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

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

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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

5.1. 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

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

5.2. Principales atributos de calidad. Clasificación

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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

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

Atributos de calidad y establecimiento Cualidades de la planta Resistencia a factores de estrés

Atributos de calidad asociados Equilibrio parte aérea:radical Desarrollo aéreo importante Reserva de nutrientes minerales abundante

Rápido crecimiento radical

Reserva de carbohidratos abundante Estado durmiente adecuado

Presencia de micorrizas Rápido crecimiento aéreo

Grado de endurecimiento adecuado Vigor general (ausencia de daños) DIAPOSITIVA 10

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

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

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5.3. Atributos materiales de calidad

Morfología y calidad

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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

¿Cuál sobrevive mejor?

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 ¿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

Iniciar la extensión radical lo antes posible

-Superficie y capacidad fotosintética -Magnitud tejidos respiratorios (raíces) En las consideraciones sobre el -Reservas de nutrientes tamaño de la planta es fundamental y carbohidratos

incorporar la relación entre la parte aérea y la radical

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 ¿Planta grande o planta pequeña? Bases ecofisiológicas Parte aérea mayor y raíz idéntica

-

¿Cuál sobrevive mejor?

+

Balance hídrico 17

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

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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

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

Navarro et al., 2006 20

Introducción: debate sobre el tamaño de la planta

Zonas áridas: ¿planta pequeña?

- Disponibilidad hídrica +

Zonas húmedas: planta grande

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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

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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Tamaño de parte aérea • 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

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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

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

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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 2009

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

Raíces remontantes

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

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Tamaño de la raíz Evaluación del volumen radical mediante inmersión:

Método sencillo y no destructivo

33

Desarrollo cuantitativo y fibrosidad radicales Relación desarrollo radical-supervivencia:

(Acacia salicina. Oliet et al 2005) 35

Índices morfológicos

37

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

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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:

Mejora de la supervivencia:

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Burdett, 1990

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: 1 – 2 40

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

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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 ( g ) QI  Altura(cm) PesoAereo( g )  Diam.(mm) PesoRaiz ( g )

Mejor cuanto más alto

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La morfología en la legislación

43

Normativa sobre calidad morfológica

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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

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

47

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

48

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

49

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)

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5.3. Atributos materiales de calidad

Fisiología y calidad

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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

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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

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

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?

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

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

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

5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos

Nitrógeno y fotosíntesis Efecto sobre la fotosíntesis postrasplante:

C. siliqua. Oliet et al., 2013

5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos

Nitrógeno y crecimiento en vivero NITRÓGENO: efecto dosis de N aplicado sobre el tamaño de planta

Component dry mass (g)

Quercus ilex 8 Leaf Stem Root

7 6 5 4 3 2 1 0 0

25

50

75

100 125 150 175 200

Nutrient supply (mg N plant-1)

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)

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).

5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos

Evidencias experimentales: efecto del N sobre la supervivencia: Zizyphus lotus

5.3. Atributos materiales de calidad: atributos fisiológicos Nitrógeno: valores recomendados Fuente Duryea (1984a)

y

Nitrógeno (mg/g)

McClain

Especie

17-23

General

Boyer y South (1985)

17-23

Género Pinus

Ingestad y Kahr, 1985

19-22

Pinus

van den (1987)

Driessche

20

Pseudotsuga menziesii

Observaciones

¿Un valor? : 20 mg/g (Coníferas) Máxima supervivencia

Timmer y Armstrong (1987)

15-30

Pinus resinosa

Larsen et al. (1988)

17-23

Pinus taeda

Hinesley (1988)

> 15

Pinus strobus

Optimo desarrollo en vivero

13-18

Pinus sylvestris

Menor daño por frío

y

Wright

Landis (1989) Green y Mitchell (1992)

20

Pinus taeda

Máxima fotosíntesis

Oliet et 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

al.

(1997,

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)

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

5.4. Atributos de comportamiento de calidad

Atributos de comportamiento

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5.4. Atributos de comportamiento de calidad

Atributos de comportamiento Evalúan la respuesta de la planta en condiciones normalizadas: Óptimas para el crecimiento

Potencial de respuesta postrasplante

Estresantes

Potencial de respuesta postrasplante en condiciones de estrés específicas

Tienen un carácter integrador→ morfología + fisiología

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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

Atributos de comportamiento: PCR 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

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

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 0

50

100 150 200 250 300

Número de raíces > 1 cm (Domínguez-Lerena et al., 2001)

Atributos de comportamiento: PCR Capacidad predictiva del PCR Algunos trabajos demuestran buena capacidad predictiva:

(P. halepensis, Vallas et al., 1999)

Atributos de comportamiento: PCR Capacidad predictiva del PCR Modelo general predictivo PCR-Supervivencia postrasplante: 100

Supervivencia (%)

80

60

40

P C R o bje ti v o

¡Algunos países lo han incorporado en la evaluación operativa de calidad!

20

0

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

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

5.4. Control de calidad de lotes comerciales

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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 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)

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

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. DIAPOSITIVA 81

Literatura de interés

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