas seleccionar una por cada centena a partir de un número de 0 a 9 elegido al azar b) Selección del número de plantas por bandeja necesario c) Medida de los atributos y aceptación/rechazo de las plantas de las muestras (conteo)

75 Control de calidad de lotes comerciales Aceptación/rechazo del lote completo: Tablas de aceptación basadas en la teoría de la probabilidad Si el conteo cae en la columna continuar entonces debe ampliarse el muestreo

76 Literatura de interés Alía Miranda, R.; Alba Monfort, N.; Agúndez Leal, D.; 2005 Manual para la comercialización y producción de semillas y plantas forestales. Materiales de base y de reproducción Organismo Autónomo Parques Nacionales. Ministerio de Medio Ambiente, Madrid. Birchler, T.; Rose, R.; Royo, A.; Pardos, M La planta ideal: revisión del concepto, parámetros definitorios e implementación práctica Invest. Agr.: Sist. Recur. For. 7(1-2): Cortina, J. ; Peñuelas, J.L.; Puértolas, J.; Savé, J.; Vilagrosa, A. (Coords.) Calidad de planta forestal para la restauración en ambientes mediterráneos degradados. Estado actual de conocimientos Organismo Autónomo Parques Nacionales. Ministerio de Medio Ambiente. Madrid. 191 pp. DIAPOSITIVA 81

77 Literatura de interés DIAPOSITIVA 82