tema 5. la calidad de la planta forestal para...

Repoblaciones y Maquinaria Forestal Ingeniero de Montes

Tema 5. La calidad de la planta forestal para repoblación

DIAPOSITIVA 1

Juan A. Oliet Palá Noviembre 2013

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

5.1. Importancia de la calidad de planta en repoblación

Justificación del control y mejora de la calidad de planta

DIAPOSITIVA 3


– 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


– 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


DIAPOSITIVA 6

Los programas de mejora de la calidad de la planta: viveristas e investigadores deben trabajar en conjunto

5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación

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¿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


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¿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

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Resistencia a factores de estrés

Rápido crecimiento radical

Rápido crecimiento aéreo

Cualidades de la planta Atributos de calidad asociados

Equilibrio parte aérea:radical

Reserva de nutrientes minerales abundante

Desarrollo aéreo importante

Estado durmiente adecuado

Presencia de micorrizas

Grado de endurecimiento adecuado

Reserva de carbohidratos abundante

Vigor general (ausencia de daños)

Atributos de calidad y establecimiento

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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.

Clasificación de los atributos (¿caracteres funcionales?)


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

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Morfología y calidad

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5.3. Atributos materiales de calidad

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!

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Introducción: debate sobre el tamaño de la planta

¿Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas

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¿Cuál sobrevive mejor?


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

Iniciar la extensión radical lo antes posible -Superficie y capacidad fotosintética -Magnitud tejidos respiratorios (raíces) -Reservas de nutrientes y carbohidratos

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En las consideraciones sobre el tamaño de la planta es fundamental incorporar la relación entre la parte aérea y la radical


17


Balance hídrico

+ - Parte aérea mayor y raíz idéntica


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¿Planta grande o planta pequeña? Balance fotosintético y de reservas: el enraizamiento es más rápido y profundo

+ - Parte aérea mayor y raíz idéntica

Fotosíntesis

= Respiración =



¿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


Morfología en el área mediterránea Relación tamaño aéreo-supervivencia en ensayos mediterráneos: meta-análisis

Navarro et al., 2006

20

21


Zonas áridas: ¿planta pequeña?

Zonas húmedas: planta grande

- Disponibilidad hídrica +



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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

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

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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)

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• Se puede evaluar a través de múltiples atributos:

Altura

Diámetro del cuello de la raíz

Peso aéreo

Área foliar

Casi todos guardan fuertes correlaciones entre sí

Tamaño de parte aérea

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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

Tamaño de parte aérea: diámetro en el cuello de la raíz

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• Se puede evaluar a través de varios atributos:

De arquitectura (deformaciones)

Cuantitativos

Fibrosidad radical

Tamaño y arquitectura de la raíz

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Arquitectura del sistema radical Calidad cualitativa o descriptiva: arquitectura natural Deformaciones causadas por el confinamiento en contenedor (frecuentes en Quercus):

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Encina en a) Contenedor y b) Siembra natural

Tsakaldimi et al 2009

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

30

Raíces remontantes

Arquitectura del sistema radical

Calidad cualitativa o descriptiva: arquitectura natural Las plantas a raíz desnuda sufren menores deformaciones, aunque mayores amputaciones:

31

Evaluación del volumen radical mediante inmersión:

Tamaño de la raíz

Método sencillo y no destructivo 33

Relación desarrollo radical-supervivencia:

Desarrollo cuantitativo y fibrosidad radicales

35

(Acacia salicina. Oliet et al 2005)

Índices morfológicos

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Índices y relaciones morfológicas

Combinación en una expresión matemática de dos o más atributos morfológicos

SIGNIFICADO FUNCIONAL

Relación parte aérea/parte radical Esbeltez Índice de calidad de Dickson Balance de agua en la planta

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Índices y relaciones morfológicas Relación Parte aérea/Parte radical Equilibrio superficie transpirante/superficie absorbente (balance hídrico)

Disminución del estrés hídrico postrasplante:

Burdett, 1990

Mejora de la supervivencia:

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Equilibrio tejido productor/consumidor (balance de carbono):

Consumo de carbohidratos por las raíces (respiración) (-) Producción de carbohidratos por el aparato fotosintético aéreo (+)

•Valores recomendados: 1 – 2

Índices y relaciones morfológicas Relación Parte aérea/Parte radical

40

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

Índices y relaciones morfológicas Esbeltez (altura/diámetro)

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Índices y relaciones morfológicas

Índice de calidad de Dickson Variación del punto de equilibrio aéreo/radical con el tamaño total de la planta:

( )

( ) ( )

.( ) ( )

PesoTotal gQI

Altura cm PesoAereo g

Diam mm PesoRaiz g

Mejor cuanto más alto

42

La morfología en la legislación

43

Normativa sobre calidad morfológica

45


46

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

Requisitos de calidad exterior. RD 289/2003:


47

Requisitos de calidad exterior. RD 289/2003:


48

Dimensiones de las plantas. RD 289/2003:


49

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


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Fisiología y calidad

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5.3. Atributos materiales de calidad

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5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos

Introducción

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

Necesidad de caracterizar fisiológicamente a la planta:

Inconvenientes:

1. Complejidad y costo: no operativos

2. Inestables en el tiempo

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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

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

Ideas clave:

El estado nutricional es uno de los atributos con mayor influencia en la calidad de la planta



Estado nutriticional = concentración de los

nutrientes esenciales

OBJETIVO DEL VIVERISTA: dar a la planta la concentración adecuada

¿Cuál es la concentración adecuada?



¿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



Tamaño Fisiología

Fertilización

Los efectos de morfología y fisiología son difíciles de separar en estudios sobre nutrición y calidad de planta



Efectos favorables: Actividad fotosintética postrasplante Estímulo al crecimiento postrasplante Removilización de reservas

Efectos desfavorables: Desequilibrio PA/PR ¿Disminución de la tolerancia a estrés? (frío y sequía) Efecto dilución Efecto sobre las reservas

Papel del N

Es el elemento con mayor poder de influir sobre la calidad de la planta. En él se basan los programas de fertilización

Papel de los macronutrientes: Nitrógeno


Efecto sobre la fotosíntesis postrasplante:

C. siliqua. Oliet et al., 2013

Nitrógeno y fotosíntesis


NITRÓGENO: efecto dosis de N aplicado sobre el tamaño de planta

Nutrient supply (mg N plant-1)

Co

mp

on

en

t d

ry m

ass (

g)

Quercus ilex

Nitrógeno y crecimiento en vivero


0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 25 50 75 100 125 150 175 200

Leaf

Stem

Root

Quercus ilex

Nitrógeno y resistencia al frío 5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos

VD = daño visual en hojas. N2 = doble fertilización que N1

¡El daño es mayor en las plantas menos fertilizadas! (Andivia et al., 2012)

Picea glauca

(McAlister y Timmer

1998).

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


Evidencias experimentales: efecto del N sobre la supervivencia:

Zizyphus lotus


¿Un valor? : 20 mg/g

(Coníferas)

Nitrógeno: valores recomendados

Fuente Nitrógeno

(mg/g)

Especie Observaciones

Duryea y McClain

(1984a)

17-23 General

Boyer y South (1985) 17-23 Género Pinus

Ingestad y Kahr, 1985 19-22 Pinus

van den Driessche

(1987)

20 Pseudotsuga

menziesii

Máxima supervivencia

Timmer y Armstrong

(1987)

15-30 Pinus resinosa

Larsen et al. (1988) 17-23 Pinus taeda

Hinesley y Wright

(1988)

> 15 Pinus strobus Optimo desarrollo en vivero

Landis (1989) 13-18 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

Royo et al. (1997) 13,2 Pinus halepensis Valores medios de diversos viveros

comerciales

Puértolas et al. (2003a) > 20 Pinus halepensis Máximo crecimiento postrasplante


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)

Conclusiones al estado nutricional

Situar a las plantas en zonas de consumo de lujo

Sobrecarga nutricional: conseguir planta grande y con muchas reservas en tejidos

Conclusiones al estado nutricional

Atributos de comportamiento

67

5.4. Atributos de comportamiento de calidad

Atributos de comportamiento

68


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

PRINCIPALES ATRIBUTOS DE COMPORTAMIENTO:

• Potencial de crecimiento radical (PCR)

• Resistencia a estrés: frío, sequía

• Tests de vigor

Tienen un carácter integrador→ morfología + fisiología


POTENCIAL DE CRECIMIENTO RADICAL (PCR)

Capacidad de formar nuevas raíces en condiciones favorables para el crecimiento (potencial)

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

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

El PCR es un atributo específico


(Domínguez-Lerena

et al., 2001)

0 50 100 150 200 250 300

Arbutus unedo

Atriplex halimus

Ceratonia siliqua

Myrtus communis

Pinus halepensis

Pistacia lentiscus

Pistacia terebinthus

Quercus coccifera

Quercus faginea

Retama sphaerocarpa

Tetraclinis articulata

Número de raíces > 1 cm

Algunos trabajos demuestran buena capacidad predictiva:

(P. halepensis,

Vallas et al., 1999)


Capacidad predictiva del PCR

Modelo general predictivo PCR-Supervivencia postrasplante:

P C R o b j e t i v o

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

P o te n c ia l d e C re c im ie n to R a d ic a l

Su

pe

rviv

en

cia

(%

)

¡Algunos países lo

han incorporado en la

evaluación operativa

de calidad!


Capacidad predictiva del PCR

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


5.4. Control de calidad de lotes comerciales

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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 25-30 plantas, máximo 6 por mil

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)


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

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. 1998 La planta ideal: revisión del concepto, parámetros definitorios e implementación práctica Invest. Agr.: Sist. Recur. For. 7(1-2): 109-121

• Cortina, J. ; Peñuelas, J.L.; Puértolas, J.; Savé, J.; Vilagrosa, A. (Coords.). 2006 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.

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Literatura de interés

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