Libro Fertilidad y Nutrición Forestal
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NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN FORESTAL EN REGIONES TROPICALES
Editado por:
Alfredo Alvarado y Jaime Raigosa
Mayo 2007
Centro de Investigaciones Agronómicas Universidad de Costa Rica San José, Costa Rica
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AGRADECIMIENTOS
Los editores deseamos agradecer a amigos, colegas y casas editoras la colaboración prestada durante la realización del presente trabajo. Muchos son los que han proporcionado información pertinente al tema, o han contribuido con su aprobación para incluir material publicado con anterioridad. En el esfuerzo por completar la información disponible sobre la temática del documento, se consultó un gran número de personas de instituciones de la Universidad de Costa Rica, la Universidad Nacional, el Instituto Tecnológico de Costa Rica, el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza y la Organización de Estudios Tropicales. En particular, colaboraron con la preparación del documento Dagoberto Arias, José F. Di Stefano, Luis D. Gómez, Bernal Herrera, Florencia Montagnini, Marcelino Montero, Fernando Mora, Amelia Paniagua, Antonio Rodríguez y Luis Ugalde. De la empresa privada, también colaboraron con ideas y fotos Juan L. Fallas, Ronald Guerrero, Pablo Camacho, Víctor Arce, Juan José Jiménez, Alvaro Castillo y Gonzalo de las Salas. El trabajo se basa principalmente en búsquedas en bases de datos como SIDALC, BINABITROP y CABI, consultando un gran número de publicaciones en bibliotecas públicas y privadas nacionales e internacionales. Mucha de la información utilizada fue generada por empresas o instituciones como SMURFIT- Cartón de Colombia, las Universidades de Viçosa y São Paulo en Brasil, y el Centro Internacional de Investigación Agrícola de Australia (ACIAR). En este esfuerzo, merece reconocimiento las siguientes personas: Lisseth Brenes, Gilbert Fuentes, Rigoberto Aguilar, Susana Aguilar, Jack Ewell y Jean Mark Verjans, quienes compartieron gran cantidad de información y Ana Beatriz Azofeifa en la revisión de la bibliografía del documento.
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Tabla de Contenido 1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................................. 8 2. CARACTERIZACIÓN DE LAS TIERRAS PARA USO FORESTAL ......................................... 11 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 11 2. PAPEL DE LOS BOSQUES Y PLANTACIONES FORESTALES EN EL ORDENAMIENTO DEL TERRITORIO 12 3. EL ÍNDICE DE SITIO COMO HERRAMIENTA PARA LA ESCOGENCIA DE TIERRAS EN FORESTERÍA .... 14 3.1 Importancia de la determinación de la calidad de sitio en el manejo forestal......................... 14 3.2 Métodos de evaluación de la calidad de sitio en rodales coetáneos......................................... 15 3.2.1 Métodos directos ................................................................................................................. 15 3.2.2 Métodos indirectos .............................................................................................................. 18 4. ALGUNOS RESULTADOS DE ESTUDIOS SOBRE RELACIONES ENTRE EL ÍNDICE DE SITIO Y LAS VARIABLES AMBIENTALES ................................................................................................................ 20 5. DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE SITIO ......................................................................................... 25 6. OTROS FACTORES RELACIONADOS CON EL ÍNDICE DE SITIO ......................................................... 26 7. CARACTERIZACIÓN GENERAL DE SUELOS Y TIERRAS ................................................................... 28 8. TAXONOMÍA DE SUELOS ............................................................................................................... 29 9. CLASIFICACIÓN DE TIERRAS ......................................................................................................... 34 10. ADAPTACIÓN DE ESPECIES FORESTALES A SITIOS (SUELOS) ESPECIALES .................................... 37 11. MODIFICACIONES DEL SITO INDUCIDAS POR ESPECIES ARBÓREAS .............................................. 38 3. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES TROPICALES .......... 42 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 42 2. EL CICLO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS ...................................................................................... 43 2.1. Producción de biomasa......................................................................................................... 44 2.2. Nutrimentos asociados a la biomasa aérea ........................................................................... 47 3. LOS RESIDUOS Y SU EFECTO SOBRE EL RECICLAJE DE NUTRIMENTOS ........................................... 53 3.1. Deposición de residuos ......................................................................................................... 53 3.2. Acumulación de residuos sobre el suelo................................................................................ 56 3.3. Descomposición de los residuos ............................................................................................ 57 3.4. Nutrimentos en los residuos liberados al suelo ..................................................................... 60 3.5. Inmovilización de nutrimentos liberados de la descomposición de residuos ............................ 61 4. LA QUEMA DE LA VEGETACIÓN Y LOS RESIDUOS Y LA LIBERACIÓN RÁPIDA DE NUTRIMENTOS ..... 61 5. EFECTOS EN EL SUELO CAUSADOS POR EL RECICLAJE DE RESIDUOS ............................................. 66 5.1. Cambios en el contenido de materia orgánica....................................................................... 67 5.2. Cambios en la fertilidad de los suelos de plantaciones forestales .......................................... 73 6. BALANCE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES ......................................................... 80 4. DIAGNÓSTICO DE LA NUTRICIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES ........................... 83 1. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS ÁRBOLES................................................................... 83 2. ESTADO NUTRICIONAL DE LOS BOSQUES O PLANTACIONES FORESTALES ...................................... 86 2.1 Variables edáficas asociadas a la absorción de nutrimentos .................................................. 86 2.2 Variables de manejo silvicultural........................................................................................... 87 3. DEFICIENCIAS NUTRICIONALES .................................................................................................... 88 4. MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO NUTRICIONAL................................................................................... 93 4.1. Análisis foliares ................................................................................................................... 93 4.2. Curvas de absorción ........................................................................................................... 112 4.3. Análisis de suelos............................................................................................................... 114 5. REQUERIMIENTO Y MANEJO DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES FORESTALES ........................................................................................................................................................... 116 1. EXPERIMENTOS DE FERTILIZACIÓN ............................................................................................ 116 2. EFECTO DE LA FERTILIZACIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES ................................................ 116 3. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN ............................................................................................... 118 4. FERTILIZACIÓN EN LA ETAPA DE VIVERO .................................................................................. 119 5. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ............................................................................................... 123 6. FERTILIZACIÓN EN LA ETAPA DE PLANTACIÓN .......................................................................... 126 7. RENTABILIDAD DE LA FERTILIZACIÓN ........................................................................................ 129
4 8. ALTERNATIVAS AL USO DE FERTILIZANTE .................................................................................. 131 6. CARACTERÍSTICAS Y MANEJO DE LOS FERTILIZANTES ............................................... 132 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 132 2. FERTILIZANTES CON N, P Y K .................................................................................................... 134 2.1 Nitrógeno............................................................................................................................ 135 2.2 Manejo de fertilizantes nitrogenados ................................................................................... 136 2.3 Fósforo................................................................................................................................ 138 2.4 Manejo de fertilizantes con P....................................................................................... 140 2.5 Potasio................................................................................................................................. 140 3. FERTILIZANTES CON CA, MG Y S ............................................................................................... 142 3.1 Calcio y Magnesio ....................................................................................................... 142 3.2 Azufre .......................................................................................................................... 144 4. FERTILIZANTES CON MICRONUTRIMENTOS ................................................................................ 144 4.1 Fuentes inorgánicas .................................................................................................... 145 4.2 Quelatos....................................................................................................................... 145 4.3 Complejos orgánicos naturales .................................................................................... 145 5. FERTILIZANTES DE LIBERACIÓN CONTROLADA .......................................................................... 146 5.1 Tipos de fertilizantes de liberación controlada ............................................................. 147 6. FÓRMULAS DE FERTILIZANTE COMPLETAS ................................................................................. 148 6.1 Uso de fórmulas completas en especies forestales ........................................................ 149 7. FERTILIZANTES FOLIARES .......................................................................................................... 150 7.1 Fertilizantes foliares a base de sales minerales inorgánicas......................................... 151 7.2 Fertilizantes foliares a base de quelatos....................................................................... 152 7.3 Uso de fertilizantes foliares en especies forestales........................................................ 153 8. ABONOS ORGÁNICOS .................................................................................................................. 154 8.1 Fuentes de abonos orgánicos....................................................................................... 155 8.2 Calidad del abono orgánico ......................................................................................... 157 8.3 Uso de abonos orgánicos en especies forestales ........................................................... 158 7. MANEJO DE LA ACIDEZ Y EL ENCALADO DEL SUELO .................................................... 159 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 159 2. LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................................................ 160 3. RAZONES DE BAJA FERTILIDAD DE LOS SUELOS ÁCIDOS ............................................................. 164 4. CRITERIOS PARA DIAGNOSTICAR PROBLEMAS DE ACIDEZ .......................................................... 165 5. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ..................................................................................... 166 6. RESPUESTA DE LAS PLANTACIONES FORESTALES AL ENCALADO ................................................ 175 7. SOBREENCALADO ....................................................................................................................... 177 8. USO DE YESO .............................................................................................................................. 177 8. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE ACACIA MANGIUM WILLD...................................... 180 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 180 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 181 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 181 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 181 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 182 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 183 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 184 8. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN .......................................................... 185 9. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR EROSIÓN, LAVADO Y QUEMAS .................................................. 186 10. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................... 186 9. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE ALNUS ACUMINATA (H.B.K.) O. KUNTZE .............. 188 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 189 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 189 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 190 4. FIJACIÓN BIOLÓGICA DE NITRÓGENO ......................................................................................... 190 5. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 192 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 197 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ................................................................................................... 200
5 8. FERTILIZACIÓN AL ESTABLECIMIENTO DE LA PLANTACIÓN .................................................. 200 9. CORRECCIÓN DE ACIDEZ DEL SUELO .......................................................................................... 203 10. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CALOPHYLLUM BRASILIENSE CAMBESS............ 206 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 206 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 206 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 207 4. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 207 5. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 207 6. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 209 7. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ ....................................................................................................... 210 11. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CEDRELA ODORATA L............................................. 211 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 211 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 211 3. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 212 4. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 213 5. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 213 6. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 217 7. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 218 12. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CONÍFERAS: PINUS SPP., CUPRESSUS SPP. ........ 219 A. ASPECTOS GENERALES .............................................................................................................. 219 1. Introducción.......................................................................................................................... 219 2. Escogencia del sitio ............................................................................................................... 220 3. Requerimientos nutricionales ................................................................................................ 221 4. Absorción de nutrimentos...................................................................................................... 221 5. Reciclaje de nutrimentos........................................................................................................ 222 6. Niveles de deficiencia foliar................................................................................................... 223 7. Síntomas de deficiencia foliar................................................................................................ 224 8. Fertilización en vivero ........................................................................................................... 228 9. Fertilización de mantenimiento de la plantación ................................................................... 228 10. Acidificación y encalado del suelo en plantaciones de coníferas.......................................... 228 11. Nutrición, fertilización y asociaciones micorrízicas ............................................................. 229 12. Pérdida de nutrimentos por erosión del suelo ...................................................................... 230 13. Efecto del abono sobre la calidad de la madera ................................................................... 230 B. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN POR ESPECIE .............................................................................. 230 1. Pinus caribaea....................................................................................................................... 230 2. Pinus oocarpa........................................................................................................................ 236 3. Pinus patula .......................................................................................................................... 239 5. Pinus elliottii ......................................................................................................................... 243 6. Pinus taeda............................................................................................................................ 246 7. Cupressus lusitanica.............................................................................................................. 248 13. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CORDIA ALLIODORA (RUIZ Y PAVÓN) OKEN .... 253 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 254 2. ESCOGENCIA DEL SITIO ................................................................................................................ 254 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 256 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 256 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 256 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 257 7. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 258 8. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 260 9. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 262 10. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN ........................................................ 262 11. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................... 265 14. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DEL EUCALIPTO (EUCALYPTUS SPP.) ....................... 266 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 266 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 266
6 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 268 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES Y ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS ......................................... 268 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 272 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 275 7. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 276 8. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 280 9. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 282 10. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN ........................................................ 282 11. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. GRANDIS ........................................ 284 12. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. DEGLUPTA ..................................... 287 13. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. SALIGNA ........................................ 287 14. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. CAMALDULENSIS ........................... 288 15. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. GLOBULUS ..................................... 288 16. TOLERANCIA DEL EUCALIPTO A LA ACIDEZ DEL SUELO ............................................................ 290 17. RESPUESTA AL ENCALADO ........................................................................................................ 290 18. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR LA EROSIÓN DEL SUELO ......................................................... 291 19. EFECTO DE LAS PLANTACIONES DE EUCALIPTO SOBRE LAS PROPIEDADES DEL SUELO .............. 292 15. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE GMELINA ARBOREA ROXB.................................... 294 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 294 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 295 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 298 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 298 5. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 299 6. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 300 7. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 301 8. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 302 9. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 306 10. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE .............................................................................................. 306 11. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN ........................................................ 307 12. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................... 307 16. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE HYERONIMA ALCHORNEOIDES FR. ALLEMAO. 308 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 308 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 308 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 309 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 310 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 310 6. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 311 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 314 8. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 316 9. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN .......................................................... 316 10. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ ..................................................................................................... 316 17. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE SWIETENIA MACROPHYLLA KING ....................... 318 1 I NTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 318 2 ESCOGENCIA DEL SITIO ............................................................................................................... 319 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 320 4. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 320 5. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 321 6. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ....................................................................................................... 325 18. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE TECTONA GRANDIS LINN. F................................... 328 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 328 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 329 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 330 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 331 5. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 333 6. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 335 7. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 336
7 8. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 338 9. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN ............................................................................................... 339 9.1. Fertilización en vivero ........................................................................................................ 339 9.2. Fertilización al transplante................................................................................................. 342 9.3. Fertilización de mantenimiento de la plantación ................................................................ 342 11. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR LA EROSIÓN DEL SUELO ......................................................... 347 19. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE TERMINALIA AMAZONIA (J.F. GMEL.) EXELL ... 349 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 349 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 350 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 351 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 351 5. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 352 6. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN ............................................................................................... 352 7. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 352 20. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE VOCHYSIA FERRUGINEA MART.......................... 353 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 353 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 353 3. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 353 4. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 354 5. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 355 6. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 355 21. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE VOCHYSIA GUATEMALENSIS J. D. SMITH BOT. GAZ................................................................................................................................................... 356 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 356 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 356 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 356 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 357 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 359 6. NIVELES DE DEFICIENCIAS FOLIARES ......................................................................................... 360 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 360 8. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 361 22. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE OTRAS ESPECIES FORESTALES TROPICALES. 362 22.1 BOMBACOPSIS QUINATA (JACQ.) DUGAND ................................................................................ 362 22.1.1. Introducción .................................................................................................................. 362 22.1.2. Escogencia del sitio........................................................................................................ 362 22.1.3 Preparación del terreno de la plantación ........................................................................ 364 22.1.4. Reciclaje de nutrimentos ................................................................................................ 364 22.1.5. Fertilización en vivero.................................................................................................... 364 22.1.6. Fertilización de mantenimiento de la plantación............................................................ 364 22.2. STRYPHNODENDRON MICROSTACHYUM POEP. ET ENDE........................................................... 365 22.2.1. Introducción .................................................................................................................. 365 22.2. 2. Reciclaje de nutrimentos ............................................................................................... 365 22.3. CASUARINA EQUISETIFOLIA .................................................................................................... 366 22.3.1. Introducción .................................................................................................................. 366 22.3.2. Escogencia del sitio........................................................................................................ 366 22.3.3. Niveles de deficiencia foliar ........................................................................................... 366 22.3.4. Fertilización en vivero.................................................................................................... 366 22.3.5. Fertilización al trasplante .............................................................................................. 367 23. LITERATURA CITADA ............................................................................................................ 368
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1. INTRODUCCIÓN Durante los últimos 60 años se ha generado mucha información relacionada con la cantidad y los compartimentos de nutrimentos en el bosque tropical, sobre reciclaje de los nutrimentos y las propiedades que le son peculiares a este tipo de bosques y sus suelos. En contraste, se conoce extremadamente poco acerca del grado de limitación que representa para el bosque tropical la falta de nutrimentos o cómo su adición puede afectar a cada especie y tipo de suelo particular en el que desarrolla (Grubb 1995). Hace algunas décadas, mencionar el tema de fertilización forestal se consideraba un sin sentido, pues los árboles debían “crecer solos” y de acuerdo a la usanza de entonces, “en suelos de vocación forestal”, es decir, aquellos en los que no se podía realizar actividades agrícolas. La idea de que los árboles forestales debían ocupar suelos pobres para darle espacio a los sembradíos agrícolas en los mejores terrenos, parecía ser aceptada por los especialistas forestales, sin considerar las necesidades nutricionales de los árboles (Nwoboshi 1975), tendencia que aún perdura. Hasta 1960, Stoeckeler y Arneman mencionan que en los Estados Unidos la fertilización de plantaciones forestales era tan reciente, que para hacer recomendaciones de este tipo, debían basarse en experimentos realizados en Europa, donde la experiencia forestal era más antigua. Hoy en día, no se duda de que los árboles puedan crecer de esa manera y en esos sitios; sin embargo, se trata de maximizar su rendimiento, sea a través de buscar especies adaptadas a condiciones específicas, o de mejorar el medio en el que los árboles deben crecer a través de la aplicación de enmiendas. Surgen así dos corrientes de pensamiento distintas desde el punto de nutrición forestal: 1) El reciclaje de nutrimentos en bosques primarios y secundarios y 2) La fertilización de plantaciones forestales. Estos dos aspectos serán analizados en el presente trabajo. Algunos textos importantes sobre suelos forestales incluyen los escritos por Wilde (1958), Zöttl y Tschinkel (1971), Armson (1977), Cannon (1983), Jordan (1985), Prichett (1986), Binkley (1986), Salas (1987), Evans (1992), Fisher y Binkley (2000) y Hartemink (2003), los cuales abarcan más de cincuenta años de experiencias sobre el tema, principalmente en regiones templadas. El conocimiento de la fertilización forestal en regiones tropicales se desarrolla alrededor de la segunda mitad del siglo XX, tal cual mencionan Mustanoja y Leaf (1965) cuando de 1.215 citas bibliográficas consultadas, tan solo el 3% se referían a los trópicos; debe recordarse que en los trópicos la expansión de plantaciones forestales se inicia alrededor de 1950 (Evans 1992). En Centro América. la evolución del conocimiento tanto de la ciencia forestal como de la edafológica es relativamente reciente y ocurre solo en los últimos años del siglo XX (Alvarado, Campos y Herrera 1997); la relación entre la calidad del sitio, equivalente a capacidad de uso de la tierra en el área agrícola, y los factores ambientales que afectan el crecimiento de una especie de interés ecológico y forestal es igualmente reciente (Herrera y Alvarado 1998, Alvarado y Herrera 1998), y han servido para demostrar que, al contrario de lo que se pensaba en años anteriores, los suelos degradados, infértiles, poco profundos y mal drenados, no son en general, aptos para la producción forestal de alto rendimiento.
9 El aumento en el uso de fertilizantes en el sector forestal ocurre al cambiar el concepto de bosque como “cultivo extensivo” o reserva de materias primas, al concepto de “cultivos intensivos”, principalmente al incrementarse el área de plantaciones. Este cambio a su vez obedece, entre otras cosas a: 1) la necesidad de producir madera y pulpa bajo el concepto empresarial que obliga a obtener ganancias a corto y mediano plazo (Hallsworth1982; Camino 1998), 2) la necesidad de cubrir las áreas de vocación forestal (uso correcto del suelo) con árboles, preferiblemente a través de programas de secuestración de carbono que permitan rehabilitar el suelo, rejuvenecer la biodiversidad y protección las cuencas hidrográficas (Hartemink 2003) y 3) estimar el efecto que la contaminación ambiental tiene sobre el comportamiento de los suelos y las especies forestales, en particular de aquellas especies en peligro de extinción (Vanmechelen et al 1997). En este contexto la interacción agronomía/forestería adquiere una relevancia especial pues ambas disciplinas pueden beneficiarse mutuamente del conocimiento que por muchos años se desarrolló en forma separada, en particular sobre nutrición de especies perennes en agricultura y de crecimiento y adaptación de especies en el sector forestal. Como disciplinas emergentes, aparecen la agroforestería y la agroecología, todo dentro de un mundo cada vez más integrado en conocimiento y con una enorme producción de “literatura gris”, de difícil acceso. Durante los años en que no se presentó una demanda elevada de madera, su oferta y su producción, extraída del bosque natural, fue suficiente para llenar las necesidades de la población creciente. Hoy en día, la madera debe obtenerse de plantaciones y en períodos de tala más cortos que los naturales, por lo que cualquier técnica que permita reducir la permanencia del árbol en el campo es bienvenida, no solo para llenar la demanda por el producto, sino también para reducir la presión que pesa sobre el bosque natural que aún subsiste en parques nacionales y áreas privadas. La necesidad de contar con un trabajo que documente para diferentes tipos de especialistas la información disponible en aspectos agronómico, forestal, agroforestal, ecológico y de otras disciplinas, es cada vez más apremiante, debido principalmente al hecho de que los productores de madera (en cualquier tipo de sistema) deben maximizar los volúmenes de producción, reducir los turnos de corta y minimizar el deterioro ambiental. Además, se considera que la falta de dominio por un buen número de técnicos de los principios asociados a la práctica del manejo nutricional en ambos sectores, está retardando el empleo del uso de nutrimentos en plantaciones forestales, por lo que urge que se resuman las experiencias más significativas sobre el tema. En el presente documento, se trata de resumir la información disponible sobre nutrición y fertilización de especies forestales tropicales, con énfasis en la América Tropical. El tema se aborda entendiendo por nutrición mineral las necesidades y usos por las plantas de los elementos químicos básicos y por fertilización, el suministro de estos materiales a las plantas como fuentes de nutrimentos. Se asume que la mayoría de los lectores son profesionales en forestería, biología o agronomía y que por lo tanto ya han llevado cursos básicos sobre edafología y fertilidad de suelos. Por esta razón, no se mencionan aspectos específicos sobre estas materias, los cuales pueden consultarse en libros disponibles en varios idiomas. De la misma manera, tampoco se abordan principios de botánica sistemática ni de ecología general, pues se entiende que el lector maneja los conceptos de estas disciplinas, al menos en lo referente a nombres científicos, manejo forestal y etapas de sucesión.
10 Como es de esperar, la cantidad de información disponible sobre el tema, en su mayoría proviene de estudios no coordinados realizados en regiones tropicales muy variadas. Sin pretender que la información incluida obedezca a una búsqueda exhaustiva, los resultados que se discuten pretenden se ejemplos de situaciones relevantes al tema, en algunos casos recopilados por estudiantes a través de trabajos domiciliarios y de tesis de maestría y doctorado. A todos los que han permitido que este primer documento sea una realidad, se les extiende un abrazo y una disculpa por no mencionarlos uno a uno.
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2. CARACTERIZACIÓN DE LAS TIERRAS PARA USO FORESTAL Alfredo Alvarado y Bernal Herrera Resumen En este capítulo se discute la necesidad de escoger las tierras más apropiadas para realizar aprovechamientos forestales en término económicos rentables y sostenibles. Para ello, primero se mencionan los principios de ordenamiento territorial, marco dentro del cual debe ubicarse las áreas dedicadas a forestería y luego se discuten los principales sistemas de clasificación de suelos y tierras empleados en los trópicos. El índice de sitio se discute en primer lugar por ser la herramienta más empleada por los especialistas en forestería; en segundo lugar, se discuten los sistemas de clasificación de suelos y tierras empleados en agricultura, así como otros sistemas que pueden utilizarse para la mejor caracterización de los sitios que se desea aprovechar. Una vez discutidos los principales conceptos teóricos de cada sistema, se espera que el lector, con un poco de guía en el campo, esté en capacidad de distinguir entre las principales propiedades de cada sitio, las cuales ligadas a los requerimientos de cada especie forestal, presentados más adelante, permitirán decidir sobre las bondades de cada lugar para la especie que interesa.
1. Introducción Quizás el aspecto más importante que debe considerarse antes de realizar una inversión a largo plazo, caso del sector forestal, es escoger el sitio en el que se van a llevar a cabo las inversiones y la especie o procedencia apropiada. La escogencia de un buen terreno para establecer la plantación equivale a la escogencia de pareja de un ser humano para convivir por toda la vida (o una buena parte de ella), decisión crucial si se desea llegar a un final feliz. En términos de plantaciones forestales, la mala escogencia de la finca para la especie (o viceversa) que se desea aprovechar, conduce a costos de producción elevados y en muchos casos a cancelar la operación por malos resultados económicos debidos al pobre crecimiento de los árboles. No se debe olvidar que existe una relación estrecha entre las características bióticas de la especie forestal y las características bióticas y abióticas del sitio y que todas ellas deben analizarse con cuidado. Hasta hace pocos años (Laban 1981), el conocimiento de las técnicas para evaluar el potencial de las tierras para uso forestal era muy limitado, situación que ha cambiado para la mayoría de las especies forestales de mayor relevancia comercial, aunque no para las especies nativas. Al presente, el sistema más utilizado, y desarrollado por especialistas en forestería, para escoger las tierras más adecuadas para llevar a cabo una plantación es determinar el Índice de Sitio, basado en el crecimiento que tiene cada especie a diferentes edades y en varios lugares, unos mejores que otros. Otros métodos de clasificación empleados en ciencias agronómicas, también permiten identificar áreas con características similares que pueden utilizarse para fines específicos, tales como plantar una especie forestal con requerimientos ambientales específicos (Taxonomía de Suelos) o de estimar la posibilidad de que esta explotación tenga una mayor probabilidad de ser rentable o no (Clasificación de Tierras). A continuación se describen las tres metodologías de evaluación de “sitios o tierras”, a fin de que los posibles usuarios se familiaricen y puedan sacar ventaja de los conceptos principales de ellas.
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2. Papel de los bosques y plantaciones forestales en el ordenamiento del territorio Una de las principales acciones que deben tomarse en planes de desarrollo, consiste en delinear las características ambientales más relevantes del territorio, de manera que cada unidad de tierra se dedique al uso más apropiado y con ello disminuir su deterioro para lograr la sostenibilidad en el tiempo o viceversa. Así, se entiende que el sujeto de la planificación del uso de la tierra es el medio ambiente, definido como el conjunto de elementos naturales, los organismos vivos y la materia inerte que existen en la litosfera, hidrosfera y atmósfera terrestre, así como las interacciones que se dan entre los organismos y con la materia circundante (Lücke 1999). En él se pueden definir áreas silvestres (áreas de suelo y agua apenas tocados por el ser humano o que han sido abandonados y han vuelto a su estado natural), áreas protegidas (áreas silvestres a las que se les ha asignado alguna categoría de manejo tales como parques nacionales, reservas biológicas, zonas protectoras, reservas forestales, refugios de vida silvestre, áreas de recarga acuífera, entre otras y que cuentan con algún tipo de estatus legal de protección), áreas de conservación (agrupaciones geográficas administrativas de diferentes categorías de manejo incluyendo las zonas de amortiguamiento circundantes), así como áreas intervenidas por el hombre (entre ellas agrícolas, urbanas, forestales, etc.). Ordenamiento territorial significa disponer con orden o en orden los elementos constitutivos de un territorio, lo que implica orientar voluntariamente (de preferencia con criterio ecológico) la localización de las actividades económicas, en contraposición a su distribución espontánea o de acuerdo a las leyes de mercado. Su objetivo es el de organizar armónicamente el espacio terrestre con base en los recursos naturales, los usuarios y el espacio (Zinck 1996). El ordenamiento territorial es una política de Estado y un instrumento de planificación del desarrollo desde una perspectiva holística, prospectiva, democrática y participativa que permite la organización políticaadministrativa de una nación y la proyección espacial de las políticas sociales, económicas, ambientales y culturales de la sociedad (Lücke 1999). Planificar, hacer un plan o un proyecto de una acción, adquiere un sentido especial cuando se trata del recurso tierra, definido como un área de la superficie del planeta cuyas características abarcan aquellos atributos estables o predeciblemente cíclicos de la biosfera, verticalmente por encima y por debajo de esta área, incluidos los de la atmósfera, el suelo y la geología subyacente, población vegetal y animal, y los resultados de la actividad humana pasada y presente, en la medida en que estos atributos ejercen una influencia significativa sobre los usos presentes y futuros de la tierra por parte del hombre (Richters 1995). El concepto tierra comprende el ambiente físico (clima, relieve, suelo, hidrología, vegetación, etc.), así como las actividades humanas pasadas y actuales (relación ambiente físico y las actividades humanas). Aunque a menudo se confunden el concepto tierra con el de suelo, debe recordarse que el concepto suelo es mucho más restringido en acepción y se define como la capa más externa de la corteza terrestre (comúnmente no más de dos metros de espesor), considerada como un cuerpo natural, vivo, dinámico, compuesto de partículas minerales, materia orgánica y numerosas especies de microorganismos, sintetizado en un perfil con varios horizontes de diagnóstico.
13 La planificación del uso de la tierra (PLUT) es un instrumento cuya función es la de orientar a planificadores, autoridades políticas y facilitadores de procesos de desarrollo en su afán por lograr la utilización sostenible y la conservación de los recursos naturales (Müller 1999). Entendida como proceso, la PLUT tiende a ordenar objetivos y acciones en el tiempo y debe llevar al establecimiento de políticas y regulaciones (principalmente de tierras del Estado o baldías), basadas en la preocupación de mantener una base de recursos para el futuro. El término se ve restringido en superficie, cuando se delimita su utilización a los confines de una cuenca. La PLUT para una cuenca hidrográfica, se refiere a la planificación que se plantee para una cuenca definida como un área natural en la que el agua proveniente de la precipitación forma un curso principal, a menudo llamado río. La cuenca hidrográfica es la unidad fisiográfica conformada por el conjunto de los sistemas de cursos de agua definidos por el relieve. Los límites de la cuenca o “divisoria de aguas” se definen naturalmente y corresponden a las partes más altas del área que encierra a un río. El área así definida, constituye una unidad para el desarrollo y conservación de los recursos de agua, suelo, bosque y fauna y la gestión que realiza el hombre a nivel de cuenca, para el aprovechamiento, protección y conservación óptima y racional de los recursos naturales que ésta le ofrece, se conoce como manejo de la cuenca (Ramakrishna 1997). Con el fin de efectuar una PLUT congruente con las definiciones y postulados anteriormente mencionados, es necesario referirse al término capacidad de uso de la tierra, sinónimo de “capacidad de uso mayor de la tierra” (sensu Tosi 1985), el cual se refiere al uso más intensivo que una unidad de tierra puede soportar sin deterioro de su capacidad productiva y sin excluir usos de menor intensidad (Lücke 1999). Por uso potencial de la tierra, se entiende la combinación de la capacidad de uso de la tierra, cuando en adición se consideran factores económicos, sociales, culturales, institucionales, tecnológicos políticos y otros, los que pueden aumentar o disminuir su potencial (Lücke 1999). De cierta manera esta definición se asemeja a la de potencial ambiental o capacidad de los sistemas ambientales y su potencial para contribuir al desarrollo socioeconómico sin afectar el ambiente, evitando los efectos negativos sobre la sostenibilidad ecológica (Ramakrishna 1997). El impacto de la utilización de la tierra se usa para describir los cambios producidos por los sistemas socioeconómicos sobre el potencial ambiental, o sea, el grado de afectación de la sostenibilidad ecológica por las actividades de producción y/o consumo (Ramakrishna 1997). La sobre posición de los mapas (capas) de uso actual de la tierra y los de su capacidad de uso permite diferenciar las área de uso correcto (coincidencia entre el uso que se le da a la tierra y su capacidad de uso), así como las áreas subutilizadas (cuando el uso actual está por debajo de su capacidad como ocurre cuando se siembran árboles en zonas con potencial para cultivos) y sobreutilizadas (en Centroamérica principalmente cultivo de pastos en áreas para bosque o cultivos limpios desarrollados en áreas montañosas) (Vargas 1992). Al final de cuentas, se trata de “desarrollar sin destruir”, o sea lograr el “desarrollo sostenible”, empleando los recursos disponibles con cierto orden y criterios preferiblemente de consenso.
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3. El índice de sitio como herramienta para la escogencia de tierras en forestería 3.1 Importancia de la determinación de la calidad de sitio en el manejo forestal La Sociedad de Forestales Americanos (Society of American Foresters 1958), define “sitio” como: "un área considerada en términos de sus factores, con referencia a su capacidad de producir bosques u otra vegetación; lo que es la combinación de las condiciones bióticas, climáticas y edáficas de un área". El término "calidad de sitio", se utiliza para denotar la productividad relativa de un sitio para una especie forestal particular (FAO 1985), lo cual permite realizar clasificaciones según la calidad del terreno. Este concepto puede comprenderse aún mejor si se toma como ejemplo el sector agrícola, donde se clasifica el terreno según la productividad en términos del promedio anual obtenido por cultivo. En igual forma el silvicultor desea clasificar la producción de los rodales en términos del volumen de madera por unidad de superficie y en un período de tiempo determinado (Vincent 1980). La calidad de sitio, y por ende todas las implicaciones que conlleva respecto al manejo, tiene significado solamente con respecto a la especie o especies que puedan ser consideradas para el manejo de una determinada área; un sitio puede tener una excelente calidad de sitio para una especie (potencial productivo alto) pero muy pobre para otra (Clutter et al 1983). La relevancia de la determinación de la calidad de sitio en el contexto del manejo forestal radica en que el aumento de la población hace inaplazable la necesidad de estudiar y clasificar la calidad de las tierras para diferentes usos (Salas 1974). Desde el punto de vista del manejo forestal es importante realizar dichas actividades para lograr el objetivo de alcanzar la producción sostenida del bosque (Jadán 1972). Según se desprende de las definiciones de sitio y calidad de sitio, la calidad del terreno y el potencial productivo del sitio están determinados por variables ambientales. A estas variables se les denomina factores de sitio (Donoso 1981) o factores efectivos de sitio (Heiberg y White 1956). Dentro de este contexto, se pueden señalar los objetivos de la evaluación de la calidad de sitio (Vincent 1980): estimación del rendimiento global de las plantaciones forestales; planificación y ejecución de trabajos de investigación (ensayos de regímenes de aclareos y poda; estudios de costos de las faenas, etc.); programación y ejecución de trabajos de mantenimiento (limpias, aclareos, podas, etc.) de las plantaciones existentes; extrapolación o extensión de la clasificación de calidad de sitio a áreas aún sin plantar y selección de los mejores genotipos (especies y procedencias) para uno o más sitios en particular. Las prácticas de manejo tienen que estar estrechamente relacionadas al sitio (Davis 1966; Loetsch et al. 1973), debido a que la calidad de sitio tiene un significativo efecto sobre el "vuelo" propiamente (volumen producido, valor y clase de madera), así como en la planificación y ejecución de las actividades silviculturales (Tschinkel 1972). Existen ventajas en concentrar el manejo forestal intensivo en los sitios de mayor producción, las cuales según Carmean (1975) son: ? ?
Sitios de alto rendimiento producen una mayor cantidad y una mejor calidad de los productos (Carmean y Boyce 1974; citados por Carmean 1975). estos mismos sitios producen más rápidamente árboles de tamaño comercial, acortando las rotaciones y ayudando a minimizar el interés compuesto de la inversión.
15 ? ?
las especies de mayor valor comercial con frecuencia requieren buenos sitios para su desarrollo. los sitios de alto rendimiento pueden responder mejor a las prácticas silviculturales intensivas, como pueden ser la fertilización, raleos y sistemas de drenaje.
Bajo condiciones económicas dadas, los sitios buenos responden y justifican un manejo más intensivo para la producción de madera que los sitios de baja producción, y por el contrario, sitios pobres pueden justificar solamente un manejo extensivo (Davis 1966; Auten 1945; citado por Ortega 1986). 3.2 Métodos de evaluación de la calidad de sitio en rodales coetáneos Existen diferentes formas de clasificar los métodos de evaluación de la calidad de sitio, de acuerdo al criterio que se utilice para su estimación. En general, la tendencia entre los investigadores es seguir: criterios ecológicos, dasométricos y aspectos florísticos (Herrera 1993). Los criterios ecológicos incluyen elementos del clima, la topografía y del suelo, especialmente los correlacionados con el crecimiento de los árboles. Los criterios dasométricos, involucran el estudio de la producción de masas forestales, relacionando con éstas últimas el desarrollo y evolución de las características métricas estrechamente ligadas con el volumen maderable. El aspecto florístico, tiene como punto de partida el estudio fitosociológico del medio donde se estableció el rodal (Herrera 1993). A partir de estos criterios es posible entonces clasificar los métodos para la estimación de la calidad de sitio en métodos directos y métodos indirectos (Rennie 1963; Carmean 1975; Clutter et al 1983) (Figura 1).
3.2.1 Métodos directos Los métodos directos para la evaluación de sitios son aquellos que requieren la existencia actual o pasada de la (s) especie (s) de interés, y sus pertinentes mediciones (Clutter et al 1983). Según estos autores, la estimación de la calidad de sitio puede realizarse en una forma directa por medio de los siguientes métodos: ? ? ?
Estimación a partir de registros históricos del rendimiento. Estimación con base en datos del volumen del rodal. Estimación a partir de datos de la altura del rodal.
3.2.1.1 Estimación de la calidad de sitio a partir de datos históricos del rendimiento: Este método parte del mismo principio de evaluación de la calidad de las tierras utilizado en la agricultura, y que se basa en el promedio de los rendimientos previos a la cosecha obtenidos en un campo determinado (por ejemplo toneladas de maíz por hectárea/unidad de tiempo) (Clutter et al 1983). Existen pocas áreas en el mundo donde tales estimaciones pueden ser aplicadas con éxito hoy en día, ya que los bosques se aprovechan intensamente y en consecuencia sus rendimientos son más afectados por las variaciones del rodal y el manejo, y la composición de especies, que por las diferencias en la calidad de sitio. 3.2.1.2 Estimación de la calidad de sitio con base en datos del volumen del rodal: Cuando se trata de rodales coetáneos, es posible obtener información de la calidad de las tierras a partir de la relación volumen - edad. Así, la medida de la calidad se expresa como el volumen (por unidad de superficie) a una edad particular (Mader 1973; citado por Vincent 1980; Clutter et al 1983). En bosques donde se aplique un manejo silvicultural
16 consistente, es posible usar la información del volumen como indicador de la calidad de sitio. Los dos métodos señalados, están supeditados a los datos del volumen para la estimación de la calidad de sitio, el cual presenta contrariedades importantes, al verse afectado por los siguientes factores (Vincent 1980; Clutter et al 1983; Davis 1966): densidad, edad y turno, prácticas culturales (raleos y rendimientos parciales), composición de especies (en el caso de bosques naturales), aspectos patológicos y factores genéticos (variedades, razas, ecotipos, etc.). Tales factores, limitan la aplicación de estos métodos (aunque los dos últimos afectan cualquier método), a pesar de que son considerados los más indicados y precisos (Clutter et al 1983). Además debe agregarse que el cálculo del volumen del vuelo de una masa forestal, es una operación de campo laboriosa, compleja, costosa y que demanda mucho tiempo (Davis 1966; Carpenter 1964; citado por Pulido 1971). 3.2.1.3 Estimación a partir de datos de la altura del rodal: De todas las mediciones que han sido evaluadas en rodales coetáneos, la altura de los árboles se identifica como el indicador más práctico, útil y consistente de la calidad de sitio (Davis 1966). Lo anterior se debe a que el crecimiento en altura es menos influenciado por la densidad del rodal que, por ejemplo, el crecimiento diamétrico, el cual está fuertemente correlacionado con la densidad del rodal y los tratamientos silviculturales (Davis 1966; Donoso 1981). Además, el crecimiento en altura está muy correlacionado con el crecimiento en volumen, cuando las variaciones en altura y en volumen obedecen a cambios de los factores de sitio (Davis 1966; Vincent 1975; Donoso 1981; Clutter et al 1983). Uno de los índices más citados en la literatura es el denominado índice de sitio, que se define como el promedio de la altura de los árboles dominantes o los dominantes y los codominantes de un rodal coetáneo a una edad específica, comúnmente llamada edad base o edad índice (Hägglund 1981). En su revisión sobre el tema, este último autor, señala que el índice de sitio es la expresión más comúnmente utilizada a nivel mundial para determinar la capacidad productiva de un sitio forestal. La mayoría de los métodos de estimación de la calidad de sitio basados en la altura involucran el uso de las curvas de índice de sitio. Estas son simplemente una familia de patrones gráficos de desarrollo en altura, con números asociados para propósitos de clasificación (Clutter et al 1983). Ortega y Montero (1988) señalan que dichas curvas han sido y son ampliamente utilizadas tanto por su fácil interpretación y alta significancia productiva; así como por su utilidad práctica. Los criterios para la elección de los árboles en los que se medirá la altura son variables y han evolucionado desde los primeros trabajos realizados (Ortega y Montero 1988). En general, las alturas que han sido más frecuentemente utilizadas en los estudios de calidad de sitio mediante índices son: altura media de todos los árboles, altura dominante y altura media de árboles dominantes y codominantes Altura media de todos los árboles: La altura media de los árboles, corresponde al promedio de la altura del total de individuos que componen la muestra. Las ventajas de utilizar la altura media son las siguientes (Ortega y Montero 1988): es de fácil medición y la transformación de la altura media a altura dominante es relativamente simple, pues ambas están muy correlacionadas. Sus principales desventajas, según los mismos autores son: en rodales muy densos la altura media se ve más afectada que la dominante (Baker 1950; Daniel et al 1979; Ortega y Montero 1988); es sensible a los raleos por lo bajo, los cuales
17 producen un mayor desarrollo de la altura (Clutter et al 1983; Ortega y Montero 1988) y consume más cantidad de tiempo medir la totalidad de las alturas
Indirectos
Directos
E xis t encia act u alo pas ada de la (s ) es pecie (s )de int er és
Registros históricos del rodal
Datos volumen del rodal
Datos de altura del rodal
No r eq u ier en la pres encia o de r egis t r os de la (s )es pecie (s )de int er és
Relaciones entre especies del dosel superior
Características vegetación (plantas indicadoras)
Factores ambientales
Altura dominante Índice de sitio
Figura 1. Métodos para estimar la capacidad productiva del sitio (tomado de Carmean 1975 y Clutter et. al. 1983)
Altura dominante: La altura dominante corresponde al promedio de la altura de los árboles más altos o más gruesos por unidad de superficie (Baker 1950; Vincent 1975; Alder 1980). Esta altura presenta la ventaja de ser menos sensible tanto a cualquier tratamiento silvícola; así como a la historia de la competencia en el rodal (Baker 1950; Daniel et al 1979; Smith 1986; Ortega y Montero 1988). Se ha encontrado que este parámetro presenta una alta correlación con otros indicadores de la productividad del rodal (Spurr y Barnes 1980), aunque en contraposición, se señalan las siguientes desventajas (Ortega y Montero 1988): los árboles dominantes no son los mismos en cada momento del turno, al menos en las primeras edades de la masa, aunque posiblemente por un lapso muy corto del desarrollo y que estos árboles, en algunas ocasiones pueden representar excepciones desde la perspectiva del origen genético de los individuos o las condiciones del micrositio, que pueden resultar no representativas de la calidad de sitio. Altura media de árboles dominantes y codominantes: Según Vincent (1980), es la altura promedio de los árboles dominantes y co-dominantes. Esta altura presenta el inconveniente
18 de que puede estar influenciada por la densidad, pues los árboles codominantes son más afectados por la competencia de los árboles más altos, pese a no afecta el crecimiento en altura en forma significativa (Vincent 1975).
3.2.2 Métodos indirectos A diferencia de los métodos directos, las formas de estimación indirecta no requieren de registros de mediciones acerca del rodal donde se va a determinar la calidad de sitio (Clutter et al 1983). Varios autores (Rennie 1963; Carmean 1975; Clutter et al (1983) citan dentro de estos métodos los siguientes: ? ? ?
Estimación a partir de relaciones entre especies del dosel superior. Estimación a partir de las características de la vegetación menor. Estimación a partir de factores edáficos, topográficos y climáticos.
Dado que la estimación de la productividad ha sido de mucha más utilidad práctica en nuestro medio, este será desarrollado con mayor detalle. 3.2.2.1 Estimación a partir de relaciones entre especies del dosel superior: Este método, se aplicó inicialmente en Carolina del Norte (EEUU) en el año 1948, para evaluar la calidad de un sitio en ausencia de la especie de interés (Carmean 1975; Clutter et al 1983). En estos casos, donde se encuentren árboles dominantes y codominantes de otra especie, pueden ejecutarse algunas medidas sobre esta vegetación para evaluar la calidad de sitio de la especie de interés. Estas comparaciones son útiles cuando se presentan áreas donde el suelo y el sitio son muy heterogéneos (Carmean 1975). El uso de esta técnica depende del conocimiento de la relación entre el patrón de crecimiento de la especie de interés y el patrón de crecimiento de las especies presentes en el área y con las cuales se va a trabajar (Clutter et al 1983). Este método se emplea comúnmente para relacionar los índices de sitio de dos especies, aunque ha sido aplicado para obtener relaciones entre varias especies (Olson y DellaBianca 1959; citados por Clutter et al 1983). 3.2.2.2 Estimación a partir de las características de la vegetación menor: La calidad de sitio puede ser determinada mediante las diversas especies que se pueden encontrar en el bosque, quienes por su presencia, abundancia y tamaño relativo, reflejan la naturaleza del ecosistema del cual forman parte (Spurr 1964). Tanto las especies arbóreas como las del sotobosque sirven para este propósito. Dentro de las ventajas que presentan los árboles para la determinación de la calidad de sitio se citan: tienen vida prolongada, son de fácil identificación en todas las estaciones del año y algunas especies tienen una amplitud ecológica tan estrecha que su presencia es indicativa de un sitio particular (Ortega y Montero 1988). Estos autores señalan, que las especies del sotobosque, por su parte, a pesar de que son más propensas a estar influidas por la densidad, la historia pasada y la composición del bosque -en mayor grado que las especies arbóreas-, en muchos casos, tienen una tolerancia ecológica más restringida y pueden ser más útiles como indicadores vegetales. 3.2.2.3 Estimación de la calidad de sitio a partir de factores climáticos, topográficos y edáficos: Existen algunas situaciones en que la vegetación no puede ser usada como indicador de la calidad de sitio o de la productividad forestal, como es el caso de áreas deforestadas, intervenidas por faenas agrícolas, forestales o ganaderas u otro tipo (Spurr 1964). En estos casos se puede efectuar un análisis de los factores del medio ambiente
19 físico que influyen en el área (Donoso 1981), para luego relacionar el crecimiento del árbol con dichos factores del medio y así predecir la calidad de sitio en forma indirecta (Clutter et al 1988). Cualquier factor del medio ambiente, simple o combinado, de cualesquiera de todos los factores climáticos y edáficos (también topográficos), puede ser usado como un índice de la calidad de sitio, siempre y cuando sea útil, su medición sencilla y económica y además estar altamente correlacionado con la productividad del bosque (Spurr y Barnes 1980). Los factores ambientales más útiles para los propósitos de los índices de sitio, según el concepto de la ley del mínimo, son aquellos que están poco disponibles para satisfacer la demanda de los árboles del bosque, de tal forma que pequeños cambios en el suministro del factor, resulta en cambios que posibles de medir en el crecimiento de los árboles (Spurr y Barnes 1980). Dada la diversidad de los factores ambientales que interactúan con el bosque, y el diferente efecto que cada uno puede ejercer sobre el "sitio" y su calidad, se consideran dos grupos generales -y sus combinaciones- a través de los cuales se puede realizar las valoraciones de la calidad de sitio: evaluación a partir del clima y evaluación a partir de factores topográficos y edáficos. Es importante señalar que las evaluaciones mencionadas anteriormente, tienen como objetivo la estimación del índice de sitio, relacionando la altura dominante a una edad dada (u otro índice dasométrico) y los factores ambientales; lo cual permite estimar el índice de sitio en ausencia de la población. 3.2.2.4 Evaluación de la calidad del sitio a partir del clima: El crecimiento de los árboles está fuertemente relacionado con los factores climáticos que conforman su medio ambiente, hecho poco utilizado como indicadores de la calidad de sitio (Donoso 1981). A pesar de que el clima puede variar localmente en forma significativa de un lugar a otro, ha sido difícil obtener correlaciones aceptables entre el clima y el crecimiento de los árboles (Pulido 1971). Según Vanclay (1994) la mayor parte de los estudios que emplean sólo factores climáticos para determinar la calidad de sitio a través de índices, han sido desarrollados a nivel regional o mundial y como lo señala Myssonen (1971; citado por Donoso 1981), un índice basado sólo en factores climáticos, no es lo suficientemente preciso como para determinar la calidad de los sitios en áreas relativamente pequeñas. Probablemente debido a las razones anteriores, es común encontrar en algunos estudios, la integración de las variables climáticas en los modelos de predicción junto con factores edáficos y topográficos (e.g. Navarro 1987; Campos 1990). En Costa Rica, Navarro (1987) ajustó un modelo de predicción del índice de sitio para la especie Bombacopsis quinatum, donde el crecimiento de la misma se asocia con la precipitación media anual (r = 0,46) y el número de meses secos (r = 0,51); mientras que el número de meses muy secos (i.e. precipitación < 30 mm) afecta negativamente el crecimiento de la misma (r = -0,48) al igual que el porcentaje de pendiente (r = -0,56). 3.2.2.5 Evaluación de la calidad del sitio a partir de factores topográficos y edáficos: La razón de las técnicas de evaluación del sitio a través de las características del suelo fue dada por Coile (1952a, citado por Rodríguez 1976) en términos de que "si todos los terrenos forestales estuvieran cubiertos por vuelos de densidad normal, de edad suficiente, como para que todo el suelo y la parte superior del substrato hubieran afectado su crecimiento, habría poca necesidad de estudiar la relación entre las propiedades del suelo y
20 el crecimiento, ya que el volumen de madera por unidad de área a una edad dada, sería una medida directa de la productividad". Como principales ventajas de las evaluaciones del sitio a partir de factores del suelo se consideran que muchos de los factores son fáciles de medir y pueden cuantificarse (Salas 1974) y el hecho de que existe dependencia (al igual que en el caso de variables climáticas) entre las medidas del suelo y el vuelo del rodal (Davis 1966). La determinación indirecta de la calidad de sitio a partir de factores edáficos y topográficos, ha tenido básicamente dos enfoques metodológicos. El primero, se ha desarrollado a partir de factores individuales del suelo (propiedades físicas y químicas; y características del relieve). Este se conoce como estudios factoriales de la productividad del sitio (Duane 1983) y como evaluaciones sitio-suelo (Carmean 1975). El segundo enfoque, consiste en desarrollar modelos de predicción de la calidad de sitio, utilizando series de suelo (Duane 1983) o unidades de suelo (Carmean 1975). En ambos casos, los modelos de predicción de la calidad de sitio se han desarrollado utilizando como variable dependiente la altura del árbol o el índice de sitio. Este último presenta la ventaja sobre la altura, que descuenta el efecto de la edad. Como variables explicativas ambos enfoques han utilizado la edad y los factores individuales del suelo o las series de suelo, según la metodología de que se trate. Este enfoque es útil en áreas donde se presentan las siguientes condiciones (Carmean 1975): La calidad de sitio, el suelo y las condiciones del rodal son extremadamente variables y los rodales no presentan las características necesarias para identificar la calidad de sitio por los métodos directos tradicionales. Los rodales pueden ser discetáneos, muy jóvenes o fuertemente intervenidos; además pueden presentar pocos árboles para las medidas requeridas de altura y edad. La precisión de estos estudios, está en función de los siguientes elementos (Carmean 1975): áreas con un tamaño adecuado, de tal forma que las condiciones de suelo, topografía y clima estén bien representadas; las muestras deberán de representar todo el rango (incluyendo las condiciones menos comunes o extremas) de variación en lo que se refiere al índice de sitio, suelo, topografía y clima presentes en el área y selección adecuada de las variables que integrarán el modelo final.
4. Algunos resultados de estudios sobre relaciones entre el índice de sitio y las variables ambientales En bosques coetáneos de los EEUU se han realizado estudios sobre las relaciones entre los factores individuales del suelo y la productividad de un determinado rodal, demostrando que las características que frecuentemente explican la variación asociada (variación explicada) y que se relacionan con la calidad de sitio son: la profundidad del suelo y la textura del subsuelo, propiedades que influyen sobre la cantidad y calidad del espacio disponible para las raíces de los árboles (Coile 1938; citado por Donoso 1981). La profundidad y distribución de las raíces de los árboles en el suelo se afecta considerablemente por la humedad, el drenaje y la aireación del suelo, por lo que estos factores deben de ser considerados (Donoso 1981; Ralston y Carmean s.f.; citados por Pritchett 1986). La permeabilidad del suelo, la profundidad de la capa de agua, los nutrimentos del suelo, la textura, la profundidad efectiva, el pH, la materia orgánica, la pedregosidad, la resistencia del suelo a la erosión, han sido evaluados solos o combinados con otros factores catalogados como determinantes del índice de sitio (Salas 1987).
21 El aspecto y la posición de la parcela en la pendiente están frecuentemente asociados con el índice de sitio; donde los estudios más exitosos logran explicar entre un 65 y un 85 por ciento de la variación de la altura o el índice de sitio (Carmean 1975). En Colombia, Tschinkel (1972), utilizó dos variables: código topográfico y grado de pendiente, para predecir la calidad de sitio en Cupressus lusitanica; obteniendo una bondad de ajuste del 72 por ciento y un error estándar asociado de 1.9 m. En Guanacaste, Costa Rica, Vásquez y Ugalde (1994) encontraron que para la especie Gmelina arborea los factores que determinan la calidad de sitio son la elevación sobre el nivel del mar (r = -0,66), la posición topográfica (r = 0,60), el efecto del viento (-0,52), el contenido de calcio en el primer horizonte (r = 0,49) y el contenido de magnesio en el primer horizonte (r = 0,47). Una vez realizado el análisis de regresión múltiple, se determinó que del total de la variación asociada al sitio, un 48 por ciento de la misma era posible explicarla utilizando la posición topográfica y el efecto del viento. Estudios sobre los factores edáficos que afectan el crecimiento de Gmelina arborea llevados a cabo en la zona del Atlántico Norte de Costa Rica (Stuhrmann et al 1994), reportan que el grosor del horizonte A, la disponibilidad del potasio, la densidad de partículas y el porcentaje de saturación de aluminio, son las variables que mayor afectan el crecimiento en altura de dicha especie. Las tres primeras variables explican hasta un 91 por ciento de la variación asociada con el incremento en altura. En plantaciones forestales de Gmelina arborea y Cordia alliodora a los 2 años de edad, ubicadas en la Región Huetar Norte de Costa Rica, se encontró que cuanto el grado de pendiente es mayor (en el caso de G. arborea si sobrepasa los 8°), se presenta una importante disminución en el incremento en altura; obteniendo coeficientes de correlación entre la pendiente y el crecimiento de 0,52 para G. arborea y de -0.68 para C. alliodora (Zech 1994). Este último autor señala que otros factores determinantes en el crecimiento de estas especies son: la compactación superficial (aumento en los valores de la densidad de partículas del suelo), la distancia de la cima, la forma del terreno (en terrenos de forma convexa el crecimiento fue pobre, mientras que en terrenos de forma cóncava y lineal, el crecimiento fue mejor), el grosor del horizonte superficial y la intensidad del uso anterior del sitio reforestado. Bergmann et al. (1994), en plantaciones de 2,5 años de edad de Cordia alliodora en el Atlántico norte de Costa Rica, encontraron que esta especie demanda cantidades importantes de macronutrimentos. Señalan que los principales factores que determinan el crecimiento de la especie son el grosor del horizonte A, la reserva de potasio a 30 cm de profundidad, la densidad de partículas y las reservas de fósforo disponible. Estos factores explican un 71 por ciento de la variación asociada con el incremento en altura. Giraldo et al (1980), en un estudio llevado a cabo en Antioquía, Colombia; detectaron en plantaciones de café en asocio con regeneración natural de Cordia alliodora, con edades que oscilan entre los 16 y 46 años, que las únicas propiedades químicas correlacionadas significativamente con el índice de sitio fueron el pH y la capacidad de intercambio catiónico. Ajustando estas variables utilizando como modelo la función gama, lograron explicar cerca de un 75 por ciento de la variabilidad asociada con el índice de sitio. Otros estudios sobre el tema (Giraldo, del Valle y Escobar 1980, Vásquez y Ugalde 1994, Vallejos 1996, Montero 1999), demuestran que las variables ambientales (p.e. precipitación, temperatura, viento, pendiente, drenaje, fertilidad y profundidad del suelo)
22 que correlacionan con el índice de sitio a una determinada edad, para cada especie, son dependientes del número de parcelas de medición consideradas en la determinación de la correlación. En algunos casos, por ejemplo la posición de la plantación en el relieve, normalmente considerada como “distancia de la cima”, pueden presentar situaciones discrepantes. Para el caso de la teca en Guanacaste, Costa Rica (Vallejos 1996 y Montero 1999) se encontró que el crecimiento de los árboles se ve severamente afectado por el fuerte viento de la región cuando esta se planta en las cimas (Figura 2), mientras que Zech (1994) demostró que en la Zona Norte del país, donde los suelos más ácidos ocupan la parte media y erosionada de la pendiente, estas posiciones son las que impiden en mayor grado el desarrollo de la teca y Zech y Drechsel (1991) mencionan que en Liberia, África, la misma especie crece mejor en la parte media de la pendiente donde no se presentan condiciones hidromórficas ni suelos poco profundos. Para el caso del ciprés, en Colombia, se mencionan rodales tres veces más altos en las partes bajas del relieve, que en las divisorias de la región montañosa (Zott y Tschinkel 1971).
Figura 2. Efecto de “bandera” en árboles nativos y daño de copa en árboles de teca por efecto de vientos fuertes en Guanacaste, Costa Rica.
Entre otros, el método de correlacionar variables ambientales con el índice de sitio representa una de las posibilidades para determinar la relación que existe entre el crecimiento de la plantación y los factores ambientales que lo afectan. De la experiencia adquirida en Centro América (Herrera y Alvarado 1998), puede concluirse que las variables ambientales de orden físico son las que con más frecuencia determinan el índice de sitio. Cuando la población de parcelas empleadas para determinarlo es muy pequeña o son muy diferentes, es difícil encontrar una buena correlación entre las variables ambientales y el crecimiento de la población. En general, por este método se obtienen valores de r2 inferiores a 0.5.
23 Comúnmente, la relación entre la altura (H, m) de los árboles dominantes y el recíproco de la edad de la plantación (1/E, años) se aproximan a una línea recta tipo H = a + b (1/E), aunque también es común relacionar la altura dominante con el inverso de la edad, utilizando un modelo logarítmico tipo ln H = a + b (1/E). De esta manera, el índice de sitio (IS) puede calcularse para una edad determinada (por ejemplo 10 años), de la siguiente manera: ln IS10 = log H – a (1/10 – 1/E) Si se escoge una edad cualquiera, por ejemplo 10 años, el índice de sitio de base 10 (IS10) puede correlacionarse con otras variables ambientales (X) para determinar los factores que mejor explican, positiva o negativamente, el crecimiento de la especie en un sitio o región, a través de modelos matemáticos como los siguientes (Giraldo, del Valle y Escobar 1980):
Nombre Modelo
Modelo linealizado
1.
Lineal
IS = Bo + B1X
IS = Bo + B1X
2.
Logarítmico
IS = BoXB1
Ln IS = ln Bo + B1 ln X
3.
Geométrico
IS = BoB1X
Ln IS = ln Bo + X ln B1
4.
Cuadrático
IS = Bo + B1X + B2X2
Ln IS = ln Bo + ln B1X + lnB2X2
5.
Gamma
IS = BoXB1 e-B2X
Ln IS = ln Bo + B1lnX – B2X ln e
En la Figura 3 se presenta la relación de índice de sitio para el pochote (Bombacopsis quinatum) y la teca (Tectona grandis) definiéndose los sitios marginales, bajos, medios, altos y excelentes, según el crecimiento normal de las especies, todo en función de la altura de los árboles dominantes o codominantes (Montero 1999). En Costa Rica, se han utilizado modelos de regresión múltiple del tipo IS = Bo + B1X1 + B2X2 … + BnXn para correlacionar variables edáficas con el índice de sitio, de la siguiente manera: IS10 melina = 41 – 3.1 Da + 2.5 UA + 0.3Epi + 3 Dic IS10 laurel = 7.1 – 9.2 Da + 0.43 UA + 0.4 Epi +0.47 Dic + 0.11 Pen IS10 teca = 2.2 + 0.01 PPT + 0.18 Ca IS10 teca = 109.416 – 1.709 DEFHID + 1.095 PPT – 3.211 TMA IS10 pochote = 14.8 – 2.4 Vi + 0.36 Mg En donde Da = densidad aparente, UA = años de uso anterior del terreno, Epi = grosor del epipedón (capa superior del suelo), Dic = distancia de la cima, Pen = pendiente del terreno, Vi = velocidad del viento. PPT = precipitación, Ca = contenido de calcio
24 intercambiable y Mg = contenido de magnesio intercambiable, DEFHID = número de meses secos, TMA = temperatura media anual en °C. Como ejemplo, para el caso de la teca, puede inferirse que entre más Ca disponible en el suelo, o menos Al intercambiable haya, mejor es el crecimiento de la plantación, la cual también se vería favorecida por un aumento de la precipitación pluvial y valores de temperatura menores a la media de la región en que se generaron las ecuaciones anteriormente mencionadas. Se considera que sitios en los cuales además de la época seca normal, se puede presentar un veranillo o canícula que promueva la caída de las hojas por segunda vez en el año, no son favorables para plantar la teca (Drechsel y Zech 1994), de la misma manera que deben evitarse sitios en los cuales dominen los Vertisoles en los que se presentan condiciones prolongadas de encharcamiento y resquebrajamiento y los Entisoles poco profundos o arenosos, en los cuales se ve afectado el crecimiento radical y se presentan con frecuencia deficiencias de N, P y Mn (Drechsel, Schmall y Zech 1989).
Excelente
Alto
B. quinata Medio Bajo Marginal
Excelente Alto
T. grandis Medio Bajo
Marginal
Figura 3. Ubicación de parcelas de observación de Bombacopsis quinata y Tectona grandis con base a la altura dominante (m) con las curvas que definen 5 clases de sitio en Costa Rica (tomado de Montero 1999).
25
5. Determinación del índice de sitio La calidad de un sitio para plantar una especie determinada también puede calcularse en forma manual, utilizando tablas apropiadas (Zech 1994 y Vásquez y Ugalde 1994). En primer lugar, debe estimarse los requerimientos ambientales de cada especie (Cuadro 2), de manera que puedan codificarse estos valores (Cuadro 3) para luego emplear los valores del Cuadro 4 y tomar la decisión de que especie plantar. Cuadro 2. Requerimientos ambientales del pochote (Bombacopsis quinatum), la teca (Tectona grandis), la melina (Gmelina arborea) y el pino (Pinus caribaea) bajo condiciones de Guanacaste, Costa Rica (tomado de Vásquez y Ugalde 1994). Factor ambiental Precipitación Viento Meses secos (9 90 >8
>60
75 >10 >6 700 500-700 24 Teca 1 Pino = Pinus caribaea var hondurensis, Amarillón = Terminalia amazonia, Gavilán = Albizia guachepele, Cocobolo = Diphysa rubinoides, Melina = Gmelina arborea, Gallinazo = Schizolobium parahybum, Mangium = Acacia mangium, Deglupta = Eucalyptus deglupta, Pochote = Bombacopsis quinatum, Teca = Tectona grandis
26 A manera de ejemplo en el Cuadro 5 se presentan las características de un sitio particular con su correspondiente codificación, el cual arroja una sumatoria de 24 puntos, valor que referido al Cuadro 4 permite concluir que en ese sitio pueden plantarse con un alto grado de éxito las especies pochote, gallinazo y teca, pero no así las otras especies mencionadas en el mismo Cuadro. Cuadro 5. Codificación y puntaje total de un sitio particular para reforestación en Costa Rica. Parámetro Pendiente (%) Profundidad del suelo (cm) Suma de bases (cmol (+) L-1) Posición del sitio en la ladera Viento Indicadores de calidad de sitio Precipitación (mm) Años de uso anterior Altitud (msnm) Índice de sitio (suma de valores)
Valor real 10 >120 10 Parte media Poco Malezas hoja ancha 1600 4 350
Valor codificado 3 3 2 2 3 3 2 3 3 24
El modelo aditivo anteriormente mencionado tiene algunas limitaciones importantes y según Udawatta y Henderson (2003), el grado de suficiencia de un ecosistema representado por un indicador (p.e., Índice de Sitio) puede calcularse mejor utilizando métodos multiplicativos o geométricos. Las interacciones entre las propiedades comparadas no se contemplan en el modelo aditivo, mientras que si son consideradas en los modelos multiplicativos y geométricos. La combinación geométrica le da el mismo peso a todas las suficiencias, de manera que no contempla el principio del factor individual más limitante, también conocido como la ley del mínimo de Liebig. En contraste, el enfoque multiplicativo le da mayor peso a los factores más limitantes y por lo tanto permite obtener un valor final inferior al de algunas suficiencias individuales, hecho reconocido en el sector forestal años atrás (Storie 1970).
6. Otros factores relacionados con el índice de sitio En sitios considerados como “malos” o poco fértiles, o sea bajos en P, K. Ca, Mg o la suma de los elementos mencionados (Huston 1980), el número de especies del bosque secundario por unidad de superficie de terreno se eleva, quizás como una respuesta de la naturaleza para colonizar un medio en el cual solo algunas de esas especies podrán surgir. El mismo autor (Huston 1997), menciona que la diversidad de plantas es baja en suelos poco fértiles, aumenta conforme mejora la fertilidad y vuelve a disminuir cuando el suelo tienen una fertilidad alta; según esta hipótesis, pocas especies pueden sobrevivir en condiciones extremas, se diversifican cuando la fertilidad del suelo es media y se reduce cuando algunas especies calificadas tienden a dominar el sitio de fertilidad elevada (Clark 2002). Según menciona Davey (1995), como consecuencia de la baja fertilidad natural del ecosistema, también se ha encontrado que la respuesta a la micorrización en sitios malos es mucho mayor que la que ocurre en sitios medios y buenos, ya que los árboles pueden absorber mayores cantidades de P a través de la micorriza en la primera situación (Figura 4). Este fenómeno puede atribuirse a que el hongo es capaz de obtener nutrimentos directamente de la superficie de los residuos en descomposición, evitando el mecanismo de fijación de los mismos en el suelo (Jordan 1981); sin embargo este tipo de
27 actividad ha sido criticado pues sugiere que el hongo es el único o más importante mecanismo en la descomposición de los residuos y también porque en adición a la descomposición de los residuos, el hongo incorpora gran cantidad de esos nutrimentos en la biomasa microbial y por lo tanto no los deja de inmediato a disposición de los árboles.
Figura 4. Respuesta a la micorrización en plantaciones forestales según la fertilidad natural del sitio (tomado de Davey 1995).
Es importante mencionar que la necesidad de aplicar micorrizas al suelo al inicio de la plantación con especies nativas es mínima, pues la presencia de esporas de hongos en el ecosistema suelo, después de largos períodos de uso en otras actividades, sigue siendo alta (Rojas 1992; Fisher et al. 1994; Johnson y Wedin 1997). Sin embargo, cuando se introducen especies nuevas a un medio degradado, el chance de respuesta a la micorrización es elevado, como ocurrió con Pinus caribaea en Costa Rica (Vega 1964), situación que también es frecuente a nivel de vivero, donde el medio se esteriliza para evitar problemas de enfermedades en las plántulas. En el caso de que se requiera adicionar inoculante a base de micorrizas, debe tenerse en cuenta lo siguiente (Marx, Marrs y Cordell 2002): ? ? ? ? ? ? ?
Que el producto esté certificado, en el sentido de contener un número suficiente de propágalos con capacidad de infectar las raíces de la especie que lo requiera Contener una mezcla de especie de hongos que se adapten a variadas condiciones de suelo, tales como pH Causar un efecto positivo sobre la sobrevivencia, crecimiento y vigor de las plántulas Una vida media larga bajo condiciones de almacenamiento adecuadas Estar certificado de no contener otros organismos dañinos Ser compatible con otros productos que formen parte de la formulación De costo asequible y de fácil utilización
En la Figura 5 puede observarse el porcentaje de infección con micorrizas y el número de esporas en suelos ácidos (Ultisoles y Alfisoles) y en otros suelos de 41 plantaciones de teca en Costa Rica, notándose que en sitios con crecimiento pobre de la teca (bajos en
28 bases y altos en saturación de aluminio), el proceso de micorrización se ve severamente afectado (Alvarado et al. 2004). En invernadero, el crecimiento de Frankia en raíces de Alnus glutinosa (Figura 6), también se ve severamente disminuido cuando el pH del suelo es inferior a 5.5 (Griffiths y McCormick 1984). Infección (% )
Esporas (#)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 A luviales
O tros
A lfisoles/Ultisoles
Tipos de suelos
Figura 5. Variación del contenido de esporas en suelos aluviales, Ultisoles, Alfisoles y otros y del porcentaje de infección en la raíz en 41 plantaciones de teca en Costa Rica (tomado de Alvarado et al. 2004).
Figura 6. Masas de nódulos de Frankia spp. en árboles de jaúl (Alnus acuminata) creciendo en Andisoles de La Nubes de Coronado, Costa Rica.
7. Caracterización general de suelos y tierras A diferencia del caso forestal, en agricultura convencional los suelos se clasifican no por el rendimiento que puede obtenerse de los cultivos que en él prosperen, sino por sus características (presencia de acumulaciones de arcilla, saturación de bases, grado de desarrollo, etc.). Cuando se combinan el factor suelo con la pendiente, el clima, y a veces factores socio-económicos, los sistemas se consideran como de “clasificación de tierras”. El conocimiento de los sistemas de clasificación de suelos y tierras, se asocia a ciertas características de manejo de plantaciones, por lo que a continuación se incluye una descripción somera de los principales sistemas de clasificación en boga.
29 A la hora de evaluar tierras para la producción forestal, deben considerarse aspectos generales relacionados con las posibilidades económicas de llevar a cabo la explotación (acceso, tenencia y valor de la tierra, disponibilidad de servicios, etc.) y específicos de cada sitio, que afectan directamente el crecimiento de las especies forestales de interés. De manera global, deben estimarse la pendiente de los terrenos, la profundidad del suelo, la pedregosidad, las características internas y externas del drenaje, los parámetros climáticos (precipitación, temperatura, vientos). Para cada especie forestal, deben medirse los parámetros de suelo específicos para la misma, entre ellos pH, textura, estructura, acidez, disponibilidad de nutrimentos, profundidad del horizonte A, presencia de capas que impidan el crecimiento normal del sistema radical, etc. En el caso del grosor del horizonte A, es importante recordar su papel en el reciclaje de nutrimentos (materia orgánica asociada a este horizonte), por lo que es esencial mantener su presencia en el perfil del suelo, en vez de barrerlo durante el proceso de preparación de las tierras para la plantación. En general, cuando se procuran nuevas tierras para plantar árboles, se acostumbra realizar un estudio de tierras a nivel de reconocimiento, en el cual se identifican las variables ambientales generales que llenen los requisitos de la especie; estos estudios se realizan utilizando información existente de la región o país y pueden llevarse a cabo empleando técnicas como sistemas de información y posicionamiento geográfico. La adquisición de los terrenos para plantar, debe basarse en estudios de semi-detalle, en los cuales se identifican las variables de suelo que más pueden afectar el crecimiento de la especie seleccionada y el porcentaje de área útil de la propiedad para plantar dicha especie en loas regiones identificadas como promisorias en el estudio generalizado.
8. Taxonomía de suelos A finales del siglo XIX, el científico ruso Dokuchaiev concibe por primera vez al suelo como un cuerpo natural con génesis definida, naturaleza propia y con un lugar independiente en la serie de formaciones de la corteza terrestre. En su esquema de clasificación de suelos, introduce el concepto de suelos normales, de transición y anormales, posteriormente reconocidos como suelos zonales, intrazonales y azonales, para referirse a suelos que por sus características representaban la variación climática de la región en que ocurrían y en algunos casos, porqué no la representaban. Aunque este concepto ya no se utiliza explícitamente en los sistemas actuales de clasificación de suelos, se menciona por la relevancia que aún tiene en el sector forestal, gracias al sistema de clasificación de “zonas” de vida desarrollado por Holdridge (1967). Aunque hoy en día persisten en la literatura varios sistemas de clasificación de suelos, probablemente el más utilizado en su última versión, es la Taxonomía de Suelos (Soil Survey Staff 1999), traducida recientemente al español (Gisbert 2002). En este sistema, se definen varias categorías, de mayor a menor: Orden, Suborden, Gran Grupo, Subgrupo y Familia, reservándose para niveles de cartografía de suelos los niveles de Serie y Fase. El sistema funciona de tal manera que a niveles altos se trata de agrupar suelos con características similares (simulando el concepto de “zonas”), mientras que en los niveles inferiores se utilizan características que permiten diferenciarlos. Con el fin de mantener una nomenclatura universal, se creo un lenguaje basado en vocablos mayormente del latín, los cuales se deben respetar hasta donde sea posible. La importancia de utilizar la clasificación de suelos en el sector forestal, ha sido discutida por Sollins (1989,1998) quien menciona que este sistema agrupa suelos con
30 características químicas, físicas y mineralógicas que permiten explicar en muchos casos el porqué de ciertos fenómenos que ocurren, por ejemplo, en el reciclaje de nutrimentos, en la respuesta de las diferentes especies a condiciones específicas, etc. En adición, Hartemink (2003), mencionan que los cambios de fertilidad que ocurren en el suelo en función del tipo de cobertura que sustenten (incluyendo plantaciones forestales), aumentan en el orden Alfisoles > Oxisoles = Ultisoles > Entisoles/Inceptisoles, todo en función de las características intrínsecas de formación de cada orden de suelo (mineralogía de arcillas, contenido de bases cambiables, etc.). A nivel superior, todos los suelos del mundo se encasillan en 12 órdenes, lo que permite separar los suelos en forma jerarquizada, de manera que el primero de ellos tiene prioridad sobre el siguiente y así sucesivamente. Por razones de nomenclatura, al final de cada orden se incluye en paréntesis el elemento de nomenclatura que permite identificarlo al momento de utilizar niveles de clasificación más bajos. Los órdenes son los siguientes: 1. Gelisoles (el): Suelos de regiones muy frías (polares), los cuales permanecen congelados (permafrost) o presentan condiciones muy relacionadas con los procesos dominantes en este tipo de regiones. Normalmente presentan contenidos altos de materia orgánica y en algunos casos acumulación de sales
2. Histosoles (ist): Suelos orgánicos, formados bajo condiciones que favorecen la acumulación de este tipo de materiales, tales como: oxi-reducción, baja temperatura, o presencia de materiales orgánicos difíciles de descomponer debido a su composición química. En regiones tropicales son comunes en páramos y en regiones depresionales saturadas con agua.
3. Espodosoles (od): Antiguamente conocidos como Podsoles, se consideran como aquellos suelos en los que por algún medio ocurre translocación del Fe y/o materia orgánica de un horizonte a otro, en el cual se acumula y que se denomina horizonte espódico. Son comunes en materiales parentales arenosos cubiertos por confieras.
31 4. Andisoles (and): El orden incluye la mayoría de los suelos formados a partir de cenizas volcánicas, en los cuales la fracción arcillosa dominante presenta un bajo grado de cristalización (propiedades ándicas). En su mayoría se encuentran en regiones montañosas donde predominan géneros como: Quercus, Alnus, Cedrela, etc.
5. Oxisoles (ox): Son suelos generalmente ácido, los más evolucionados del planeta, en los cuales solo quedan rastros de minerales primarios meteorizables (horizonte óxico). Abundan en los Llanos Orientales y la Amazonía en la América Tropical donde crecen un sin número de especies arbóreas de importancia económica.
6. Vertisoles (ert): Este orden incluye los suelos con dominancia de arcillas retículo expandible, típicos de zonas depresionales con época seca definida y en su mayoría con altos contenidos de bases. En general son poco aptos para la plantación de árboles en forma comercial aunque algunas especies leguminosas para producción de leña prosperan en ellos adecuadamente.
7. Aridisoles (id): Dominan en regiones muy secas (régimen de humedad arídico), por lo que presentan un desarrollo restringido y a menudo acumulaciones de carbonatos y sulfatos de calcio y/o sodio. La presencia de horizontes petrocálcicos y petrogipsicos impide el crecimiento libre de raíces limitando el desarrollo de las pocas especies arbóreas que prosperan en este tipo de ambiente
32 8. Ultisoles (ult): En este orden se agrupan los suelos desarrollados que además de tener una fertilidad baja, presentan una acumulación de arcilla en el horizonte B (horizonte argílico). En ellos se recomienda la siembra de especies forestales tolerantes a la acidez o de otro tipo de especies bajo un régimen de fertilización y encalado
9. Mollisoles (oll): Los mejores suelos del mundo, se agrupan en este orden, considerando como tales los suelos de texturas medias, friables, oscuros, profundos y con buenas propiedades de fertilidad. Aunque pueden sembrarse con árboles se prefiere utilizarlos para producción de alimentos.
10. Alfisoles (alf): Este tipo de suelos es similar al de los Ultisoles, solo que presentan un mayor contenido de bases en el subsuelo, por lo que los árboles pueden explorar más volumen del mismo en procura de nutrimentos y agua. Una buena cantidad de plantaciones de Tectona, Gmelina y Bombacopsis se ubican en este tipo de suelos.
11. Inceptisoles (ept): Reúne a un grupo de suelos muy heterogéneo con un desarrollo incipiente (horizontes cámbico y úmbrico) pero mayor que el requerido para el siguiente orden. Debido a que se presenta bajo muy diversas condiciones ecológicas muchos tipos de árboles crecen adecuadamente sobre este sustrato.
12. Entisoles (ent): Clasifican como tales los suelos sin ningún desarrollo apreciable, incluyendo aluviones recientes, cenizas volcánicas frescas, afloramientos rocosos, etc. Los mismos factores ambientales que inhiben la formación de estos suelos impiden el desarrollo adecuado de
33 especies forestales exigentes. En Centroamérica, muchos Entisoles están poblados por varias especies del género Pinus
El siguiente nivel de clasificación lo representan los subórdenes, los cuales se denominan agregando un prefijo al elemento formativo que identifica al orden y de los cuales se reconocen setenta a nivel mundial. Las diferencias entre subórdenes varían con el orden pero en la mayoría de los casos se basan en los regímenes de humedad y temperatura del suelo. Por ejemplo, en los Alfisoles (similar a lo que ocurre en Andisoles, Inceptisoles, Mollisoles, Oxisoles, Ultisoles y Vertisoles), el suborden Aqualfs incluye los suelos saturados por agua en los cuales los colores dominantes son los grises. Un segundo suborden incluye los Cryalfs que representan los Alfisoles fríos y que tienen una estación muy corta de crecimiento de los árboles. Un tercer suborden (Udalfs) incluye los suelos que tienen un régimen de humedad údico en el que en pocas ocasiones no se encuentra agua disponible para las plantas. Un cuarto suborden (Ustalfs) es el que presenta un régimen de húmeda ústico en el cual ocurren períodos extensos y frecuentes en los que las plantas no tienen agua disponible para las plantas mesofíticas en todos o algunos de sus horizontes. El quinto suborden (Xeralfs) representa los Alfisoles que tienen un régimen de humedad xérico, siendo suelos fríos y húmedos en invierno pero secos durante largos períodos en el verano. En los demás órdenes (Entisoles, Aridisoles, Gelisoles, Histosoles y Espodosoles), los criterios escogidos para diferenciar los subórdenes reflejan diferencias que parecen ser las más importantes dentro de cada orden. El sistema incluye la posibilidad de clasificar los suelos del mundo en 390 Grandes Grupos, los cuales agrupan 2400 Subgrupos, de manera que estas serían hasta este nivel de clasificación las posibilidades de diferenciar suelos para diferentes actividades, incluyendo la forestal. A manera de ejemplo se citan los siguientes casos de posible interés forestal.
Caso 1 2 3
Orden Andisol Ultisol Alfisol
Suborden Udands Udults Ustalf
Gran Grupo Melanudands Hapludults Paleustalfs
Subgrupo Lithic Melanudands Typic Hapludults Calcidic Paleustalfs
Caso 1, Lithic Melanudands: Estos suelos se forman en laderas a partir de cenizas volcánicas recientes, en climas en los que no se dan épocas secas prolongadas; están dominados por materiales secundarios de corto rango de cristalización, asociados a un alto contenido de materia orgánica en todo el perfil. Presentan una fertilidad natural media a baja y no tienen problemas de acidez. El drenaje natural interno y externo es normal a excesivo, por lo que no presentan problemas de mal drenaje pero si de lavado de nutrimentos, aunque tienen poca profundidad efectiva. En ellos crecen bien algunos eucaliptos, ciprés, pino caribe y jaúl. Caso 2, Typic Hapludults: Suelos comúnmente rojos, arcillosos, ácidos y profundos, típicos de regiones tropicales bajas a medias en relieves planos a muy ondulados. Tiene fertilidad natural baja, presentan problemas de acidez y buen drenaje interno y externo, lo que favorece el crecimiento de especies que no soportan el exceso de humedad en climas en que el suelo no permanece seco por períodos prolongados. Este tipo de suelos
34 permite obtener un buen crecimiento de géneros como Terminalia, Vochysia, Virola, Hyeronima, etc. Caso 3, Calcidic Paleustalfs: Las características principales de estos suelos incluyen una textura arcillosa, buen drenaje, un período prolongado de sequía, una fertilidad natural media a alta y buena profundidad efectiva. Algunos géneros que prosperan muy bien en ellos incluyen Tectona, Bombacopsis, Pseudosamanea, Cassia, Melina, etc.
9. Clasificación de tierras Existen varios sistemas de clasificar tierras o de determinar su capacidad de uso, unos más simples que otros, en el sentido de que pueden utilizar solo dos variables diferenciadoras de las clases, como propuso Plath (1968) al considerar la temperatura y la precipitación como parámetros diferenciadores o Sheng (1971) al emplear solo la pendiente y profundidad del suelo. Sin embargo, otros sistemas consideran un mayor número de variables tanto edáficas como climáticas y de relieve (Beek 1978, Molina y Sharma 1993, INAB 1999). El sistema más utilizado internacionalmente el desarrollado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (Klingebiel y Montgomery 1961), en el cual las tierras se agrupan de acuerdo a las limitaciones relativas que determinan el rendimiento o la posibilidad de cultivar una especie en forma intensiva. Las clases se identifican con números romanos, aumentando las limitaciones o el riesgo de erosión del terreno al pasar de la clase I a la clase VIII. Las clases I, II y III permiten el desarrollo de cualquier actividad, incluyendo la producción de cultivos anuales cuya selección depende de criterios socioeconómicos. El uso de las clases IV, V y VI se restringe al desarrollo de cultivos semipermanentes y permanentes, con posibilidad de sembrar cultivos anuales en forma ocasional solamente en a clase IV. La clase VII tienen limitaciones tan severas que solo se permite el manejo del bosque natural primari0o o secundario y en el caso de tierras denudadas debe procurarse el restablecimiento de la vegetación natural. La clase VIII la conforman terrenos que no permiten ninguna actividad productiva agrícola, pecuaria o forestal, siendo por tanto, adecuada únicamente para la protección del recurso natural. En forma abreviada, la siguiente es una definición de cada una de estas clases:
Clase I Tierras con pocas limitaciones o ninguna que restrinjan su uso para el desarrollo de actividades agrícolas, pecuarias o forestales adaptadas ecológicamente a la zona. Las tierras de esta clase se encuentran en superficies planas o casi planas, con erosión sufrida nula (pendiente menor al 1 %), con suelo profundo, de textura media, sin piedras, sin problemas de toxicidad o salinidad, drenaje bueno, sin riesgo de inundación y en zonas de vida húmedas, con período seco corto y sin efectos adversos por neblina y viento.
35
Clase II Tierras con algunas limitaciones que reducen la escogencia de especies, o que requieren de prácticas de conservación moderadas (pendientes del 1 al 3 %). Las limitaciones que pueden presentar son: relieve ligeramente ondulado, erosión sufrida leve, suelos profundos, texturas moderadamente finas o moderadamente gruesas, ligeramente pedregosos, fertilidad media, toxicidad y salinidad leves, drenaje moderadamente excesivo o moderadamente lento, riesgo de inundación leve, zonas de vida secas o muy húmedas y condición de neblina y viento moderada. Clase III Tierras con limitaciones moderadas solas o combinadas, que reducen aún más la escogencia de especies, o que requieren de prácticas de conservación especiales que incrementan los costos de producción, o ambos (pendiente del 3 al 5 %). Para desarrollar cultivos anuales se requiere del uso de prácticas intensivas de manejo y conservación de agua. Entre sus limitaciones se encuentran: relieve moderadamente ondulado, erosión sufrida leve,, suelos moderadamente profundos, texturas moderadamente finas u/o gruesas en el suelo y subsuelo, pedregosidad moderada, fertilidad media, toxicidad moderada, salinidad leve, drenaje moderadamente excesivo y riesgo de inundación moderado.
Clase IV Tierras con limitaciones muy severas, solas o combinadas, que reducen a un mínimo la escogencia de especies semipermanentes y permanentes, y que requieren de un manejo muy especializado, o ambas (pendiente del 5 al 10 %). Se presentan bajo condiciones de relieve ondulado, erosión sufrida moderada, suelos moderadamente profundos, texturas muy finas u/o gruesas en el suelo y subsuelo, pedregosos, fertilidad media, toxicidad moderada, salinidad leve, drenaje moderadamente lento o excesivo y riesgo de inundación moderado.
36
Clase V Tierras con poco o ningún riesgo de erosión pero con otras limitaciones imposibles de superar o remover y que limitan su uso a praderas, ganadería extensiva, bosque o vida silvestre. En la práctica, esta clase se usa para fondos de valle con exceso de humedad o sujetas a inundaciones frecuentes.
Clase VI Tierras con limitaciones tan severas que generalmente no permiten ningún tipo de cultivo y que limitan su uso a praderas, ganadería extensiva, bosque o vida silvestre (pendientes entre 18 y 35 %). Las limitaciones que se pueden presentar solas o combinadas incluyen relieve fuertemente ondulado, erosión sufrida severa, suelos moderadamente profundos, fuertemente pedregosos, drenaje excesivo o lento y zonas de vidas secas y pluviales (excepto el páramo).
Clase VII Tierras con limitaciones tan severas que restringen al manejo forestal en el caso de que aún exista cobertura boscosa (pendiente mayor al 35 %). Sus limitaciones incluyen el relieve escarpado, erosión sufrida severa, suelos poco profundos, texturas extremas en el suelo y el subsuelo, fuertemente pedregosos, fertilidad muy baja, toxicidad y salinidad fuertes, drenaje excesivo o nulo, riesgo de inundación muy severo y condiciones climáticas muy adversas de viento y neblina. Clase VIII Estas tierras no reúnen las condiciones mínimas para actividades de producción agropecuaria o forestal alguna y sus limitaciones son tales que solo se usan áreas de recreación, vida silvestre, almacenamiento de agua o propósitos estéticos. Para esta clase se incluye cualquier categoría de parámetros limitantes, incluyendo cualquier pendiente. Como este sistema de clasificación de tierras fue diseñado para la escogencia de tierras para cultivos anuales y mecanizados, el criterio de pendiente se considera como el más
37 importante (limita el tamaño del tractor que se pueda utilizar). De esta manera, las tierras con más pendiente se recomendaban para uso forestal (bosque), sin que mediaran consideraciones económicas sobre la posible plantación de árboles bajo tales condiciones. Este error, hizo que el desarrollo de plantaciones forestales se viera restringido en el pasado, dado que el empleo de tecnología apropiada para el crecimiento de los árboles en tierras de clase V o superior.
10. Adaptación de especies forestales a sitios (suelos) especiales En el sistema de clasificación de zonas de vida de Holdridge (1967), se menciona el concepto de asociaciones edáficas para denotar el hecho de que algunos ecosistemas vegetales se ajustan a condiciones edáficas específicas como desviación de la asociación climática. Clark (2002), discute las dificultades que se suscitan al tratar de encontrar el efecto de los factores edáficos con la distribución de plantas en bosque neotropicales. En el Cuadro 6, se mencionan algunas especies forestales que soportan condiciones particulares de ciertos tipos de suelos, entre ellos los suelos ácidos, los mal drenados, los fértiles, los arcillosos del trópico seco y los de regiones tropicales áridas. Como ejemplo, Herrera y Finegan (1997), Tilki y Fisher (1998) y Montagnini (2000) encontraron que algunas especies exitosas para recuperar potreros abandonados en suelos ácidos del trópico húmedo de Costa Rica son Terminalia amazonia, Virola koschnyi, Acacia mangium, Styphnodendron microstachyum, Vochysia ferruginea, debido a su tolerancia a la acidez natural del suelo. Bajo condiciones naturales de hidromorfismo (humedales), ocurren algunas específicas como los cativales (Prioria copaifera), caobilla (Guarea spp) en Costa Rica o el sajal (Camnospeerma panamensis) y el cuangaral (Virola sebifera) en Colombia y Ecuador. El conocimiento del tipo de ambiente en que una especie en particular evolucionó es importante al momento de escoger nuevos sitios para introducirla, ya que plantarla bajo condiciones diferentes a las suyas generalmente causa una merma en su crecimiento, a no ser que se modifique el medio de crecimiento. Cuadro 6. Algunas especies forestales adaptadas a condiciones edáficas específicas. Orden de suelo Especie o género Ultisoles y Oxisoles (generalmente rojos, Simarouba sp., Nectandra sp., Hymenea sp., Iryantherra sp, Lecythis sp., Jusenia sp., Oenocarpus sp., Vochysia sp., arcillosos y ácidos) Terminalia amazonia, Virola koschnyi Inceptisoles mal drenados Bombax sp., Manikara sp., Hevea sp., Protium sp., Prioria copaifera, Carapa guianensis, Anacardium excelsum, Virola sp., Pterocarpus officinalis. En manglares también: Mora magitosperma, Euterpe cuatrecasama. Inceptisoles y Mollisoles de fertilidad Cordia alliodora, Gmelina arborea, Bombacopsis quinatum, natural elevada (neutros a básicos) Leucaena leucocephala, Tectona grandis. Vertisoles (negros, arcillosos y con Acacia senegal, Acacia mellifera, Codaba rotundifolia. grietas) Aridisoles (de regiones secas) Acacia arabiga, Buttea monosperma, Capparis aphilla, Capparis horrida, Prosopis juliflora.
La disponibilidad de agua en el suelo para el crecimiento normal de los árboles depende no solo de las características de retención del suelo, sino también de su profundidad efectiva. Waterloo (1994) encontró que el déficit de humedad disponible en suelos poco profundos ( Mg > K > P y una enorme variación en los contenidos de Ca y Mg, lo que se asocia a diferencias de material parental y procesos de formación de suelo de los sitios; debido a
48 la ya mencionada menor concentración de P en la biomasa, la cantidad de este elemento que se recicla también es inferior a las de otros elementos (Cuevas y Medina 1986). Cuadro 4. Nutrimentos asociados a la biomasa total y a sus componentes en algunas especies forestales en la India (adaptado de Totey 1992) y Costa Rica (adaptado de Stanley y Montagnini 1999). Especie forestal, lugar y edad de la plantación Eucalyptus globulus Nilgiris (11 años) 153 t ha-1 biomasa
Acacia auriculiformis Bihar (9 años) 38 t ha-1 biomasa
Tectona grandis Dehra Dun (38 años) 94 t ha-1 biomasa
Gmelina arborea Tripura (20 años) 135 t ha-1 biomasa
Pinus patula Darjeelig (12 años) 108 t ha-1 biomasa
Pithecellobium elegans La Selva, (3.5 años) 33.2 t ha-1 biomasa Hyeronima alchorneoides La Selva (3.5 años) 35.9 t ha-1 biomasa Vochysia ferruginea La Selva (3.5 años) 31.1 t ha-1 biomasa
Genipa americana La Selva (3.5 años) 18.2 t ha-1 biomasa
Nutrimento
Contenido total (kg ha-1 )
N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg
1042 53 227 1044 116 185 6 76 151 68 370 108 331 973 128 350 58 486 658 91 303 29 178 151 85 241 48 237 68 38 159 38 126 100 22 129 35 124 74 23 107 23 109 58 24
Nutrimento retenido y su distribución en el árbol (%) Follaje Corteza Tronco Ramas 13 13 61 13 13 12 64 11 20 22 40 18 9 65 8 18 10 39 39 12 23 14 16 47 39 9 18 34 28 12 10 50 12 17 21 50 8 6 34 52 24 14 39 23 6 7 69 18 9 20 34 37 10 44 18 28 8 17 49 26 18 17 37 28 10 9 69 12 5 10 66 19 10 28 41 21 11 19 44 26 46 9 26 19 51 5 20 24 33 14 34 19 21 14 32 33 12 12 50 26 16 nd 74 10 5 nd 82 13 5 nd 79 16 8 nd 76 16 10 nd 76 13 40 nd 40 20 16 nd 63 21 18 nd 50 32 22 nd 62 16 35 nd 42 23 50 nd 32 18 15 nd 65 20 17 nd 52 31 36 nd 43 21 27 nd 52 21 23 nd 46 31 15 nd 62 23 21 nd 41 38 11 nd 51 38 17 nd 48 35
49 Cuadro 5. Producción de residuos y concentración de nutrimentos en diferentes bosque tropicales húmedos (tomado de Cuevas y Medina 1986). Localidad
N
Biomasa (t ha-1 año-1)
P K Ca (% en base a peso seco)
Mg
África Banco I, Costa de Marfil Banco II, Costa de Marfil Yapo I, Costa de Marfil Yapo II, Costa de Marfil
8.2 7.4 7.1 6.2
1,54 1,80 1,40 1,39
0,07 0,16 0,05 0,05
0,22 0,91 0,28 0,49
0,56 0,95 1,32 1,36
0,46 0,41 0,29 0,32
0,03 0,03 0,01 0,01 0,04
0,37 0,26 0,23 0,45 0,16
0,70 2,44 0,88 0,15 3,18
0,22 0,20 0,16 0,11 0,33
0,04 0,04 0,03 0,03 0,05 0.02
0,23 0,16 0,20 0,24 0,21 0,47
1,08 0,91 0,20 0,17 0,17 0,74
0, .6 0,22 0, 20 0,07 0,31 0,25
Asia Bosque Pasoh Bosque Sarawak, Malu Keranga, Malu Dipterocarpus, Malu Bosque, Malu
6.4 6.6 5.6 5.4 7.3
1,16 0,90 0,57 0,95 1,17 América
Bosque húmedo tropical, Colombia Mora excelsa, Trinidad Tierra Firme, Manaus Tierra Firme, Venezuela Caatinga Alta, Venezuela Bana, Venezuela
6.6 6.9 6.0 7.6 4.0 2.1
1,28 0,95 1,55 1.63 0,70 0,58
Eficiencia de uso de nutrimentos: La habilidad de un árbol para producir biomasa con pocos nutrimentos, es una característica importante a utilizar cuando se escogen especies para suelos degradados y pobres en nutrimentos; bajo tales condiciones, la fertilidad del suelo es una limitante frecuente para lograr la restauración del bosque o el establecimiento de una plantación. Para estudiar los procesos de acumulación y distribución de biomasa, se dispone del análisis de crecimiento vegetal mediante índices de eficiencia fisiológica, tales como la tasa de asimilación neta (TAN), la tasa absoluta de crecimiento (TAC), la tasa relativa de crecimiento (TRC), el índice de área foliar (IAF), el incremento medio anual (IMA), el incremento corriente anual (ICA), la eficiencia en el uso de los nutrimentos (EUN) y el índice de reciclaje de nutrimentos (IRN). La EUN, es un indicador de como un determinado elemento puede facilitar la productividad y es útil tanto a nivel de hoja como de comunidad de individuos que se define como la cantidad de biomasa producida por unidad de nutrimento absorbido. Para mejorar la EUN de una especie arbórea en particular, pueden utilizarse diferentes mecanismos, entre ellos el mejoramiento genético para obtener materiales con mejor producción fotosintética, o lograr arreglos de plantación que permitan maximizar la mayor cantidad de absorción de nutrimentos y producción de biomasa (Ewel y Hiremath 1998). Al comparar la EUN en plantaciones de especies arbóreas solas y combinadas, Hiremath, Ewell y Cole (2000) y Hiremath y Ewell (2001) encontraron que a nivel de ecosistema, la EUN no es constante y que puede encontrarse desviaciones importantes del promedio debido a variables ambientales que determinan, sobre todo, la disponibilidad de nutrimentos; los autores encontraron que en plantaciones en monocultivo la EUN sigue el orden Hyeronima > Cedrela > Cordia, pero cuando se incluyeron heliconias y palmas al policultivo, la EUN siguió el orden Cedrela > Cordia
50 > Hyeronima, por lo que no se puede asumir que el cálculo de esta variable en monocultivo tenga implicaciones para el ecosistema de policultivo. En la mayoría de los ecosistemas forestales, la EUN para N, K, Ca y Mg es casi la misma; una EUN alta ocurre en bosques tropicales en los cuales el contenido natural de P es bajo y se asocia con la presencia de micorrizas adaptadas a las especies que crecen en este tipo de ambiente. Sin embargo, especies como Bombax macrophyllum y Plathymenia foliolosa (Cuadro 6), que presentan valores de la EUN elevados para la mayoría de los elementos, son excepciones y se consideran como aptas para restaurar sistemas degradados (Montagnini y Jordan 2002). Cuadro 6. Eficiencia en el uso de nutrimentos (EUN) (mega gramos de incremento de biomasa kg-1 nutrimento en la hojarasca) para especies de plantaciones en Brasil y en Costa Rica (tomado de Montagnini y Jordan 2002). Localidad/especie Porto Seguro, Bahía, Brasil Bombax macrophyllum Buchenavia grandis Caesalpinea echinata Centrolobium robustum Escheweilera ovata Hymenaea aurea Lecythis pisonis Platimenia foliolosa Est. Biol. La Selva, Costa Rica Hyeronima alchorneoides Strypnodendrum microstachyum Vochysia ferruginea Vochysia guatemalensis Ámbito variación
N 0.36 0.05 0.04 0.05 0.12 0.06 0.12 0.08 N 0.09 0.08 0.08 0.16 0.05-0.36
Ca 0.20 0.04 0.03 0.05 0.10 0.09 0.11 0.34 Ca 0.03 0.06 0.03 0.05 0.03-0.20
Nutrimento Mg K 0.88 20.70 0.38 0.68 0.54 0.78 0.37 0.87 0.44 0.96 0.45 0.64 0.89 1.58 7.00 3.51 Mg K 0.15 0.22 0.35 0.63 0.26 0.38 0.29 0.84 0.15-7.00 0.22-20.70
P 20.70 1.70 1.81 1.74 5.73 1.91 3.56 4.66 P 0.45 0.53 0.56 1.07 0.45-20.70
Algunas especies deciduas como la teca son muy eficientes en conservar nutrimentos y en retornar pocas cantidades al suelo. Por el contrario, especies siempre verdes de crecimiento rápido como los pinos y los eucaliptos, tienen una conservación de nutrimentos pobre y retornan al suelo vía follaje la mayor parte del N y del P. En el caso de los eucaliptos, la baja conservación y la elevada tasa de uso de nutrimentos conllevan a una alta tasa de salida de nutrimentos, la cual se incrementa por el lavado de los mismos, en particular en suelos arenosos (Samra y Riazada 2002). Índice de reciclaje de nutrimentos: Es importante considerar la relación entre la habilidad de reciclar nutrimentos de una especie y su impacto a corto y mediano plazo en la restauración de nutrimentos en el suelo. El Índice de Reciclaje de Nutrimentos (IRN), definido como el inverso del EUN, representa la cantidad de nutrimentos en los residuos depositados durante un año/producción de biomasa del mismo año. La escogencia de especies en plantaciones forestales puede hacerse en función de la eficiencia en el uso de nutrimentos y en su capacidad de reciclaje, de manera que sean altamente productivas y también ayuden a restaurar los ecosistemas degradados (Samra y Riazada 2002). Translocación (resorción) de nutrimentos dentro de la biomasa: Antes de que los residuos provenientes de los árboles lleguen al suelo, los árboles tienen un mecanismo de translocación de nutrimentos que causa una disminución de los mismos en algunos
51 tejidos (p.e. hojas) y su acumulación en otros (p.e. madera); en el caso de la teca, Karmacharya y Singh (1992) documentan la translocación de nutrimentos entre tejidos reproductivos, mencionando que el 90 % de los nutrimentos del pedúnculo floral se reabsorben en las semillas. Algunos nutrimentos como N y P se translocan hacia los tejidos leñosos antes de la senescencia en especies deciduas, mientras que este mecanismo de conservación es menos eficiente en especies siempre verdes. En especies deciduas, la producción de follaje nuevo cada año hace necesario que en los árboles se transloquen los nutrimentos hacia las hojas, ya que la absorción de los mismos desde el suelo requiere mucha más energía (Samra y Riazada 2002). En general, las variaciones mensuales en el tejido foliar de N, P y K son mayores que las de Ca y Mg, fenómeno asociado a pérdidas por lavado y translocación de los primeros elementos mencionados. Las hojas con metabolismo activo mueven nutrimentos hasta un máximo en su madurez; a partir de entonces, dependiendo de la forma de crecimiento y del tamaño del árbol (asociado a su edad) y de las características del sitio, el contenido foliar de nutrimentos decrece hasta un valor mínimo por el fenómeno de translocación y como resultado de la senescencia (Sharma y Pande 1989). Este fenómeno se presenta en regiones templadas antes de que las hojas caigan en el otoño, y de manera similar en regiones tropicales con una época seca marcada, causal de la caída de las hojas como mecanismo de defensa a la sequía en especies caducifolias. Aunque la literatura sobre este tema no es muy amplia, Killengbeck (1996) menciona los fenómenos conocidos como “resorción potencial” (cantidad mínima de nutrimentos encontrados en hojas secas) y “eficiencia de resorción” (la relación porcentual entre el contenido de un elemento en hojas verdes y secas), conceptos empleados para estudiar la adaptación genética de las especies arbóreas y que demuestra que el N y el P pueden trasladarse en cantidades importantes de los tejidos viejos a los jóvenes antes de su caída; por ejemplo, Jha (1999) menciona valores de translocación del 45.6 % de N y del 27.5 % de P en bosques naturales de teca en Tarai, India. Desde el punto de vista de los conceptos que se discutirán a continuación, esto es relevante ya que se considera que aproximadamente el 70% de los residuos que llegan al suelo son hojas senescentes. Lavado de nutrimentos de la biomasa aérea y adición de nutrimentos en agua de lluvia: El cálculo de la cantidad de nutrimentos que se adicionan por caída de lluvia al ecosistema presenta un sin número de problemas, por lo que la información disponible es solamente indicativa de la realidad. Según Bruijnzeel (1991), algunos de los problemas a resolver con relación al tema son: 1) la reprentabilidad de las estaciones de muestreo de los diferentes ecosistemas, 2) la uniformización de las metodologías de análisis de las muestras y 3) la descripción del protocolo de muestreo (de manera que se consideren aspectos como frecuencia de observación, contaminación de las muestras, etc.). En general, el agua de lluvia contiene una pequeña cantidad de nutrimentos, la cual se considera como una entrada de los mismos al ecosistema en forma directa. Además, aunque en pequeñas cantidades, algunos nutrimentos como el N y P pueden perderse de la biomasa aérea vía lavado por efecto de las lluvias y entran en el proceso de descomposición de los residuos del bosque en forma indirecta; en el caso del K las pérdidas por lavado pueden ser considerables y las de Ca, constituyente estructural de
52 los tejidos, suelen ser mínimas (Sharma y Pande 1989). El agua de lluvia en regiones cercanas al mar contiene cantidades apreciables de sales en suspensión y disueltas (Na, Mg, Cl y SO4), en áreas cercanas a regiones desérticas o semidesérticas se deposita principalmente Ca (proveniente de partículas del suelo en suspensión), así como que el agua lluvia de regiones cercanas a centros industriales y con fuerte actividad volcánica pueden ser ácidas y tener niveles más altos de SO4 y NO3 (Rodríguez et al. 1995; Schlesinger 1997). La cantidad de nutrimentos que entra al sistema por precipitación se calcula multiplicando el total caído durante un período dado por las concentraciones de cada nutrimento; algunos valores de deposición de nutrimentos en agua de lluvia en bosques lluviosos neotropicales recopilados por Montagnini y Jordan (2002) se incluyen en el Cuadro 7. Cuadro 7. Nutrimentos adicionados por la precipitación en varios bosques lluviosos neotropicales (tomado de Montagnini y Jordan 2002). Localidad Panamá Puerto Rico Venezuela, bajura Venezuela, montano Brasil
N nd 14.0 21.0 9.9 10.0
Nutrimento P 1.0 nd nd 1.1 0.3
(kg ha-1 año-1) K Ca 9.5 29.3 nd 34.0 24.0 28.0 2.6 5.6 nd 3.7
Mg 4.9 26.0 3.0 5.2 3.0
Bajo condiciones de bosque tropical, el agua de lluvia sufre cambios importantes desde su estado natural de entrada, hasta que sale del ecosistema (McColl 1970; Grim y Fassbender 1981a, b; Hiremath, Ewel y Cifuentes 1997; Cleveland et al. 2004; Jiménez, Calvo y Arias 2006). En un estudio realizado en La Selva, Costa Rica, McColl (1970), encontró que el pH del agua de lluvia (5.8) decreció al pasar por el tallo de los árboles (pH 3.5-4.1), aumentó en la solución de los residuos sobre el suelo (pH 6.0) y la solución del suelo (pH 5.9) y aún más en el agua de los drenajes naturales del sitio (pH 6.5-7.5). Grim y Fassbender (1981a,b), encontraron un resultado similar en un bosque Montano de Venezuela, donde notaron que el rápido movimiento de nutrimentos por el follaje decrecía al llegar al suelo. Hiremath, Ewel y Cifuentes (1997) en el bosque tropical pluvial, encontraron que la forma y el tamaño de la copa de los diferentes árboles determina en algún grado la cantidad de lluvia que baja por sus tallos; en este caso, Hyeronima alchorneoides capta un volumen de agua de lluvia mayor que Cedrela odorata, Cordia alliodora y Euterpe oleracea, debido a su copa más densa y su mayor masa foliar. Para las mismas especies, también se encontró que la cantidad de P que se pierde por lavado es mayor que la de NH4 y en mucho menor escala se pierde NO3 y que la cantidad de nutrimentos cedidos a través de la escorrentía de fuste pueden llegar a representar entre un 4 y un 10 % de las pérdidas sufridas por otras vías (p.e. la hojarasca). Mayor información sobre el tema puede encontrarse en el trabajo de Cavalier y Vargas (2002). La cantidad de materia orgánica disuelta (MOD) en agua de lluvia puede mover nutrimentos tanto dentro como entre ecosistemas; por ejemplo, la MOD remueve nutrimentos de la copa de los árboles o de los residuos sobre el suelo y transloca compuestos de carbón reducidos y ricos en energía desde la superficie hasta los horizontes inferiores de suelo en ecosistemas terrestres y aún hasta ecosistemas
53 acuáticos (Cleveland et al. 2004). De esta manera se pierden cantidades importantes de P, lo que causa un efecto negativo sobre la mineralización de los residuos provenientes del bosque tropical (Cleveland et al. 2002).
3. Los residuos y su efecto sobre el reciclaje de nutrimentos 3.1. Deposición de residuos La adición de residuos del bosque tropical húmedo aporta una gran cantidad de nutrimentos, los cuales pueden ser utilizados por los individuos del bosque a través del proceso de reciclaje natural, que consiste en su caída y descomposición. El reciclaje de nutrimentos ocurre principalmente a través de la adición y descomposición de residuos, excepto por el K en el bosque lluvioso que además se libera del tejido foliar por acción del agua de la lluvia. Además de las prácticas silviculturales que se practiquen en un bosque o plantación forestal, la cantidad de nutrimentos reciclados por este mecanismo, depende de la edad del bosque, del tipo de bosque, de la época del año, ocurrencia de fenómenos atmosféricos devastadores (p.e. huracanes) y de la fertilidad natural del suelo, entre otros factores. El reciclaje de nutrimentos es de especial importancia en bosques secundarios en sistemas distróficos, en los cuales la poca cantidad de nutrimentos disponible determina, en parte, la duración de las etapas de sucesión. Jordan (1985) estudia el fenómeno bajo la nomenclatura de “sistema de tumba y mulch” para referirse a la situación en que los residuos no se queman sino que se descomponen en forma natural, actuando como un fertilizante de descomposición lenta. Las concentraciones de Ca y N en todos los residuos, normalmente son más elevadas que las de K, Mg y P, mayores en los residuos de hojas que en los de ramas y, en general, mayores en las especies caducifolias (p.e. teca) que en las siempre verdes (p.e. pinos y eucaliptos). La concentración de nutrimentos en los residuos de hojas correlaciona en forma negativa con la magnitud de su caída y con aumentos en la biomasa; la caída de hojas aumenta hasta el cierre de copa de la plantación y después es proporcional a la productividad primaria neta, para decrecer en la fase de crecimiento lento de los árboles (Sharma y Pande 1989). Efecto del tipo de suelo: Una gran cantidad de los nutrimentos en bosques naturales y en plantaciones forestales se encuentra almacenada en la biomasa aérea o en los residuos que caen al suelo proveniente del follaje (Cuadro 8), particularmente en ecosistemas distróficos. En el bosque sobre suelos distróficos, las cantidades de K y P acumulados en la vegetación son mayores que los encontrados en el suelo tanto en forma soluble como total; el contenido tiende a ser similar en la biomasa que en el suelo, mientras que los contenidos de Ca y Mg son mayores en el suelo (Sarmiento 1984). Sin embargo, la contribución relativa de los diferentes compartimientos de nutrimentos en el ecosistema depende del tipo de suelo y se ha demostrado que la mayoría de los mismos se encuentran en el suelo, en particular en ecosistemas eutróficos (Grimm y Fassbender 1981a, b; Graff 1982; Bruijnzeel 1991).
54 Cuadro 8. Nutrimentos acumulados (kg/ha) en los diferentes compartimentos del sistema suelo-bosque en Kabo, Surinam (tomado de Graff 1982). Compartimiento
Biomasa -1
t ha
N
P
K
kg ha
Ca
Mg
-1
Hojas 16.5 217 13 164 86 27 Ramas 117.9 450 38 394 848 75 Tallos 280.4g 811 51 712 1716 139 Raíces 65.3 561 37 246 272 50 Total biomasa 480.1 2039 139 1516 2922 291 Mantillo grueso a 22.6 82 4 13 99 12 Mantillo fino 12.2 149 5 30 112 18 Suelo (0-50 cm) 79.8e 3861b 13c 66d 126d 40d Suelo (50-170 cm) 49.5e 4008b 7c 47d 47d 43d f Total del ecosistema 644.2 10139 169 1672 3306 404 a Incluye el material muerto en pié; b Nitrógeno total; c P disponible en Bray 1; d Intercambiable; e Materia orgánica del suelo; f Subestimado; g Volumen de tronco calculado a una densidad de madera de 0.75 g cm-3.
Al contrario de lo que se pensaba hace algunos años de que la mayoría de los nutrimentos en el bosque de la amazonía se encontraba asociado a la biomasa aérea, estudios recientes sugieren que los nutrimentos asociados a los residuos representan una fracción importante del reservorio de nutrimentos para las plantas. Esto es particularmente cierto en suelos muy meteorizados y/o degradados, en los cuales la contribución de nutrimentos por parte del material parental es mínima y la adición de nutrimentos por el viento y la lluvia apenas si compensa las pérdidas por lavado. Estudios en plantaciones tropicales muestran que la adición de residuos al suelo oscila entre 5 y 20 t ha-1 año-1 y que el contenido de nutrimentos en los residuos representa el 50% del total de nutrimentos asociados a la biomasa aérea, 40-45% del N, 54% del K, 56% del Mg y 28% del P (Montagnini 2002). Bruijnzell (1991) demuestra que al separar ecosistemas forestales (sub)tropicales tanto de bajura como de altura, de acuerdo a su fertilidad natural en: 1) suelos de fertilidad muy baja (Espodosoles, Psaments, Histosoles, suelos líticos y pedregosos), de otros con fertilidad moderada a baja (Oxisoles y Ultisoles) y de los que tienen fertilidad moderada (Inceptisoles) y moderada a alta (Alfisoles, Vertisoles y Rendolls), pueden determinarse diferencias importantes en el reciclaje de nutrimentos. En los suelos de fertilidad muy baja, ocurren pérdidas ligeras de Ca, Mg y K. En los Oxisoles y Ultisoles, las pérdidas son un tanto mayores, excepto la de K que es mucho mayor. En los Inceptisoles las pérdidas de nutrimentos del ecosistema son aún mayores que en el ecosistema dominado por Oxisoles y Ultisoles y en los Vertisoles y Mollisoles ocurre la mayor pérdida de Ca y Mg, sin que se pierda nada de K. En todos los bosques estudiados se presentó una acumulación neta de P en el suelo, el cual se encuentra asociado a las fracciones orgánicas y su contenido de aluminosilicatos. Según mencionan Zöttl y Tschinkel (1971), el concepto de que “el bosque mejora el suelo” no puede generalizarse, por cuanto la materia orgánica agregada al suelo por los árboles incluye los nutrimentos que el mismo bosque tomó del suelo con anterioridad, excepción del posible N fijado por asocio con bacterias libres o simbióticas. En este sentido, lo que el bosque hace es convertir formas menos disponibles de nutrimentos, a formas más disponibles.
55
Efecto de la fenología y la silvicultura: Los cambios fenológicos que sufre el árbol durante su período anual de crecimiento, también hacen que la composición de los residuos que se adicionan sea diferente, según sea que se depositen hojas, ramas, flores o frutos. En el caso de bosques naturales caducifolios, al inicio de la época seca ocurre un pico de caída de hojas, el cual es similar al que ocurre en plantaciones forestales después de la poda de formación o como producto de los raleos, por lo que no debe asumirse que la adición de residuos o su descomposición sea constante en el tiempo (Figura 3).
Figura 3. Residuos por caída de hojas en plantaciones de teca (Tectona grandis) durante la época la época seca (izquierda) y de ramas y hojas por raleo fitosanitario en plantaciones de jaúl (Alnus acuminata) en Costa Rica (derecha).
Algunos estudios indican que conforme aumenta la edad de las plantaciones se eleva la cantidad de residuos en forma lineal, de manera similar a la acumulación de nutrimentos que se observan en la curvas de absorción, notándose una reducción en ambos valores cuando los árboles alcanzan su crecimiento máximo a los 8-10 años de edad (Cuadro 9). Cuadro 9. Cantidad de biomasa depositada sobre el suelo en plantaciones de Alnus nepalensis y Pinus patula en regiones tropicales (tomado de Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Especie Alnus nepalensis Alnus nepalensis Alnus nepalensis Alnus nepalensis Alnus nepalensis Pinus patula Pinus patula Pinus patula Pinus patula
País India India India India India Swazilandia Tanzania India Sud África
Edad (años) 7 17 30 46 56 11-15 10-30 12-34 44
Masa (t ha-1) 13-15 17-21 17-21 22-26 28-33 51-156 25-35 21-70 217
La densidad de plantación también juega un papel importante en la cantidad de residuos que se depositan sobre el suelo. En general, a mayor densidad, mayor es la cantidad de residuos debido a una mayor de producción de biomasa y a la competencia intra específica por espacio entre individuos. Sin embargo, esta variable depende de la especie y mientras aumenta con la densidad en el caso Tectona grandis, no varia en el caso de
56 Shorea robusta y disminuye en el caso de plantaciones jóvenes de Eucalyptus camaldulensis y Pinus roxburghii (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Efecto de la especie: Una buena cantidad de los residuos que caen al suelo, especialmente en rodales de coníferas en regiones tropicales de montaña, se acumulan o inmovilizan en esta fracción. La cantidad de residuos (hojarasca) acumulados en el suelo en plantaciones de coníferas entre 9 y 12 años en el altiplano de Popayán, Colombia, mostró valores mayores para Pinus kesiya (3352 kg ha-1), que Pinus patula (2090 kg ha1 ), que Pinus oocarpa (1888 kg ha-1) y que Cupressus lusitanica (1590 kg ha-1), por lo que se puede asumir que P. kesiya es más eficiente en extraer y reciclar nutrimentos del suelo que las otras especies comparadas; además, el hecho de que el ciprés funciona con endomicorrizas, al contrario de los pinos que forman asociaciones con ectomicorrizas, puede explicar en parte la menor tasa de mineralización de materia orgánica y nutrimentos en el sistema de ciprés (Cannon 1983). Akinnifesi, Tian y Kang (2002) mencionan que el ámbito de producción anual de residuos de una plantación varía entre sitios y entre especies. En Ibadan, Nigeria, plantaciones de 10 años de Cordia alliodora, Gmelina arborea, Irvingia gabonensis, Leucaena leucocephala y Pterocarpus soyauxii depositaron residuos en el rango de 4.6 a 9.7 t ha-1 y Pinus caribaea de 7-10 años de edad en promedio depositaron 5.9 t ha-1. La deposición de residuos en especies de crecimiento rápido como la de Eucalyptus terricormis, Eucalyptus globulus y Pinus patula normalmente excede las 2 t ha-1, en particular durante los estados juveniles de crecimiento. Valores excepcionalmente altos (8.7-29.6 t ha-1) se reportan para especies como Casuarina equisetifolia en plantaciones de diferente edad en India, creciendo bajo condiciones óptimas de suelo y 2000 mm de precipitación. 3.2. Acumulación de residuos sobre el suelo Por lo general, los nutrimentos en los bosques tropicales de zonas bajas (alta temperatura y humedad relativa) son rápida y eficientemente reciclados, por lo que tienen un tiempo de residencia corto en el sistema (Montagnini 2002). Según Bernhard y Loumeto (2002), la acumulación de residuos sobre el suelo en plantaciones forestales se puede emplear como un indicador del sistema de deposición y del funcionamiento de la plantación. Bajo condiciones de África, cuando se consideran las variaciones climáticas del continente, no se encuentran diferencias significativas entre la acumulación de residuos provenientes de plantaciones o de bosques nativos. El mismo autor menciona que en el trópico húmedo la cantidad de residuos proveniente de especies fijadoras de N o de crecimiento rápido, es igual a la producida por los bosques naturales. En regiones secas, la acumulación de residuos depende significativamente de la duración de la estación seca debido a la poca producción de los mismos y a su acumulación reducida durante la estación lluviosa, causada por su rápida descomposición. En general, la cantidad de residuos producidos en plantaciones de crecimiento rápido es mayor que la proveniente de bosques naturales y su acumulación es mayor en climas medios, en los cuales se da una alta producción de residuos y una tasa de descomposición media. En plantaciones de especies nativas no ocurre una acumulación de residuos debido a que los organismos que los descomponen están adaptados a las condiciones climáticas en que viven; por esta razón, la acumulación de residuos es mayor bajo plantaciones de exóticas que en plantaciones nativas.
57 La acumulación de grandes cantidades de residuos en plantaciones forestales es poco frecuente. Según Reddy (2002) la acumulación de residuos en plantaciones de especies de hoja ancha como la teca (Tectona grandis) no es común, la vegetación del sotobosque se ve literalmente suprimida y las hojas que caen sufren un proceso de descomposición acelerado. En el caso de plantaciones de varias especies de Eucalyptus, la copa abierta y el tamaño pequeño de las hojas permite el crecimiento de plantas herbáceas, produciéndose residuos que se desmenuzan y descomponen muy rápidamente. Aún en el caso de adiciones grandes de residuos de especies leguminosas fijadoras de N, no se produce una gran acumulación de residuos, pues el alto contenido de N en las hojas hace que estas sean muy apetecidas por los microorganismos del suelo. Bajo condiciones de África, la cantidad de residuos en el suelo depende del tipo de árbol que se plante, donde las acacias australianas producen mucho más residuos que terminalia, teca, eucalipto y en último lugar las coníferas (ciprés y pino). Si solo se considera la información para una especie determinada proveniente de un sitio, la cantidad de residuos provenientes de la especie aumenta con la edad de la plantación, efecto que se enmascara cuando se considera la información proveniente de varios sitios, debido a variaciones introducidas por cambios en suelo y clima. No se han establecido relaciones entre la deposición de residuos y la longitud de la estación seca, aunque si se observa un aumento de la misma con el incremento en la precipitación media anual (Bernhard y Loumeto 2002). 3.3. Descomposición de los residuos Los residuos de los árboles pueden jugar un papel de cobertura con diferentes objetivos: como un producto de descomposición rápida que acelera el crecimiento de otras plantas asociadas en suelos pobres, mientras que en otros casos puede que sea más importante mantener sobre el suelo un residuo resistente a la descomposición. Por ejemplo, grandes cantidades de residuos de baja velocidad de descomposición se acumulan en plantaciones de Vochysia ferruginea, lo que hace que esta especie sea más conveniente para proteger el suelo contra la erosión. Lo opuesto ocurre con los residuos de Hyeronima alchornoides, los cuales son menos abundantes y mucho más fáciles de descomponer (Montagnini 2002). Velocidad de descomposición: Poels (1994), para hacer estudios de balance de nutrimentos, propone diferentes velocidades de descomposición de los tejidos adicionados al suelo en plantaciones de teca (Cuadro 10), los cuales pueden ser de utilidad en caso de que no se cuente con datos de descomposición por tipo de tejido en un caso específico. Mientras que en bosques tropicales montanos los valores de descomposición varían entre el 15 y el 70 % de su peso por año, en ecosistemas boscosos de bajura estos valores son superiores al 80 % (Fassbender 1987), por lo que en este último ecosistema todos los residuos se descomponen prácticamente en 15 meses (Montagnini y Jordan 2002). Cuadro 10. Velocidad de descomposición en el tiempo (%) de residuos de diferente tamaño en plantaciones forestales (tomado de Poels 1994). Año Hojas Madera fina Madera gruesa
0 50 10 0
1 50 50 21
2
3
4
5
6
7
8
9
10
25 17
15 14
12
10
8
6
5
4
3
58
Varios autores utilizan el coeficiente de descomposición de residuos (K), definido como las cantidades de “residuos depositados / residuos remanentes”, como variable para estudiar la velocidad de paso de este tipo de materiales en un ecosistema. Otra forma de estimar la descomposición de residuos es utilizando bolsas de descomposición (en inglés “litter bags”), en las cuales se subestima la velocidad de descomposición, debido a que impiden el acceso de la macro y meso fauna al material. Los procesos de liberación de nutrimentos por descomposición dependen de la pérdida de peso seco y son asintóticos en el tiempo ya que al principio ocurre una tasa de descomposición elevada, la cual tiende a nivelarse después de un cierto número de meses. Si se acepta que hay adiciones de residuos continuas, entonces la tasa de descomposición se aproxima a un modelo lineal en el tiempo, en el cual la constante de descomposición (K) para plantaciones de 12-24 meses en India varia entre 0.69-0.91 para A. nepalensis, 0.39-0.93 para Casuarina equisetifolia y 0.46-0.78 para Pinus kesiya (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). En plantaciones forestales tropicales el valor K oscila entre 0.62 y 4.16, mientras que en varias especies de Eucalyptus spp. varía entre 0.30 y 0.94 (Lima 1996). La información generada por Bernhard y Loumeto (2002), muestra como el valor K puede variar desde 0.2 hasta 5 y no se relaciona con la edad de la plantación o del árbol, pero si con el género, el origen del material vegetal y el clima en que se mida. Los resultados muestran además que los valores de descomposición más bajos ocurren en plantaciones de pino y eucalipto, mientras que en plantaciones nativas de terminalia ocurren los valores de descomposición más elevados. La velocidad de descomposición (K) aumenta significativamente con el contenido de N en los residuos, más aun que con el aumento en la cantidad de lluvia. Se sugiere que la descomposición por la fauna está muy ligada al contenido de lignina, mientras que la actividad de los microorganismos está relacionada con el contenido de humedad del sistema. Calidad de los residuos: La concentración de nutrimentos minerales, compuestos orgánicos y propiedades físicas asociadas a los restos orgánicos sobre el suelo, definen la calidad de los residuos. En la mayoría de los casos esta variable se refiere a la calidad de las hojas como residuo, aunque algunos autores la determinan en el residuo total. Las características físicas de los residuos, tales como el grosor de las hojas, son muy poco conocidas; por el contrario, la literatura disponible acerca del efecto del contenido de N es abundante y no tanto lo es la de sustancias orgánicas solubles, metabolitos secundarios como fenoles, taninos o el contenido de fibra, celulosa y lignina. En pocas ocasiones se menciona la presencia de terpenos, los cuales se considera actúan como agentes alelopáticos (Bernhard y Loumeto 2002). Los mismos autores mencionan que la composición de los residuos en el suelo se relaciona con la composición del material del cual se originan y se modifica por su proceso de mineralización. En el caso de especies naturales al ecosistema, la descomposición de los residuos es rápida, debido a que los microorganismos que los descomponen están adaptados al medio; sin embargo, en algunos casos puede acumularse algunas sustancias debido a la falta de hongos o bacterias capaces de descomponerlas. En plantaciones de eucalipto y de pino, pobres en N, se encontró que el contenido de N se relaciona con el contenido del elemento en el tejido inicial y a que aumenta conforme las fracciones son más pequeñas; por el contrario, cuando los
59 residuos son ricos en N, caso de las acacias, el contenido de N decrece con el tamaño de partícula de los residuos. De acuerdo con Verhoef y Gunadi (2002), la descomposición de las agujas de los pinos es relativamente lenta en relación a las hojas de árboles de hoja ancha, ya que la mineralización del 50 % de las agujas puede llevar hasta 7 años, probablemente debido a su alto contenido de taninos, al bajo pH de la capa orgánica del suelo y a su bajo contenido de nutrimentos. Fauna asociada a los residuos: La fauna asociada al suelo y a los residuos es un factor clave en su descomposición debido a que su reducción en tamaño e incorporación al suelo depende del trabajo de la micro (protozoarios y nematodos), meso (tartígrados, colémbolos, ácaros, proturas, dipluras, sinfílidos y paurópodas) todos entre 0.02 y 2 mm de tamaño y la macrofauna (entre ellos, isópodos, ciempiés, milpiés, lombrices y mamíferos y aves). Según Wilde (1958), como una ley de la biología, entre más pequeños sean los organismos, más abundantes son y más específica es su función; de esta manera, los mamíferos grandes consumen y rompen a fracciones relativamente pequeñas, grandes cantidades de biomasa y residuos, mientras que los hongos y las bacterias terminan de descomponer los residuos de tamaño pequeño y cada uno de ellos se encarga de un componente específico. Durante la época lluviosa la velocidad de descomposición de residuos se ve favorecida por la actividad microbial, la penetración de raíces finas y el incremento de la población de macroartrópodos, especialmente las termitas y hormigas. La microfauna de hongos y bacterias es muy selectiva y específica en la escogencia de residuos y juega un papel importante durante todo el año, sin embargo son mucho más importantes durante la época seca cuando la actividad de los macroartrópodos es mínima (Costa et al. 2002). La mesofauna consiste principalmente de artrópodos, es normalmente mayor en residuos de especies exóticas que en los de bosques nativos y sus poblaciones se ven favorecidas por el microclima del bosque, más que por el de tipo de vegetación abierta. Reddy (2002) menciona que el número total de artrópodos es 1.5 veces más grande en plantaciones de eucalipto que en las sabanas adyacentes. La densidad de la mesofauna aumenta al sustituir la sabana por el bosque, aunque el cambio depende de la edad del mismo. La población de mesofauna (termitas, hormigas, lombrices, etc.) puede encontrar mejores condiciones para su desarrollo bajo las plantaciones, pero con el tiempo, el cambio sucesivo de la calidad de residuos provenientes del monocultivo puede afectar negativamente su población (Bernhard 2002). Los colémbolos y los ácaros dominan en los bosques de coníferas, mientras que las lombrices (que no toleran los residuos de coníferas) son más abundantes en otros tipos de bosques tropicales (Samra y Riazada 2002). Las termitas son muy abundantes en climas calientes del trópico y con su capacidad de abrir túneles en la madera hacen que los troncos caídos desaparezcan rápidamente (Samra y Riazada 2002). En plantaciones de eucalipto en el Congo, las poblaciones de termitas y hormigas correlacionaron negativamente con el contenido de lignina y de compuestos fenólicos encontrados en sus residuos (Bernhard y Loumeto 2002).
60 Verhoef y Gunadi (2002) y Reddy (2002), al estudiar las poblaciones de artrópodos en cuatro plantaciones de Pinus merkusii en Andisoles de Java y de eucalipto en India, encontraron entre 26 y 44 grupos de artrópodos del suelo, entre los cuales los ácaros y colémbolos fueron los más abundantes; en India, los grupos de artrópodos más comunes alcanzaron a 24 en la sabana y a 27 en la plantación de eucalipto. De acuerdo con Reddy (2002) los ácaros y los colémbolos de los residuos constituyen el 95 % del total de los microartrópodos y cerca del 81 % de lo microartrópodos se encuentran en el primer horizonte del suelo en la sabana, mientras que solo el 76 % en la plantación debido a la capa de residuos que hospedó muchos de esos habitantes del ecosistema La pérdida de la biota en un suelo se debe principalmente a cambios en el microclima, la disminución de la materia orgánica y el deterioro de las propiedades físicas del suelo, comunes después de la corta de la vegetación cuando se cosecha la madera. Sin embargo, es sorprendente la velocidad de recuperación de los microorganismos del suelo, dependiendo del tipo y diversidad del nuevo ecosistema. 3.4. Nutrimentos en los residuos liberados al suelo La cantidad de nutrimentos proveniente de los residuos que retorna al suelo, se relaciona con la cantidad de residuos y su concentración en los mismos, los cuales varían con la especie y la edad de la especie. En el Cuadro 11, puede verse como la cantidad de nutrimentos aumenta con la edad de las plantaciones de P. patula debido principalmente al aumento de la biomasa con la edad, más que a la concentración de los diferentes elementos en los tejidos que la componen. Cuadro 11. Cantidad de nutrimentos devueltos al suelo en plantaciones de P. patula de diferente edad en Nilgiris, India (tomado de Samra y Riazada 2002). Edad (años) 6 8 10 12 14
N 16.6 70.0 64.7 89.3 75.4
P K Ca Nutrimentos adicionados (kg ha-1 año-1) 0.2 2.5 17.9 1.8 3.3 64.5 2.7 7.7 65.8 3.8 8.6 72.8 1.0 12.5 79.8
Mg 2.3 11.0 4.5 15.0 10.0
En el Cuadro 12, puede observarse que el material depositado en cinco plantaciones de eucalipto varió entre 2090 y 6824 kg ha-1 año-1 y que la cantidad de nutrimentos en la misma siguió el orden Ca > N > K > Mg > P, indiferentemente de la especie. Aunque los autores (Samra y Riazada 2002) no indican si la concentración de nutrimentos es total o solo la fracción disponible de los mismos, puede notarse que excepto para E. propinqua, el contenido de nutrimentos en el suelo fue N = Ca >> K > P > Mg; este hecho demuestra que no necesariamente existe una relación directa entre la cantidad de nutrimentos en el suelo y la encontrada en la biomasa. Debido a la absorción diferenciada entre especies arbóreas y a su deposición vía residuos, es común encontrar que la cantidad de nutrimentos asociada al suelo bajo plantaciones de diferentes especies sea diferente (Cuadro 13). A plazo largo, el impacto de las plantaciones sobre las propiedades del suelo depende de: 1) la cantidad total de nutrimentos absorbidos por los árboles en relación a la capacidad de suplir nutrimentos por el suelo, 2) la cantidad y velocidad de descomposición de los residuos de hojas adicionados al suelo, 3) la acumulación de
61 nutrimentos en los diferentes tejidos del árbol (tronco, ramas, hojas, raíces, etc.) y 4) las partes del árbol que se remueven del ecosistema como cosecha y los nutrimentos asociados a la misma (Montagnini 2002). Cuadro 12. .Materia orgánica y nutrimentos asociados (kg ha-1 año-1) en la capa de residuos superior (L) y la capa de residuos en descomposición (F) en cinco plantaciones de Eucalyptus en Nilgiris, India (tomado de Samra y Riazada 2002). Plantación E. acemoides E. eugenoides E. paniculata E. pilularis E. propinqua
Materia Orgánica L F Total 2068 6808 8876 1692 6160 7852 5020 6428 11448 1746 6824 8570 1330 2090 3420
N 43 47 63 30 22
Nutrimentos adicionados al sistema P K Ca 3 12 34 2 10 27 4 20 160 2 6 18 2 4 22
Mg 3 3 5 2 1
Cuadro 13. Materia orgánica (t/ha) y contenido de nutrimentos (kg ha-1) en el suelo (0-25 cm de profundidad) bajo diferentes plantaciones de Eucalyptus en Nilgiris, India (tomado de Samra y Riazada 2002). Relación C:N E. acemoides 8 E. eugenoides 7 E. paniculata 8 E. pilularis 9 E. propincua 15 Plantación
Materia orgánica 127 107 133 103 144
N 8767 9068 9564 6969 5641
P 646 462 596 407 457
Nutrimentos en el suelo K Ca 9871 4160 11580 4815 12668 5118 2822 4719 15514 5407
Mg 291 420 168 508 168
Na 1167 1136 1142 1299 992
3.5. Inmovilización de nutrimentos liberados de la descomposición de residuos Durante el proceso de mineralización de los residuos (Samra y Riazada 2002), la relación C:N decrece en un corto período de tiempo, al igual que sucede con los tejidos de la bacteria y los hongos. Los nutrimentos que se liberan por este mecanismo pueden perderse por lavado o ser absorbidos para la síntesis de proteínas y otros componentes de los microorganismos, y la retención de nutrimentos por la biomasa microbial es lo que se conoce como inmovilización de nutrimentos. Los microorganismos mueren cuando la disponibilidad de materia orgánica se reduce al mínimo, liberando entonces los nutrimentos que se habían inmovilizado en sus tejidos. Los nutrimentos, resultado de la descomposición de residuos, pueden seguir varias vías, dentro de las cuales su reabsorción por parte de la vegetación remanente o de los organismos del suelo puede considerarse como mecanismos de inmovilización parcial. La disminución de la pérdida de nutrimentos del ecosistema también puede darse por retención de los mismos en las superficies de ciertas arcillas, las cuales tienen la capacidad de retenerlos casi en forma permanente.
4. La quema de la vegetación y los residuos y la liberación rápida de nutrimentos El bosque y los incendios forestales están unidos en el tiempo, indiferentemente del tipo de bosque que se trate, aunque históricamente se relacione más con el bosque tropical seco (Horn y Sandford 1992). En forma natural, los bosques pueden quemarse bajo condiciones climatológicas determinadas (períodos secos prolongados) y de manejo
62 (acumulación de residuos después de la poda o de la época seca), liberando todos los nutrimentos asociados a la biomasa que se quema en forma instantánea. La quema forma parte de las actividades forestales de limpieza del terreno para establecer plantaciones. Algunos técnicos consideran imposible separar o descartar la quema de las actividades forestales, mientras que otros confrontan radicalmente el uso de esta práctica. Las quemas anuales pueden inhibir el crecimiento del bosque secundario y favorecer el de Imperata cilíndrica, hecho que dificulta la reforestación pues es más difícil plantar los árboles debido a la competencia del pasto, el cual además puede causar alelopatía, incrementar el riesgo de incendios y degradar y compactar el suelo (Otsamo et al. 1995). El fuego provoca la reducción de raicillas presentes en la materia orgánica, provocando en algunos casos, una mayor producción de rebrotes de los troncos, causada a su vez por un bloqueo en la absorción de nutrimentos y agua; por esta razón, es común notar que en suelos distróficos ocurran deficiencias nutricionales en los rebrotes. La importancia de las quemas puede observarse en la Figura 4, en la cual se muestra la distribución espacial de los 4000 incendios forestales ocurridos en Centroamérica donde de 1990 a 1995 se quemaron más de 500.000 ha de bosque y debido a la sequía provocada por el fenómeno de El Niño el fuego destruyó más de 2.5 millones de hectáreas en 1998 (Observatorio del Desarrollo 2002). En promedio, durante el período 1996-2001, para toda la región ocurren 17484 incendios/año con una mayor incidencia de eventos en Nicaragua, Honduras y Guatemala, los países más secos y extensos de la región (Asociación Conservación de la Naturaleza 2005).
Figura 4. Distribución geográfica de los fuegos forestales en Centroamérica durante el año 1998 (tomado de Observatorio del Desarrollo 2002).
La cantidad de elementos que se libera de la biomasa boscosa y pasa a engrosar la disponibilidad de los mismos en el suelo ocurre en forma moderada cuando se practican fuegos controlados, en inglés “prescribed fires” (Richter, Ralston y Harms 1982; Zelaya y Guillén 2002), importantes para reducir el riesgo de quemas naturales que pueden eliminar cantidades apreciables de árboles en etapas de crecimiento inicial y permiten limpiar el terreno antes de plantar nuevamente en ciclos sucesivos. La adición de
63 nutrimentos al ecosistema cuando se corta y quema el bosque tiene un impacto significativo sobre el suelo (Nye y Greenland 1960; Ewel et al. 1981; Richter, Ralston y Harms 1982; Lal, Sánchez y Cummings 1986; Balagopalan 1987), a veces reconocido como efecto de fertilización inicial (en ingles “starting effect”). A menudo se menciona el hecho de que el mayor daño que causa la quema del bosque es la esterilización del suelo, causada por la elevada temperatura producto del fuego; sin embargo, Ewel et al. (1981) mencionan que durante la quema del bosque, la temperatura sobre la superficie del suelo es aproximadamente de 200ºC, diminuye a 100ºC a un cm de profundidad y que a los 3 cm de profundidad es menor a 38ºC, por lo que la esterilización del suelo no es un problema. En razón de la alta porosidad del suelo, su conductividad térmica es baja, por lo que la elevación de la temperatura solo ocurre en la interfase atmósfera-suelo. El binomio tiempo-cantidad de material vegetal a quemar y la humedad del suelo también definen la elevación de su temperatura. En un suelo húmedo la temperatura se eleva menos, una vez que el alto calor específico del agua exige más energía liberada de la quema para que ocurra una elevación de la temperatura del suelo. Por otro lado, cuando los suelos están compactados puede ocurrir una elevación de la temperatura a mayor profundidad, pues la proximidad de las partículas facilita la transmisión de calor (Costa 1990). En realidad, el efecto del fuego sobre las propiedades del suelo se da principalmente como una reducción del contenido de materia orgánica y de la saturación de acidez, asociado a un aumento en la suma de bases cambiables, lo que también puede acelerar la erosión del suelo descubierto y la volatilización de algunos elementos. Sin importar el tipo de quema de que se trate, uno de los problemas asociados a esta práctica es la irregularidad de la distribución de la ceniza (nutrimentos) adicionada al suelo; por lo general, se encuentran grandes cantidades de ceniza alrededor de los troncos de árboles de buen tamaño o en zonas en las cuales se acumula el material que se va a quemar, por lo que la disponibilidad de los nutrimentos asociados a la quema es desuniforme e incrementa los coeficientes de variación en trabajos de fertilización realizados sobre terrenos quemados (Figura 5).
Figura 5. Distribución desuniforme de las cenizas adicionadas por la quema de un bosque secundario de 12 años en el Chapare, Bolivia.
Otro efecto negativo de la quema del bosque se relaciona con un aumento en la erosión de suelos al reducirse la cobertura del mismo, fenómeno que va asociado con pérdida de nutrimentos y retardo del crecimiento inicial en plantaciones de teca en Trinidad (Ramnarine 2001). Hartemink (2003) menciona que como resultado de la quema, además disminuye la capacidad de infiltración del agua en el suelo debido al bloqueo de
64 los poros en la superficie del suelo, así como a que se eleva su hidrofobicidad, es decir, disminuye la afinidad entre las moléculas de agua y las partículas del suelo. De acuerdo con Costa (1990), la repelencia al agua se asocia a la quema durante la época seca del año y tiende a desaparecer durante la estación lluviosa; esto causa una mayor pérdida de agua durante el período más crítico debido a su evaporación o a su pérdida por escorrentía. El aumento en hidrofobicidad se explica por la formación de sustancias orgánicas apolares, las cuales recubren las partículas individuales y reducen el contacto entre el agua y las sustancias que la adsorben, y es inducida por la vaporización de sustancias orgánicas hidrofóbicas en la superficie del suelo durante la quema, seguida por su condensación en los horizontes inferiores más fríos del suelo. Producción de cenizas y nutrimentos asociados a la quema: La adición de nutrimentos en bosques por quema controlada es poca y puede variar según la intensidad calórica del fuego entre 0.58 y 1.14 t ha-1. En un bosque de Pinus oocarpa de Honduras, Zelaya y Guillén (2002) encontraron que la quema del medio día fue más intensa que la realizada a las 8 am o a las 4 pm, por lo que los cambios observados en las propiedades químicas del suelo al medio día fueron mayores que los observados en las otras quemas (Cuadro 14). Además, encontraron incrementos moderados no significativos con la quema en los valores de materia orgánica, K Fe, Mn y N, con disminuciones moderadas no significativas de Ca y Mg; los incrementos mencionados son de la misma tendencia que los encontrados bajo quema total del bosque, mientras que la reducción de los contenidos de Ca y Mg son difíciles de explicar. Es preferible realizar las quemas durante los momentos del día en que haya menos viento, de manera que se pueda controlar mejor el proceso y se reduzcan las pérdidas de ceniza por el viento. La descomposición y posterior quema de los residuos de Pinus caribaea en Fiji (Waterloo 1994) caídos después de la cosecha o de un huracán, redujo la capa de residuos en el suelo de 37 a 6 t ha-1, incrementándose los contenidos varios elementos y perdiéndose significativamente solo cantidades apreciables de P, N y K. Cuadro 14. Variación de las principales propiedades del suelo bajo quema controlada en un bosque de Pinus oocarpa en Honduras (tomado de Zelaya y Guillén 2002). Elemento
Testigo
M.O % pH P ppm K mg 100 g-1 Ca mg 100 g-1 Mg mg 100 g-1 Fe ppm Mn ppm Zn ppm Al ppm N total % Total Ceniza (t ha-1)
0.7 5.8 2.5 1.13 6.08 2.26 79 35 1.23 0.11 0.03 0.0
8.00 am 1.2 5..4 2.8 1.25 4.26 1.88 78 43 1.04 0.01 0.06 0.62
Hora de la quema 1.00 pm 1.4 5.5 2.8 1.26 4.92 1.98 86 52 1.54 0.01 0.07 1.14
4.00 pm 1.3 5.4 2.7 1.21 4.52 1.91 83 48 1.38 0.01 0.06 0.58
La cantidad de ceniza, y los nutrimentos asociados, que cae al suelo como resultado de la quema total del bosque es muy variable y oscila entre 1.2 y 12.1 t ha-1, dependiendo del tipo y edad del bosque y del sustrato en el que haya crecido el mismo (Cuadro 15). Es notorio que la cantidad de N, Ca, Mg y K adicionados es mayor que la de Fe, S, P y Mn, con cantidades de Zn, Cu y B aún muy inferiores. Drechsel y Zech (1994),
65 mencionan que en plantaciones maduras de teca, la adición de N atmosférico más el proveniente de la mineralización de los residuos en descomposición, puede suplir más del 70 % del N requerido por una plantación, siendo que esa cantidad se puede reducir al 15 % cuando ocurren incendios en forma recurrente, lo que forza el sistema a ceder parte del N de reserva del suelo (N nativo). Cuadro 15. Cantidad de ceniza y nutrimentos asociados a la misma como resultado de la quema del bosque (adaptado de Sánchez 1985 y Aldunate y Mejía 1991).
Variable Bosque (edad, años) N (kg ha-1) Ca (kg ha-1) Mg (kg ha-1) K (kg ha-1) P (kg ha-1) Zn (kg ha-1) Cu (kg ha-1) Fe (kg ha-1) Mn (kg ha-1) S (kg ha-1) B (kg ha-1) Total Ceniza (t ha-1)
Manaus, Brasil (T. Acrorthox) Primario 80 82 22 19 6 0.2 0.2 58 2 nd. nd. 9.2
Secund. (12 ) 41 76 26 83 8 0.3 0.1 22 1 nd. nd. 4.8
Yurimaguas, Perú (T. Paleudults) Secund. (25) 127 174 42 131 17 0.5 0.2 4 11 24 0.3 12.1
Secund. (17) 67 75 16 38 6 0.5 0.3 8 7 nd. nd. 4.0
Chapare, Bolivia (T. Dystropepts) Secund. (11) 1 155 31 140 9 0.7 0.2 6 3 nd. nd. 1.3
Pérdida de nutrimentos asociada a la quema: Szott, Fernández y Sánchez (1991), mencionan que no todos los nutrimentos asociados a la ceniza depositada después de la quema del bosque son aprovechados por la vegetación subsiguiente, ya que una buena parte de los mismos se pierde a través del ciclo hidrológico (lixiviación, erosión, escorrentía) o intercambio gaseoso. La cantidad de nutrimentos perdidos depende del tipo de suelo, en el tanto en que determina el proceso de reciclarlos/lixiviarlos y en general la velocidad de los procesos de pérdida de nutrimentos; en el Cuadro 16, puede notarse como se pierden más nutrimentos de los suelos fértiles que de los de baja fertilidad. Otro mecanismo por el cual los nutrimentos no quedan a disponibilidad de los árboles es la retención de los mismos a la fracción arcillosa, en particular P (Sánchez 1985). De manera general, cuanto más arenoso sea el suelo menor es su capacidad de intercambio de cationes, lo que facilita la pérdida de los nutrimentos asociados a la ceniza proveniente de la quema, por lo que en este tipo de suelos es mejor conservar los residuos y aprovechar su descomposición lenta. En estos suelos la quema pasa a ser una práctica indeseable, al igual que en los suelos tropicales muy meteorizados con baja capacidad de intercambio de cationes, donde se convierte en una práctica de riesgo alto. No todos los nutrimentos se pierden a la misma velocidad después de la quema, por lo que la necesidad de aplicar unos u otros para maximizar el crecimiento de la vegetación de reemplazo varía con el tiempo; Cravo y Smyth (1997) mencionan un aumento en las concentraciones de Ca, Mg, K, Zn y pH y la reducción del Al intercambiable inmediatamente después de la quema, siendo que los mismos contenidos decrecieron al 50 % del valor original a los 23, 15 y 5 meses después para el Ca, Mg y K, respectivamente. Ewel et al. (1981) al quemar un bosque secundario tropical húmedo, encontraron pérdidas por volatilización de 1600 g m-2 de C, 49 g m-2 de N y 13 g m-2 de S, con
66 pérdidas por erosión eólica y lavado de 34 g m-2 de N, 20 g m-2 de K, 1 g m-2 de P, 39 g m-2 de Ca y 7 g m-2 de Mg; además mencionan una disminución de la cantidad de semillas almacenadas en el suelo del orden de 8.000 (67 especies) a 6.000 (51 especies), después de 11 semanas de cortado el bosque y hasta 3.000 (37 especies) después de la quema del bosque. Al momento de la quema del bosque, la cantidad total de S en la biomasa puede alcanzar valores de 5 kg ha-1 (asumiendo un contenido de 0.1 % y una biomasa de 500 g m-2), cantidad similar a la que se deposita por efecto de lluvia y aerosoles, por lo que su volatilización no es relevante para el establecimiento de bosques o nuevas plantaciones forestales en el mismo ecosistema (Sarmiento 1984). No obstante, que la quema de residuos causa una considerable pérdida de N, se ha encontrado que el contenido de este elemento aumenta en la capa superficial del suelo después de esta operación. Se ha sugerido que la quema crea condiciones más favorables a la fijación simbiótica y no simbiótica del N, aunque la pérdida de N del sistema sea más elevada que la fijación (Reis y Barros 1990). Cuadro 16. Pérdida de nutrimentos en ecosistemas de bosques tropicales a través del ciclo hidrológico (tomado de Szott, Fernández y Sánchez 1991). Sitio Costa Rica Panamá Papua Nueva Guinea Venezuela Brasil Brasil Malasia Venezuela Venezuela
Perdida de nutrimentos (kg ha-1 año-1) P K Ca Suelos moderadamente fértiles 19.4 0 3.6 5.7 nd 0.7 9.3 163.0 nd nd 15.0 25.0 Oxisoles/Ultisoles nd 30.0 4.6 3.9 0.2 0.008 0.4 tr. nd 0.4 12.7 16.7 nd nd 11.3 2.1 Espodosoles /Psamments nd 16.0 nd 2.8 Bosque Montano 5.0 0.3 2.2 1.6 N
Mg 8.5 44.0 51.0 0.7 tr. 8.1 1.5 nd 0.6
La topografía de un área también afecta la pérdida de nutrimentos de la quema (Costa 1990). A mayor pendiente, mayor pérdida de suelo y de cenizas, sea por viento o por agua de lluvia. En el caso de laderas con suelos ácidos en las que la vegetación no crece adecuadamente, muchos de los nutrimentos de la ceniza también pueden ser retenidos fuertemente por el suelo. La permanencia de los residuos sobre el suelo, en vez de su quema, actúa como una barrera protectora contra el golpe de las gotas de lluvia y por ende ayuda en la conservación del suelo in situ.
5. Efectos en el suelo causados por el reciclaje de residuos Las propiedades del suelo de un sitio tienen un efecto directo sobre el crecimiento de las especies maderables y también sobre su habilidad para restaurar la fertilidad del suelo. Sin embargo, la contribución de los nutrimentos liberados de los residuos para el mantenimiento sostenido de plantaciones forestales también depende de otros factores como son el efecto de la maquinaria de extracción sobre la estructura del suelo, las condiciones necesarias para la regeneración del bosque y los efectos del pastoreo sobre los terrenos recién explotados (Grubb 1995).
67 En plantaciones forestales tropicales y en bosques naturales, la dinámica del C y de los nutrimentos se logra a través de dos procesos principales: (1) la absorción de nutrimentos del suelo por la vegetación y 2) las salidas de nutrimentos, incluyendo la remoción de la vegetación y retorno como residuos, lavado por la lluvia y secreción y descomposición de las raíces. La cantidad envuelta en este proceso depende de la especie, el tipo de suelo, el clima, la edad del árbol y los aspectos de manejo de la plantación (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Bajo condiciones de plantaciones forestales en los trópicos, los cambios de las propiedades químicas del suelo pueden ser negativos, aunque varios estudios reflejan un incremento de la fertilidad del suelo con el tiempo (Hartemink 2003). 5.1. Cambios en el contenido de materia orgánica Los cambios en el contenido de materia orgánica del suelo asociados al reciclaje de nutrimentos dependen de a una serie de variables que incluyen, entre otras: 1) los factores ambientales que determinan los procesos de adición y mineralización de los residuos adicionados, 2) el tipo y calidad de los residuos, 3) forma en que se depositan los residuos en el suelo, 4) de factores edáficos específicos (por ejemplo, número y tipo de organismos, aireación, etc.) y 5) condiciones impuestas por el cambio en uso del sitio (por ejemplo, cambios en temperatura y humedad bajo la nueva cobertura boscosa, longitud del período y usos que se le haya dado al ecosistema desde la tumba del bosque original). Según Samra y Riazada (2002), el término “humus forestal” se refiere a toda la fracción orgánica del perfil del suelo e incluye hojas sin descomponer, agujas y ramilla conocidas como mantillo, residuos parcialmente descompuestos finamente divididos y residuos descompuestos resistentes o humus amorfo. El humus puede acumularse en los horizontes inferiores de los suelos bajo bosque, normalmente acomplejado con compuestos arcillosos. Para Guggenberger y Zech (1999) y Russell et al. (2004), el carbón orgánico total del suelo incluye la fracción de partículas orgánicas ligeras (residuos de plantas descompuestos y de bacterias, algas y hongos que puede descomponerse relativamente rápido) y la ligada a la fracción limo y arcilla (considerada como estable). Factores ambientales: El efecto sobre la acumulación de materia orgánica ejercido por las variables ambientales temperatura y precipitación, asociadas al relieve y combinadas en el concepto de zona de vida, se observa en el Cuadro 17 El efecto de la temperatura ambiente se observa al comparar los datos del piso tropical (nivel del mar) con los del piso montano a más 2500 msnm, mientras que el efecto de la humedad al compara los valores del bosque seco con los del bosque pluvial. En ambos casos ocurre un aumento significativo del contenido de materia orgánica tanto del suelo como del subsuelo asociado a una disminución de la temperatura y a un aumento de la cantidad de precipitación pluvial. Sin embargo, a mayor elevación se alcanza un piso altitudinal sobre la zona de condensación, por lo que el aire es seco y frío, en el que ocurren con frecuencia heladas y caída de granizo, dando paso a la formación de ecosistemas desérticos en los cuales la adición de residuos es mínima, como ocurre en los altiplanos y picos nevados de la región andina de Sur América.
68 Cuadro 17. Variación del contenido de materia orgánica del suelo y del subsuelo en función de la zona de vida (confeccionado con datos de Holdridge et al. 1971). Zona de Vida Tropical Premontano Montano Bajo Montano PROMEDIO
Seco
Húmedo
3.3/1.0 (7)
3.3/0.9 (7) 6.3/2.8 (2) 4.9/1.6 (1)
Lluvioso Mat. Org. % 4.3/1.3 (13) 6.9/2.20(6) 19.1/4.9 (1)
4.8/1.8 (10)
10.1/2.8 (20)
3.3/1.0 (7)
Pluvial
6.6/2.0(5) 20.4/6.7 (3) 19.8/-- (1) 15.6/4.3 (9)
PROMEDIO 3.6/1.1 (27) 6.6/2.3 (13) 14.8/4.4 (5) 19.8/R (1)
Aunque la cantidad de residuos que caen al suelo en bosques naturales de Costa Rica decrece con al altura sobre el nivel del mar (Heaney y Proctor 1989), en el orden de 9.0, 6.6, 5.8 y 5.3 t ha-1 año-1 a alturas de 100, 1000, 2000 y 2600 msnm, respectivamente, en otros casos, la cantidad caída depende de que los árboles se encuentren como monocultivo o asociado con otras especies (Babbar y Ewel 1989). La producción de biomasa en los bosques de altura es menor que la de los bosques de bajura debido, entre otras, a una menor tasa de fotosíntesis y exposición a vientos fuertes, lo que incide en una menor cantidad de residuos adicionados al suelo. Sin embargo, la acumulación de residuos en ecosistemas de montaña también ocurre debido a que su contenido de N decrece (Heaney y Proctor 1989) y a que su concentración de compuestos fenólicos aumenta con la elevación del terreno sobre el nivel del mar (Montagnini y Jordan 2002), por lo que su tasa de mineralización disminuye e induce una limitación de N en la vegetación en estos ecosistemas (Tanner et al. 1998). Adicionalmente, Bruhl, Mohamed y Liusenmair (1999), encontraron que el número de géneros y especies de hormigas en la hojarasca de bosques (asociados a disminuciones similares de poblaciones de otros artrópodos) también disminuye con la altura en bosques tropicales de Malasia, por lo que se esperaría que también esta sea otra causa de la disminución de la mineralización de los residuos en esos ecosistemas. Salas (1987) concluye que en zonas tropicales bajas, la recirculación de nutrimentos de especies caducifolias es muy rápida y compensa la baja fertilidad de los suelos; por el contrario, en las montañas el proceso de descomposición se ve limitado por la baja temperatura y la menor actividad biológica. Sin embargo, los datos de biomasa mencionados por Grimm y Fassbender (1981a, b) en el ecosistema forestal montano en Venezuela (348 t ha-1 de biomasa viva, 24 ton/ha de madera muerta, 57 t ha-1 de raíces, 38 ton/ha de mantillo y 583 t ha-1 en el suelo mineral), no difieren en mucho de los encontrados por de Graff (1982) en el ecosistema tropical húmedo bajo en Surinam. Tipo y calidad de los residuos: Akinnifesi, Tian y Kang (2002) mencionan que, algunas especies arbóreas mejoran el contenido de materia orgánica del suelo después de 5, 10 o 16 años de establecidas. En la mayoría de los casos los contenidos de materia orgánica son mayores que los de las parcelas control sin árboles después del año 10, sugiriendo que ocurre un efecto positivo sobre la materia orgánica durante la fase de crecimiento similar al efecto ejercido por el período de descanso en sistemas de agricultura migratoria. A los 10 años, Leucaena leucocephala, Cordia alliodora, Dactyladenia barteri y Gmelina arborea aumentaron los contenidos de C en más del 82 % sobre el control. Treculia africana y Dialium guineense lo aumentaron en 27 y 37 %, respectivamente y Pterocarpus soyauxii no tuvo ningún efecto sobre esta variable. D. barteri y G. arborea mantuvieron niveles de C en suelo superiores al testigo a los 5, 10 y 16 años después de establecidas. Los datos sugieren que entre el 5 y 10 años de plantados, los árboles cierran la copa y posteriormente alcanzan su crecimiento máximo.
69 En Tanzania, la plantación de Pinus patula y Cupressus lusitánica causa un aumento del contenido de materia orgánica del suelo hasta el cuarto u octavo año de crecimiento, mientras que al alcanzar el período de crecimiento máximo de la plantación (de los 1020 años después de plantar los árboles), ocurre una disminución del contenido de materia orgánica del suelo. El decremento del contenido de materia orgánica del suelo en la última fase de crecimiento de los árboles se atribuye a que estos alcanzan un estado de equilibrio o de pérdida de actividad biológica, un mayor acúmulo de C en la biomasa, un alargamiento del sistema radical en la superficie del suelo y posiblemente una menor contribución de carbono del sotobosque, el cual se ve suprimido por falta de luz, lo que aumenta la escorrentía sobre el suelo y la erosión. Forma en que se depositan los residuos: A través del proceso de descomposición de residuos se producen cambios en el contenido y forma de la materia orgánica en el suelo y los residuos de dimensiones considerables se reducen a partículas más pequeñas y formas solubles, las cuales pueden ser absorbidas por las plantas. La transformación de los residuos a humus ocurre en una secuencia de pasos desde que la materia orgánica cae al suelo, es fragmentada y luego mezclada con el suelo. Algunos estudios (Russell et al. 2004) enfatizan en el efecto que tienen las diferentes especies sobre los procesos del ecosistema, con énfasis en la dinámica de la materia orgánica del suelo, pues se considera que esta fracción afecta la productividad de la plantación a través del mejoramiento de la estructura del suelo, su retención de humedad y la retención y liberación de nutrimentos; los mismos autores concluyen que una mayor producción de residuos debe resultar en un incremento de carbón orgánico en el suelo, cuando los demás factores que afectan su descomposición son iguales. En general, las especies “siempre verdes” (p.e. coníferas) tienden a concentrar más nutrimentos en el follaje que las especies caducas, las cuales tienden a translocar los elementos del follaje hacia el tronco antes de la caída de las hojas; este hecho implica que en las últimas especies el reciclaje de nutrimentos sea más lento, así como que la cantidad de nutrimentos que se exportan con la madera sea mayor para las mismas especies (Prasad, Sah y Bhandari 1986). Totey (1992) muestra este tipo de tendencia para varias especies de importancia comercial en la India (Cuadro 18). Cuadro 18. Absorción anual, retención y liberación de N y P en algunas plantaciones forestales de la India (tomado de Totey 1992).
Especie arbórea Pinus patula Pinus patula Eucalyptus teriticornis Populus deltoides Shorea robusta Tectona grandis
Absorción (kg ha-1) 114 55 179 47 339 478
Nitrógeno Retenido (%) 46 52 85 56 59 51
Fósforo Liberado Absorción Retenido Liberado (%) (kg ha-1) (%) (%) 54 2 18 82 48 3 77 23 15 83 84 16 44 1 49 51 41 36 50 50 49 91 63 37
En el caso de Pinus caribaea (Waterloo 1994), la especie adiciona cantidades de residuos que aumentan con la edad hasta alcanzar la madurez de la plantación y los residuos adicionados se descomponen relativamente rápido (43-48 % en el primer año), siendo que más del 60 % del K y entre el 20-50 % del P de la acículas se libera en los primeros 3 meses. En el caso de las especies Pithecellobium elegans, Genipa americana, Strypnodendron microstachyum, Vochysia guatemalensis, Vochysia ferruginea y
70 Hyeronima alchorneoides la cantidad de residuos adicionados por año oscila entre 387 y 868 g m-2, de los cuales la gran mayoría son hojas y tan solo una pequeña fracción son ramas; la descomposición de estos residuos es relativamente lenta y varía para cada especie (Montagnini, Ramstad y Sancho 1993, Horn y Montagnini 1999). La transferencia de nutrimentos al suelo, proveniente de los varios compartimentos posibles, es un proceso muy particular en el ecosistema forestal. En este proceso, ocurren adiciones de nutrimentos asociados a la caída de residuos del árbol, por la liberación de exudados radicales al suelo y en menor grado por el lavado de los mismos por agua de lluvia que fluye por el follaje y los troncos (flujo caulinar). De los nutrimentos ligados a la biomasa, la porción que puede liberarse depende de la especie forestal y de su edad, del nutrimento en cuestión y de las condiciones edafoclimáticas. Según Totey (1992), el porcentaje de nutrimentos reciclados que se pueden liberar de las coníferas, alcanza el 50 % para N, K, Ca y Mg, mientras que el P se recicla tan solo en un 30 %, aunque estos porcentajes dependen de la especie en particular de que se trate. La acumulación de material orgánico al suelo depende de que la adición de residuos ocurra sobre o dentro del suelo. Cuando los residuos se adicionan sobre el suelo, de acuerdo con Soto et al. (2002), se puede utilizar varias ecuaciones para describir su velocidad de descomposición. Entre ellas: (1) Y = T o e-kx + e (exponencial simple); (2) Y = T o e-k1x + (T 1 – T o) e-k2x + e (exponencial doble); (3) Y = T o + (T 1 – T o) e-kx + e (asintótica). El modelo asintótico es el que mejor representa la manera en que una única adición de residuos adicionados sobre el suelo se mineraliza, tal como encontraron Sauerbeck y González (1977) al estudiar el fenómeno, empleando paja de trigo trazada con (14)C en 12 suelos de Costa Rica, bajo diferentes condiciones climáticas. Posteriormente otros autores, empleando bolsas de descomposición con residuos de especies del bosque tropical húmedo (Babbar y Ewel 1989; Byard, Lewis y Montagnini 1996) y residuos frescos de banano (Vargas y Flores 1995) y palmito (Soto et al. 2002), encontraron resultados similares. Sin embargo, cuando la adición de residuos sobre el suelo es constante, el uso de un modelo lineal que representa diferentes estados de descomposición, presenta un mejor ajuste matemático (Heal et al. 1997). De acuerdo con Buurman, Ibrahim y Amézquita (2004), cuando lo residuos se adicionan dentro del suelo, la acumulación de C (Cs) en el mismo depende de la cantidad de material depositado y de su velocidad de descomposición, según la ecuación Cs = F1 (1 –kf ) / kh, en la cual Cs se expresa como masa por unidad de superficie, F1 = deposición de residuos (masa por unidad de superficie por año), kf = fracción de residuos que se descompone en un año y kh = fracción de humus descompuesta por año. Esta expresión matemática es válida para la fracción de humus con diferentes tiempos de descomposición o un tiempo medio de permanencia de 1/ kh. Dentro de otras, las prácticas de manejo del bosque o la plantación, tales como las quemas, el pastoreo, el uso de maquinaria y la aplicación de fertilizantes afectan la distribución del carbono orgánico del suelo (Townsend et al. 2002) y su acumulación dentro del suelo está muy relacionada a: 1) la descomposición natural de raíces finas (humificación) dentro del suelo, 2) la descomposición de raíces finas en especies deciduas por poda natural durante la estación seca (Ordóñez 2003), 3) corta de raíces al preparar el terreno (Veldkamp
71 1994), 4) descomposición de raíces por efecto de podas y 5) descomposición de la biomasa microbial. Factores edáficos específicos: Varios estudios enfatizan en el efecto que tienen algunas propiedades del suelo sobre la mineralización, humificación y acumulación de los residuos orgánicos en el suelo. La dinámica del proceso científico muestra que los compuestos orgánicos se reconocían morfogenéticamente de acuerdo a su presencia en sistemas con diferente condición nutritiva y de régimen hídrico con los términos de mull, mor, moder y humus bruto. Posteriormente, se desarrolló la tecnología de fraccionamiento de la materia orgánica del suelo y comienza a utilizarse la nomenclatura de ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, ácidos himatomelánicos y huminas. Recientemente, se separan la fracción orgánica relacionada al contenido de arena del suelo y la fina, asociada a los contenidos de arcilla y limo del suelo; además se utilizan técnicas radiométricas para estudiar la movilidad de las diferentes fracciones en el suelo. La mayoría de los hallazgos encontrados durante los últimos 100 años y otros más, se utilizan hoy en día para separar los suelos orgánicos y describir la contribución del componente orgánico en suelos minerales en la Taxonomía de Suelos (Soil Survey Staff 1999). Cambios en uso de la tierra: Brown et al. (s.f.), indican que la conversión de bosque a pastura tiene un efecto de magnitud baja sobre el contenido total de materia orgánica del suelo; si bien se puede encontrar un ligero incremento de esta fracción al inicio del cambio de cobertura, de inmediato ocurre una disminución del mismo en períodos de tiempo intermedios (p.e. 10 años) y un incremento posterior conforme la pastura se hace más vieja (p.e. más de 50 años). Al contrario del proceso de acumulación de humus en el suelo, como consecuencia de la extracción de biomasa (remoción total del bosque, típica de la agricultura migratoria, o la extracción de madera como producto vendible en sistemas forestales), ocurre una disminución de la velocidad de evapotranspiración, fotosíntesis, calor latente, diversidad biológica, una elevación de la temperatura y cambios en el ciclo hidrológico (incluyendo una disminución de la humedad del suelo). Después de la deforestación, los cambios en el uso de la tierra afectan en forma acentuada los contenidos de materia orgánica del suelo, al igual que otras de sus propiedades (p.e. la densidad aparente), debido a que se afectan tanto la adición de residuos como su velocidad de descomposición (Ewell et al. 1981; Raich 1983; Veldkamp 1994; Johnson y Wedin 1997; van Dam, Veldkamp y van Bremen 1997;Guggenberger y Zech 1999; Powers 2001, 2004; Powers y Schlesinger 2002a,b). Al exponerse la superficie del suelo, se acelera el lavado de nutrimentos, de manera que la reposición de los mismos por el proceso de mineralización de la materia orgánica no compensa por la pérdida. A la larga, el contenido de materia orgánica del suelo decrece, la densidad aparente aumenta y se reduce la velocidad de infiltración, esto asociado también a la menor adición de residuos. Si se utiliza maquinaria pesada en el proceso de extracción de madera o de limpieza del terreno, también se da la compactación del sistema (Costa et al. 2002; Hartemink 2003). Al cortar y quemar un bosque húmedo de 8-9 años en Turrialba, Costa Rica, Ewell et al. (1981) encontraron que, por volatilización, se perdió el 31 % del C inicial, 22 % del N y el 49 % del S. La evolución de CO2 del suelo fue mayor debajo de los residuos de 11 semanas (3.6 g C m-2 día-1) que debajo del bosque siempre verde (2.5 g C m-2 día-1), probablemente debido a que los residuos ayudaban a conservar más humedad en el suelo
72 que el bosque transpirando en forma activa. Los datos de Veldkamp (1994) demuestran que la deforestación, seguida de 25 años de pastos, causó una pérdida neta de 21.8 t ha-1 del C del suelo en un Eutric Hapludands y de 1.5 t ha-1 en un Oxic Humitropepts; en un Andic Humitropepts el autor encontró que la descomposición de raíces de los árboles causó un incremento del C orgánico del suelo durante el primer año después de la corta de los árboles, así como un estabilización del C del suelo al formar complejos con el Al del suelo. Raich (1983) comparó por 6 meses el efecto de convertir un bosque húmedo tropical premontano y un bosque secundario aledaño sobre el balance de C del suelo, definiendo los principales componentes de almacenamiento de C en el suelo y las adiciones y evolución de CO2 de un Inceptisol en Costa Rica. Se encontró que el total de C almacenado en y sobre el suelo en el bosque maduro fue de 9330 g C m-2 y 1850 g C m-2 como residuos y de 340 g C m-2 como raíces de tamaño pequeño (diámetros de 5 mm), sin que se estimara la contribución de las raíces gruesas. La adiciones diarias en el bosque maduro incluyeron 1.3 g C m-2 como residuos y 0.10 g como C orgánico disuelto por m2 en agua de lluvia (recolectada como caída del follaje + flujo por el tallo). La evolución de CO2 del bosque maduro promedió 3.4 g C m-2 día-1o 2.6 veces el promedio de los residuos adicionados. La cantidad de C total acumulada en y sobre el suelo del bosque secundario fue de 8600 g C m-2, 700 g C m-2 en los residuos y de 157 g C m-2 como raíces de tamaño pequeño, lo que representa 2060 g C m-2 menos que en el bosque maduro. El promedio diario de insumos al suelo del boque maduro incluye 0.7 g C m-2 como residuos y 0.12 g C orgánico disuelto/m2. La pérdida de CO2 del bosque maduro promedió 4.6 g C m-2 día-1 o 1.4 veces el promedio encontrado en el bosque secundario. Las adiciones de C al suelo, fueron considerablemente menores que las perdidas de CO2 del mismo en ambos sitios. Johnson y Wedin (1997) también encontraron una pérdida de materia orgánica del suelo al comparar bosques maduros con praderas, atribuyendo el efecto a una velocidad de mineralización más elevada en las pasturas debido a una mayor temperatura del suelo en este ecosistema. Powers (2001,2004), examinó la disminución de la concentración y del contenido de C total del suelo hasta 30 cm de profundidad, relacionado con diferentes usos de la tierra en el noreste de Costa Rica, incluyendo 12 cambios de bosque primario a plantaciones de banano, 15 de pasto a cultivos anuales y 4 de pasto a Vochysia guatemalensis. Al pasar a plantaciones de banano, el suelo superficial disminuyó la concentración y el contenido de C en un 37.0 % y un 16.5 %, respectivamente. Datos similares se encontraron al convertir potreros a cultivos, mientras que los suelos bajo V. guatemalensis aparentemente no aumentaron el contenido de C al menos en la primera década bajo este tipo de cobertura. Una reducción de la producción de residuos de sobre el suelo podría ser uno de los mecanismos que ayudarían a explicar la pérdida de materia orgánica del suelo cuando ocurren cambios en el uso de la tierra, mientras que el proceso de recuperación de este componente del suelo es lento. La recuperación de C en los horizontes inferiores del suelo es mayor que la recuperación de C en el suelo superficial, debido a la acumulación de residuos y fracciones húmicas de alto peso molecular en sus capas superiores (Alvarado 1974). Van Dam, Veldkamp y Breemen (1997) encontraron que la velocidad de descomposición de materia orgánica en el suelo decrece fuertemente con la profundidad del mismo y que el transporte por difusión solo, no es suficiente parra simular el movimiento de C en el subsuelo; los valores deben ser aumentados para explicar el proceso de descomposición y la dinámica
73 de la materia orgánica y del delta (13)C y delta (14)C en estos horizontes. Cleveland et al. (2004) concluyen que con el tiempo, bajo la presencia de reacciones físico-químicas en la superficie de las partículas del suelo, la disolución de fracciones húmicas (hidrofóbicas) es más abundante que la de la fracción no-húmica (hidrofílica); siendo esta última fracción la que migra con más facilidad hacia las capas interiores de suelo. Tanto Cleveland et al. (2004) como Powers y Schlesinger (2002a,b), concluyen que los cambios con la profundidad del suelo de la fracción isotópica del delta (13)C, no se pueden explicar por la absorción por los microorganismos de material orgánica disuelta, ni por la diferencia en composición de los residuos y de las raíces. Russell et al. (2004), mencionan que la acumulación de C en el suelo puede ser sorprendentemente rápida en bosque secundarios tropicales o en terrenos agrícolas degradados, con valores de secuestración de C en el ámbito de 0.5 a 2.0 mg ha-1 año-1. En su estudio en La Selva, Costa Rica, los autores encontraron un incremento del 14 % o 0.6 mg ha-1 año-1en una plantación de 10 años de Hyeronima, así como una disminución del 24 % o 0.9 mg ha-1 año-1en una plantación de Cedrela de un año de edad Guggenberger y Zech (1999) encontraron que el abandono de un pastizal y el crecimiento del bosque secundario permitió elevar el contenido de C en todas las fracciones a su valor original bajo bosque en un período de 18 años y que la fracción orgánica asociada a la fracción arenosa del suelo llegó a alcanzar valores más elevados que los hallados antes de cultivar el terreno. 5.2. Cambios en la fertilidad de los suelos de plantaciones forestales Efecto de las plantaciones forestales comerciales: La pérdida de fertilidad de los suelos en plantaciones forestales comerciales se asocia con pérdidas de materia orgánica, pH, capacidad de intercambio de cationes, capacidad de cationes efectiva y nutrimentos esenciales, aunque también con el deterioro de la estructura del suelo, aumento de la densidad aparente y por ende con mayores tasas de erosión (Ewel et al. 1991). En plantaciones de ciclo corto, la extracción de nutrimentos supera en mucho la reposición de los mismos vía reciclaje o meteorización, efecto que se agrava cuando en adición se realizan prácticas negativas (p.e. quemas, arado del suelo) entre rotaciones (Kumar 2005). En general, el efecto de la cobertura boscosa depende de las condiciones de fertilidad natural del suelo original. Cuando los suelos son infértiles o degradados, el efecto de la cobertura sobre el pH del suelo es más pronunciado en suelos ácidos que en aquellos con alta saturación de bases (p.e., si el pH del suelo aumenta de 4.8 a 5.1, afecta más en Ultisoles que en Alfisoles). Además, en este tipo de suelos las especies plantadas disminuyen el contenido de P extraíble, mientras que en suelos fértiles lo pueden elevar. Los contenidos de K, Ca y Mg intercambiables del suelo se mantienen altos en la mayoría de las plantaciones, en particular de Gmelina arborea (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). En términos de nutrimentos, puede ocurrir que las entradas al sistema sean iguales a las salidas (estado de equilibrio), que entren menos nutrimentos de los que salen (estado de acumulación), o que salgan más que los que entran (estado de pérdida). La determinación de la situación particular se realiza a través de estudios de balance de nutrimentos, los cuales deben hacerse en períodos de tiempo de más de 10 años de
74 duración. La información disponible en la literatura sobre este tema (Hartemink 2003), proviene de dos tipos de estudios, sea comparando el efecto de un sistema de manejo en un tipo de sitio en el tiempo (Tipo I), o comparando sistemas de manejo en dos sitios adyacentes en el tiempo (Tipo 2); en el último caso, ocurren aparentes discrepancias de los resultados obtenidos entre autores, pues depende de que la comparación que se haga sea entre una situación considerada como “óptima contra otra no tan óptima” (bosque natural vs. Plantación forestal), o una “no tan óptima contra otra mejor” (pasturas vs. bosque o plantación forestal). En regiones tropicales la mayoría de los estudios realizados son del Tipo 2 y se concentran en los géneros Pinus, Gmelina, Eucalyptus, Acacia y Tectona, información que se resume en el Cuadro 19. Los datos muestran que los cambios en pH y N oscilan alrededor de 0.1 unidades y en más de dos terceras partes de los casos estudiados el pH aumentó. El contenido de C en el suelo es variable y la mayor disminución de C se encontró en plantaciones de Inga edulis en Ultisoles; el caso de Albizzia lebek muestra un incremento importante de C, debido a que se compara contra un suelos degradados. El contenido de P es variable, aunque en la mayoría de los casos decrece con el tiempo. En el caso de plantaciones en Oxisoles, el contenido de bases aumenta, mientras que en Ultisoles decrece o se mantiene igual (Hartemink 2003). El efecto de los árboles sobre el contenido de Ca intercambiable difiere entre especies y con la edad de las mismas. Al igual que con la acumulación de C orgánico, los contenidos de Ca aumentan con el tiempo hasta el año 10 y declinan después de esta edad. Bajo cobertura de G. arborea, altas cantidades de Ca (161 a 171 kg ha-1) retornan al suelo vía foliar encontrándose incrementos en el contenido de Ca intercambiable (67 %) comparado contra el testigo en Ultisoles; sin embargo los árboles diminuyeron los contenidos de Ca y Mg intercambiable a la edad de 16 años, el cual absorbieron para llenar sus necesidades fisiológicas en suelos bajos en bases. El contenido de K intercambiable tiene poca variación por efecto de la cobertura del suelo aunque bajo Cordia alliodora este tiende elevarse. Como los contenidos de P en los suelos tropicales ácidos son bajos, todas las especies arbóreas causaron una disminución de su contenido extraíble. En este sentido, las especies que tendieron a mejorar el contenido de P con el tiempo son C. alliodora, G. arborea y Eucalyptus sp. (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Efecto de las plantaciones no comerciales con especies nativas: En un estudio con plantaciones puras y mixtas de Stryphnodendrum excelsum, Vochysia ferruginea, Vochysia hondurensis y Hyeronyma alchorneoides llevado a cabo en el trópico húmedo de Costa Rica, Montagnini y Sancho (1994) encontraron que el requerimiento de nutrimentos de cada una de estas especies es diferente y que las cantidades de cada uno de ellos en el tronco, las hojas y las ramas también es diferente. En la Figura 6 puede notarse como el requerimiento de N de S. excelsum, el de Ca de V. ferruginea y el de K de H. alchorneoides duplican el requerimiento por esos elementos de las otras especies comparadas. Montagnini (2000), encontró que la cantidad de nutrimentos asociados a la biomasa en rodales mixtos y en los de Terminalia amazonia son mayores que los encontrados en rodales puros de las mismas especies, concluyendo que esta es una ventaja ecológica comparativa de sobrevivencia y que permite un turno de corta espaciado en el tiempo (las especies llegan a su madurez a tiempos diferentes); además la biomasas de ramas y follaje constituyó entre el 25 y el 35 % de la biomasa total, pero contribuyó con un 50 % de los nutrimentos arbóreos totales.
75 Cuadro 19. Cambios de las propiedades químicas de plantaciones forestales en los trópicos (tomado de Hartemink 2003). Suelo
Prof. (m)
Período (años)
Especie
Andisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Psamments
0-0.18 0-0.15 0-0.15 0-0.15 0-0.15 0-0.10 0-0.15 0-0.10 0-0.20
23 4 4 4 4 32 34 35 5
Pin Pin Gme Ing Aca Pin Pin Pin Alb
-0.2 -0.2 +0.3 -0.1 0 +0.3 0 -1.0 +0.1
Alfisol Alfisol Andisol Andisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Psamments Psamments Ultisol Ultisol Ultisol
0-0.10 0-0.10 0.10-0.20 0.10-0.20 0-0.20 0-0.30 0-0.30 0-0.30 0-0.15 0-020 0-020 0-020 0-0.05 0-0.05 0-0.20 0-0.15 0-0.15
7 13 22 22 6 10 10 10 20 23 36 36 19 28 11 28 28
Gme Gme Pin Pin Pin Cor Cae Dal Pin Pin Eux Pin Euc Pin Gme Tec Gme
-0.1 +1.5 +0.5 +0.7 +0.6 nd nd nd -0.2 +0.5 +0.1 +0.4 +2.3 +0.2 +0.2 +0.2 -0.8
pH
C (g kg-1) (g Datos de Tipo 1 -2.5 -0.1 -0.1 -73.3 +0.1 +31.3 +1.3 -4.3 +2.6 Datos de Tipo 2 -12.8 -5.7 -34.0 -16.0 +0.9 +5.3 -2.5 +2.7 -0.1 +5.9 -6.9 -7.4 +0.1 -0.1 +0.7 -1.9 +0.9
(mmol (+) kg-1) Ca Mg
N kg-1)
P (mg kg-1)
-.05 -0.3 -0.2 +0.4 +0.3 nd nd nd +0.2
+385 +1 12 > 4 >10 >10
** ** * *
Los estudios sobre concentraciones foliares con especies nativas de regiones tropicales son escasos y en su mayoría los datos se generan en investigaciones de alcance restringido. Para el caso de algunas especies nativas de Costa Rica, puede verse la enorme capacidad de absorción de aluminio de Vochysia ferruginea (Capítulo 20) y Vochysia guatemalensis (Capítulo 21), este hecho les confiere una ventaja adaptativa, ya que pueden crecer en suelos muy ácidos (Herrera y Alvarado 2001) y sufrir menos pérdida de follaje por ataques de hormigas (Folgarait et al. 1996). Muestreo: En general, Brunck (1987) recomienda tomar las muestras foliares en: 1) los períodos de máxima actividad fisiológica del árbol (por ejemplo al inicio de la
97 formación de hojas o 4 semanas después del inicio de las lluvias); 2) tomar las primeras hojas totalmente desarrolladas (máxima estabilidad de la concentración, siguiendo el protocolo de muestreo para cada especie); 3) en especies deciduas, muestrear bastante antes de que se inicie su caída; 4) de la parte más alta (iluminada) de la copa y 5) preferiblemente de árboles dominantes o co-dominantes (mayor diámetro). Para disminuir el efecto de la variación genética de los individuos, la muestra debe ser compuesta y tomada de un promedio de 10-20 árboles para cada sitio, rodal o parcela. Las muestras, de aproximadamente medio kg de peso, deben conservarse en bolsas de plástico oscuro, no exponerse a temperaturas elevadas y ser transportadas a la brevedad posible al laboratorio (entre 1 y 3 días). Para realizar los análisis foliares, se recomienda tomar anualmente muestras compuestas de 10-20 árboles y que contengan unas 100 hojas o 1000 agujas (15-20 g hojas frescas por árbol). Se prefiere tomar las hojas más recientes, completamente desarrolladas y en especies resinosas cuando los árboles entren en un período de reposo. En sitios donde se mantengan parcelas permanentes de monitoreo, éstas pueden utilizarse para muestreos, dado que los valores de concentración pueden correlacionarse con las variables de crecimiento estimadas. Dependiendo de la especie, los tejidos a muestrear pueden tomarse en varias partes de la copa de los árboles, siempre y cuando se encuentren en posiciones iluminadas. Deberán evitarse árboles dañados (insectos, plagas, rayería, etc.) y en la planilla de muestreo deberán anotarse las observaciones necesarias relacionadas con el crecimiento de los árboles (p.e., año muy seco-lluvioso, incendios, huracanes, etc.). En casos específicos para obtener diferencias significativas de los datos de laboratorio menores al 10 % con relación a la media en Eucalyptus deglupta, se requiere muestrear 147 árboles en el caso del contenido de Ca, 37 para los elementos menores y 4 para N y P; en Terminalia superba, se recomienda muestrear 12 árboles si solo se va a estimar el contenido de elementos mayores (Brunck 1987). Interpretación: Para comparar los niveles foliares de nutrimentos encontrados en un sitio particular, se han desarrollado resúmenes de valores publicados en varios países, similares a los desarrollados por Drechsel y Zech (1991) y Boardman et al. (1997) para diferentes especies (Cuadros 5 a 16). Estos Cuadros pueden simplificarse para ayudar en la interpretación de datos de laboratorio de plantaciones específicas, en las cuales también es conveniente tomar muestras de suelo y foliar en sitios en los cuales el desarrollo de los árboles es bueno (no se presentan árboles con deficiencias), en los cuales algunos árboles los presenta y otros que no los presentan (insuficiencia pero no carencia del elemento) y malo (todos los árboles presentan deficiencia), de manera que se pueda comparar los datos obtenidos con los mencionados por la literatura (Bonneau 1988); en este caso, debe recordarse que la movilidad de los elementos puede llevar a conclusiones erróneas, pues los tejidos que más muestran la deficiencia de Ca y Mg pueden presentar valores más altos de concentración de los mismos que los que aparentan ser suficientes, debido a que al ser tejidos más viejos acumulan los elementos inmóviles. El uso de varias herramientas para basar la recomendación de fertilización a efectuar es conveniente, incluyendo como herramienta el conocimiento local sobre el crecimiento de la especie que tengan los lugareños. La utilización del análisis de componentes principales o de discriminantes puede ser de utilidad, aunque no identifican efectos causales mientras que los análisis multivariados (regresión múltiple y el análisis de factores) pueden generar información valiosa aunque difícil de obtener; por estas
98 razones, la mejor alternativa es utilizar técnicas flexibles que se adapten a problemas específicos que consideren conocimientos de fisiología y resultados experimentales relevantes (Brunck 1987).
99
Cuadro 5. Concentraciones foliares de S (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia nilotica Albizia lebbeck Anogeissus leiocarpus Azadirachta indica Cassia siamea Casuarina equisetífolia Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus torreliana Eucalyptus grandis Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Parkinsonia aculeata Prosopis chilensis Tamarindus indica Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Tieghemella heckilii
Edad (años)
Deficiencia
Bajo
Intermedio
1-2 0.5 2-3 2 2-6 1-2, 6 2 6 5-15 3-4 2-4
0.03-0.05
0.07
0.16-0.18 0.20 0.21-0.29 0.17 0.16-0.37 0.15-0.20 0.16 0.66-0.86 0.12-0.17 0.17-0.20 0.22-0.28
0.11
5
0.17 0.20 0.17 0.16-0.18 0.24
1-2 2 3-5 0.5 4,15 3 17-23 Plántula, 3-8
0.47 0.24-0.44 0.09 0.10
0.11-0.12 0.19-0.20
100 Cuadro 6. Concentraciones foliares de N (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii
Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 1-6 2-3,10 . 1-3, 6 2-5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-10 8
Deficiencia
Bajo
0.81-1.21
1.26-1.56 1.44 1.20 0.76
2.23 1.03
0.74
2.03 1.33-1.36 1.10b
3-4
0.64
0.95
3-4 2,4,6
1.98
2.89
2 2-3 8 22
Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata
3 3-5
Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis
2, 4 2 3
Terminalia ivorensis 17-23 Terminalia superba 2-9 3-8 Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon Plántula., 10-12 a Hojas de la parte interna superior de la copa b Muestra de la parte inferior de la copa c Muestra de posición desconocida
1.21
Intermedio 1.68-2.81 3.17 1.8-4.7 1.65-2.48 3.56-4.06 1.93-2.80 2.27-2.43 2.31-2.69 1.54-2.10 2.89 1.22 1.20-1.49 3.25 2.04-3.00 1.64-1.87 1.98 2.90 1.19-2.08 1.30 4.07-4.26 1.81 1.97 1.17 1.46 2.17 2.50-2.89 3.13-3.95 1.48
1.00 0.85 0.82-1.50 0.39
1.81
1.52-1.96 2.15-2.80 1.43-2.94
1.75
1.90-2.15
3.63-3.70
101
Cuadro 7. Concentraciones foliares de P (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon a c
Edad (años)
Deficiencia
Bajo
Intermedio
1-2 16 4 -5 2 2-3 1-10 2-3 10 . 1-2 6 10 1c, 2 , 4, 5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4,10 8
0.03-0.06
0.10
0.12-0.25 0.14 0.12-0.22 0.13-0.19 0.16-0.25 0.11-0.15 0.08-0.15 0.18-0.23 0.10-0.21 0.16 0.11 0.11-0.19
3-4 3-4 1,3c, 4, 6 2 2-3 8 22 3 3-5 2,4 2 3 17-23 Plántula 2-9 Plántula, 3-8 Plántula., 10-12
0.06-0.07
(sin) b primordios florales Muestra de la parte interna de la copa
0.06-0.09 0.08-0.11 0.09-0.11 0.06 0.10 0.02-0.04
0.11-0.12 0.06-0.11 0.07
0.05-0.08
0.08 0.08
0.08-0.10 0.06-0.09 0.08-0.11 0.09
0.13-0.14 0.12 0.14 0.09-0.19
0.08 0.09-0.10 0.09
0.14-0.32 0.16
0.07 0.08 0.10 0.06 0.04 0.10 0.05-0.06 0.11
0.08-0.13 0.08 0.11 0.16-0.18
0.15 0.13-0.16 0.16-0.19 0.11-0.13 0.13-0.29 0.10-0.13 0.26-0.29
102 Cuadro 8. Concentraciones foliares de K (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon Parte interna de la copa. b Parte baja de la copa. a
Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-6, 10 2-3,10 . 1-10 l-,2,4 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4, 10 8 3-4 3-4 2,3a,4 6 2 2-3 8 22 3 3-5 2, 4 2 3 17-23 2-9 plántula plántula 3-8 Plántula., 10-12
Deficiencia
Bajo
Intermedio
0.19
0.27-0.38
0.80-1.14 0.37 0.38-1.28 0.97-1.28 1.27-1.37 0.99-1.79 1.16-1.35 0.71-1.14 0.39-0.56 0.98 0.70-1.50 0.69-1.41 1.20-1.95 0.86-1.58 0.90-1.50 1.06 0.75 0.51-1.18 0.60 1.10-1.39 2.09 0.56 1.96 1.22 1.02 1.09-1.23 1.11-2.60 0.96-1.51 0.97 1.17 0.65-0.89 0.73-2.18 1.24-1.42 0.97-1.13 0.67-1.00 1.23-2.87
0.15-0.18 0.87 0.10-0.17
0.20 0.57
0.19-0.58
0.23
0.40-0.48 0.38
0.58
0.57
103 Cuadro 9. Concentraciones foliares de Ca (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon
Edad (años) 1-2 2 16 4 -5 2 2-3 1,4 2-6 2-3,10 . 1-3, 6 l2,4-5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4 2 8 3-4 3-4 3-6 1-2 2 2-3 8 22 3 3-5 2, 4 2 3 17-23 plántula,2-9 1-8 plántula., 10-12
Deficiencia
Bajo
Intermedio 0.25-0.44 0.85-1.81 0.29 1.40-5.30 0.25-0.40 0.53-1.01 1.40-2.32 1.71-3.55 1.93-3.20 0.94-1.85 0.79-0.86 0.41-0.96 1.73-1.89 0.92-1.20 0.69-1.75 1.00-1.36 0.4-0.93 0.63-1.47 1.26-2.15
0.47
0.51
1.60 1.03-2.13 0.46 1.58-2.67 0.80 0.37-0.42 1.60 0.22 0.66 0.49-0.59 1.34-1.65 1.29-2.05 1.61-2.12 1.03 0.62-1.24 0.80-3.14 0.49-1.50 1.37-3.05
104 Cuadro 10. Concentraciones foliares de Mg (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora
Edad (años) 1-2 2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1-10 2-3,10 . 2,6,10 3 l-,4 2-5 0.5 6 5-15 3 3-4 10 2, 3a, 4 8
3-4 3-4 1-6 2 2-3 8 22 3 3-5 2, 4 4 Swietenia macrophylla 2 Tarrietia utílis 3 Terminalia ivorensis 17-23 Terminalia superba plántula,2-9 plántula, 3-8 Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon plántula., 10-12 a Hojas de la parte superior interna de la copa. b Hojas de la parte baja de la copa.
Deficiencia
Bajo
Intermedio
0.15
0.20 0.32-0.60
0.09 0.28-0.55 0.07-0.09
0.09
0.08-0.09
0.10 0.14
0.15-0.25 0.13-0.35 0.24-0.60 0.31-0.48 0.18-0.36 0.10-0.12 0.12-0.17 0.16-0.35 0.32-0.37 0.88 0.09-0.18 0.19-0.43 0.14-0.32 0.14-0.28 0.27-0.37 0.19 0.35 0.22-0.37 0.15 0.31-0.49 0.18-0.31 0.17 0.16 0.20 0.13-0.19 0.20-0.73 0.30-0.36 0.62-0.73 0.13
0.08 0.13
0.15
0.17-0.29 0.22-0.41 0.12-0.27 0.35-0.49
105 Cuadro 11. Concentraciones foliares de Mn (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia
Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon a Parte interna de la copa. b Análisis de hojas y tallos. c Niveles tóxicos.
Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1,4 2-6 2-3,10 . 1-6 l2 4 5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4 8 3-4 3-4 plántulab. 1-3,6 4 2 2-3 8 22 3 3-5 2 3 17-23 4 plántula,2-9 plántula, 3-8 plántula., 10-
Deficiencia
Bajo
Intermedio 41-83 263 60-480 40-57 40-53 32-196 35-53 57-136 29-99 38-96
13-14
Alto
288-309
678-900 220-360 22-45 35
20
9
90-550 75 26-47 29-48 370 43-93 583-837 103 600 282-2257 611 262-880 60-94 28 230-415
1108
1940=4000c =550c
10 112 35 187-389 118-141 37
13
558 43 16
66-204 159-198 24-86 240-293 36-98
450 551
106 Cuadro 12. Concentraciones foliares de Fe (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon Parte baja de la copa. b Parte interna de la copa. a
Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1 4 2-3,10 . 1-2 3 1,4 2,5 0.5 5-15 3 3-4 2,3a 8 3-4 3-4 3b 1-2,4 2 2-3 8 22 3 2 3 17-23 2-9. plántula plántula 3-8 plántula., 10-12
Intermedio 63-130 240 150-700 39-179 67-112 73-366 362-377 132-170 39-129 52 110-160 354-950 95-360 322-460 156-735 133-207 116-210 110-257 75 110 83-262 105 220-288 94-111 80 27 70 67-277 53-68
Alto
680-763
366
439 390 365
758 83-155 64-247 164 116-128 91-297
331
107 Cuadro 13. Concentraciones foliares de Al (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991; Pérez et al. 1993). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Calophyllum brasillense Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Diptrryx panamensis Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Hyeronima alcorneoides Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Stryphnodendrum Swietenia macrophylla
Tabebuia rosea Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii
Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2 2-3 3,4,10, 50 5 1 4 2-3,10 .
Intermedio
1-2 3 1a 2 0.5 5-15 8 3
18 80-109 187-314 86-140 510-790 593-913 150 115-218
8
108-175 338 250-1000 32-55 161-179 25-113 172-312 89-280 478-506 115-177 21-41
100
8
105
3-4 2, 3 8
116-219 155-201 114 160 162
3-4 3-4
135
1-4 2 2-3 8 22 3
53-147 9 53 104 40-206
8
100
2
25-51
3 17-23 2-9, plántula plántula 3-8 Triplochiton scleroxylon 10-12 plántula Vitex cooperi 8 Vochysia ferruginea 8 Vochysia guatemalensis 8 a Hojas de la parte superior interna de la copa.
366
308
8
8
Alto
382a 350 307
75 412 13-51 56-338 164 116-228 109-319 151-162 215 11 600 22 400
264 331
108 Cuadro 14. Concentraciones foliares de Zn (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis
Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba
Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1-6,10 4 2-3,10 . 1-3, 6 10 l-5 0.5 6 5-15 3 3-4 10 3b 2-4 2 8
Deficiencia
7-9 7-9
Intermedio
11-13
13-23 20 11-26 18-22
10 11 13-15
7-13 11-18 9
7-10 12
17-21 18-37 16-79 9-19 18-19 39 11-38 11-40 17-42 73-101 22-83
13-17 8
3-4 3-4 1-6 4c 2 2-3 8 22 3 3-5
Bajo
21-27 15
10-12
9 9 7
29 17-21 14-46 16 18 15-49 18 20-26 16-19 14 17
10
2, 4 2 3 17-23 15 4, plántula 12 2-9 10 plántula Tieghemella heckilii 3-8 3-7 Triplochiton scleroxylon plántula., 10-12 14 a Síndrome de hojas pequeñas después de una aplicación fuerte con NPK. b Parte baja de la copa. c Parte superior interna de la copa.
23-28 19-20 35-64 10-13 45 16-23 19-38 12-25 12-14 10-18 18-30
109 Cuadro 15. Concentraciones foliares de Cu (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon
Edad (años) 1-2 2 16 4 -5 2 2-3 3,4,10, 50 2-7 1-6 2-3,10 . 1- 6 l-4 0.5 6 5-15 3 3-4 2, 3 2-4 8 3-4
Deficiencia
Bajo
3 2 4-5 3-4
2
Intermedio 11-16 5-6 16 8-20 5-8 8-14 8-12 5-8 5-14 6-11 10-18 5-12 11-13 7-49 5-14 31-39 7-12 5-12 6-28 11 12 4-14
3-4 3,6 2,4 2 2-3 8 22 3 3-5
11 17-20 6-9 6-9 9 8 6 11-13 20-29
2, 4 4 2 3 17-23 2-9,plántula plántula 3-8 plántula., 10-12
16-30 11-15 13 4 11-16 8-20 4-5 6-10 12-20
5
110 Cuadro 16. Concentraciones foliares de B (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia nilotica Acrocarpus fraxinifolius Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Eucalyptus camaldulensis
Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna
Edad (años) 2 16 0.5 2 3 5 1,10 2-6 4 2-3,10 . 10 3 6 0.5 6 5-15 3 10 2 2-4
Deficiencia Intermedio
8.5
11-32 36 27 33 33-45 18-33 21-36 60-81 13-14 19-36 35 22-47
11
31-33 21-61 43-164 36-66 34-70 15-28
8
226-255
3-4
Manilkara zapota Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata
14-16 3-4 2-3a 4 6 2-3 3 3-5
93 13 17 32-35 74 37 20-35 60
Prosopis chilensis Swietenia macrophylla
0.5 2
Tamarindus indica
4,15
Leucaena leucocephala
Terminalia ivorensis Terminalia superba
17-23 4 2-9 Triplochiton scleroxylon Plántula., 10-12 a Posición de la hoja desconocida.
175-303
825
32 17
Eucalyptus terricornis Grevillea robusta
Tóxico
13
350
217
34 25-30 470-495 20-36 22-23 25-121 54-77
Como ejemplo, en los Cuadros 17 y 18, se incluyen los datos de análisis foliar y de suelos de sitios buenos y malos para el desarrollo de la teca en plantaciones de 10 años. Desde el punto el punto de vista foliar (Cuadro 17) en las plantaciones estudiadas el contenido de N fue mayor a 1.38 % en sitios buenos, el de P fue mayor a 0.15 % en sitios buenos y el contenido de S fue bajo en todos los sitios. Al comparar las características químicas de los suelos de los mismos sitios (Cuadro 18) puede notarse que los contenidos de P, K y Zn también son bajos, por lo que en forma preventiva, en estas plantaciones sería recomendable aplicar N, P, K, Zn y S para maximizar el crecimiento de los árboles. Puede notarse además que de acuerdo con Montero (1999), los contenidos de Ca, Mg y otros micronutrimentos son adecuados para el crecimiento de la teca.
111 EJEMPLO: A continuación, se presenta un ejemplo de cómo utilizar los Cuadros anteriores, recordando que los valores de comparación son internacionales y por ende no específicos para este caso particular. En varias plantaciones de teca en el trópico seco de Costa Rica, se notó que en algunos sitios los árboles crecían mejor que en otros, motivo por el cual se recolectaron muestras de suelos y foliares para los respectivos análisis (Cuadros 17 y 18). Los datos de análisis foliares se ordenaron de menor a mayor contenido de N, elemento deficiente a marginal (< 1.5 % N foliar) en todos los casos y único elemento que presentó una tendencia definida con relación al crecimiento de los árboles. Cuadro 17. Análisis foliar (concentraciones en %) de plantaciones de teca en algunos sitios malos y buenos en el trópico seco de Costa Rica. No. de muestr a
N
1 2
1,11 1,13
0,13 0,15
2,41 2,59
0,31 0,62
3 4
1,20 1,21
0,11 0,12
2,18 2,42
0,30 0,61
0,75 0,38
5 6
1,22 1,33
0,12 0,14
2,22 2,04
0,48 0,45
7 8
1,35 1,37
0,15 0,12
2,21 1,98
0,57 0,44
9 10
1,39 1,39
0,15
2,82 2.17
0.70 0,48
11
1,38
0,14
12 13
1,49 1,51
0,17 0,18
14
1,55
0,17
P
Ca
Mg
K
S
Fe
Cu
Zn mg kg-1
Mn
B
76 249
11 13
22 33
40 58
45 35
0,05 0,05
68 134
10 12
29 46
52 48
32 21
0,74 0,81
0,05 0,06
65 143
8 20
28 29
63 48
41 24
0.47 0,74
0,05 0,05
289 81
12 9
31 52
62 58
31 41
12 13
50 26
69 42
41 28
2,52
0,84 0,06 77 0.54 0,06 115 SITIOS BUENOS 0,20 0,61 0,05 183
12
29
28
18
2,44 2,70
0,42 0,34
0,44 1,31
0,05 0,09
103 63
14 11
25 25
42 40
18 43
2,66
0,48
0,87
0,05
80
11
28
50
31
% SITIOS MALOS 0,90 0,05 0,39 0,07
De los resultados del análisis de suelos puede notarse que los mejores sitios son los que tienen un pH mayor, lo cual coincide con el elevado requerimiento de Ca y Mg de la teca (Vallejos 1996, Montero 1999). En general, los contenidos en el suelo de K, P y S son bajos, conclusión que se obtiene al comparar los valores de los sitios contra los mencionados por Bertsch (1986). En general, para las localidades estudiadas, debe recomendarse la aplicación de N, P, K y S anualmente, dividiendo las recomendaciones para N y K, de manera que la mitad se aplique al inicio de las lluvias y la otra mitad casi a la salida de las mismas.
112 Cuadro 18. Análisis de suelos de plantaciones de teca en sitios malos y buenos en el trópico seco de Costa Rica. Ca
Mg
K
Acidez CICE
P
Cu
Fe
Zn
S
37
3
7
10 35
7 45
1 2
1 4
6 21 23 9
21 44 70 22
7 53 20 12
1 3 2 1
2 6 2 4
5 5
17 13
38 40
53 63
3 2
8 7
1
6
11
5
1
1
SITIOS BUENOS 0,15 56,30 3
11
28
6
2
3
0,23 0,19
0,18 0,19
28,21 46,18
4 7
11 6
13 26
8 23
2 1
1 6
0,44
0,19
34,00
16
11
50
30
4
6
No de muestra
pH
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6,07
38,20
7,00
0,06
0,18
45,44
6
12
25
5,86 5,84
30,80 36,20
11,40 9,80
0,04 0,09
0,17 0,23
42,41 46,32
1 5
12 12
5,68 5,65 5,64 5,73
31, 00 10,70 24,10 7,60 15,50 5,10 25,80 7,60
0,03 0,16 0,14 0,03
0,17 0,23 0,16 0,15
41,90 32,09 20,90 33,58
1 8 2 2
5,76 5,70
29,30 22,90
6,20 7,90
0,13 0,12
0,22 0,32
35,85 31,24
5,82
31,90
11,20
0,03
0,17
43,30
11 12 13 14
5,90
47,10
9,00
0,05
6,30 6,37
24,30 38,00
3,50 7,80
6,03
30,40
2,97
-1
Mn -1
cmol (+) L
mg L SITIOS MALOS
4.2. Curvas de absorción Bertsch (2003) discute y documenta la técnica conocida como “absorción de nutrimentos” o “curvas de absorción”, la cual permite: 1) estimar la extracción total de nutrimentos por parte de una especie, 2) cuantificar los requisitos nutricionales de un turno de cosecha, 3) estimar la cantidad de nutrimentos que se recicla a través de los residuos, 4) justificar aplicaciones mínimas de nutrimentos y 5) restituir nutrimentos en sistema orgánicos. Las curvas de absorción de nutrimentos, se calculan multiplicando la concentración de cada elemento por el peso seco de la biomasa de cada tejido del árbol y sumando estos valores (también expresados como cantidad total absorbida por hectárea, si se multiplican los valores por el número de árboles en la hectárea). En el caso de plantaciones forestales, la metodología descrita concuerda con el muestreo de árboles promedio, mientras que para lograr una mejor determinación, se sugiere utilizar la metodología de muestreo de árboles estratificados por clases diamétricas (Kaul et al. 1979); sin embargo, debe considerarse que este último método es más costoso en tiempo y en análisis de laboratorio. Normalmente, para calcular el máximo de nutrimentos que una especie puede absorber estos estudios deben realizarse en los mejores sitios, de manera que si se repone esta cantidad de nutrimentos en cualquier otro ecosistema, se estaría manteniendo el balance ecológico. La tasa de acumulación de nutrimentos en una plantación forestal depende de la tasa de producción de biomasa, del estado de desarrollo de la plantación, la disponibilidad de nutrimentos en el suelo y la especie forestal en consideración. Debido a lo largo del período de rotación de la plantación, normalmente no es posible monitorear una plantación desde el período de inicio hasta su cosecha, por lo que, en forma alternativa, se utilizan series de tiempo falsas (árboles de plantaciones de diferente edad), en las
113 cuales los factores ambientales de cada plantación estudiada son similares, en particular el tipo de suelo, procurando que los sitios de estudio incluyan los períodos de acumulación de biomasa y nutrimentos más importantes, entre otros, los períodos juvenil, intermedio y de madurez de la plantación. Lo anteriormente mencionado es cierto, siempre y cuando no se presenten situaciones que afecten negativamente la distribución de los diferentes componentes de la biomasa en la plantación o el bosque, como puede ocurrir cuando se presenten incendios forestales (Zelaya y Guillén 2002) o huracanes (Waterloo 1994). El contenido de nutrimentos entre los diferentes tejidos del árbol (hojas, ramas, ramitas, madera, etc.) es muy diferente y no se ve mayormente afectado por la edad de la plantación (Egunjobi y Bada 1979; Waterloo 1994). En pinos, las concentraciones de N, P y K siguen el orden madera, ramas muertas < ramitas muertas < ramas vivas, corteza < agujas muertas, ramitas vivas < agujas vivas, mientras que las concentraciones de Ca y Mg tienen un patrón diferente en el orden madera, corteza < ramas muertas, ramas vivas < ramitas muertas, ramitas vivas < agujas vivas < agujas muertas. La mayor variación en concentración de nutrimentos entre tejidos se presenta en los casos del P y K. En la Figura 3 se observa que la cantidad total de nutrimentos absorbida por T. grandis P. caribaea. Indiferentemente de la edad de la plantación, los requerimientos nutricionales de T. grandis son al menos 20 veces más que los requeridos por el P. caribaea y T. grandis absorbe más K que ningún otro elemento, mientras que P. caribaea requiere desde su inicio más nitrógeno que los demás elementos para producir la misma cantidad de madera y en un mismo período de tiempo. De esta manera, la teca requiere de suelos mucho más fértiles que el pino para llenar sus necesidades fisiológicas, mientras que el pino muestra una capacidad de adaptación a suelos infértiles muy superior a la adquirida por la teca. +
N
P
K
Ca
Mg
N
3500 Total absorbido Pino (kg/ha)
3000
Total absorbido Teca (kg/ha)
P
K
Ca
Mg
250
2500 2000 1500 1000 500 0
200 150 100 50 0
7
11 Edad (años)
16
7
11 Edad (años)
16
Figura 3. Curvas de absorción de nutrimentos de T. grandis y P. caribaea en plantaciones de Nigeria (Nwoboshi 1984) y Fiji (Waterloo, 1994).
114 4.3. Análisis de suelos Definición: Se entiende por análisis de suelos aquel que se utiliza para determinar la cantidad de nutrimentos minerales disponibles en el suelo y que los árboles pueden utilizar para llenar sus necesidades fisiológicas. El análisis de suelos pretende extraer cantidades de nutrimentos similares a las que el árbol podría absorber bajo condiciones normales de crecimiento La utilización de esta técnica de análisis es la más común en el manejo de plantaciones forestales debido a que el muestreo es sencillo y se reconocen con cierta facilidad las diferencias edáficas que pueden causar variaciones pedológicas. Con los resultados obtenidos con este tipo de análisis y su relación con las variables de crecimiento de los árboles, se pueden definir los niveles críticos y de toxicidad para cada elemento y para cada especie. El análisis de suelos pueden ofrecer un primer diagnóstico del estado nutricional de un sito, aunque debe reconocerse que es una estimación grosera de la situación, sobre todo cuando se buscan tierras nuevas para plantaciones, en las cuales es difícil contar con análisis foliares de la especie a sembrar. Los resultados obtenidos en el laboratorio deben ser correlacionados con la respuesta de la plantación a niveles crecientes de cada uno de los elementos analizados y este conocimiento solo existe para pocas especies forestales, sobre todo de plantación. Además, no puede asegurarse que la adición de algún elemento como abono tendrá un efecto positivo, ni prever la importancia del efecto a alcanzar con base en la interpretación del análisis de suelos Muestreo: Los resultados de un análisis de suelo, normalmente se refieren a muestras tomadas superficialmente (0-20 cm de profundidad), tomadas al azar con una pala o barreno en al menos 10 posiciones dentro de la plantación, las cuales se mezclan para conformar una muestra compuesta de medio kilogramo. En ocasiones puede ser recomendable tomar muestras del subsuelo (20-40 cm), tomando en cuenta que los árboles requieren de un mayor volumen de suelo para su crecimiento radicular. Debe recordarse que una muestra mal tomada, por ejemplo fuera del área cubierta por las raíces de los árboles, o tomada inmediatamente después de una quema o fertilización, no es representativa y por lo tanto los resultados de laboratorio que se obtengan tienen una interpretación muy limitada. El sitio o plantación a muestrear se divide en secciones con características similares de suelo, topografía, textura, drenaje, especie y edad para tratar de garantizar la mayor homogeneidad posible en las propiedades químicas de las submuestras tomadas. El área para una sola muestra compuesta no debería ser mayor a 20 has, para disminuir el error de muestreo. La muestra se guarda en una bolsa plástica con su respectiva identificación (sección o lote, especie, finca o ubicación, empresa, etc.). Calibración: Si bien los ensayos de calibración son comunes en la literatura agrícola, desafortunadamente no lo son para el sector forestal, por lo que la interpretación de los resultados de los análisis de suelos debe hacerse por extensión del conocimiento agrícola. En el caso de los árboles, especialmente las coníferas, cabe recordar que estos tienen un poder de asimilación superior al de los cultivos agrícolas ya que su sistema radical es más profundo y a que permanecen en el suelo por períodos de tiempo más prolongados (Zöttl y Tschinkel 1971).
115 Interpretación: Algunos principios generales utilizados en cultivos agrícolas pueden utilizarse para la interpretación de los análisis de suelos en plantaciones forestales, sin temor a equivocarse significativamente. Entre otros, se acepta que la fisiología de las plantas es muy similar, sean estas de uso agrícola o forestal, por lo que las metodologías de extracción de nutrimentos empleadas en la mayoría de los laboratorios pueden utilizarse para el caso forestal; es por esta razón, que se asume que los valores de laboratorio que se obtienen por una metodología determinada, sirven para interpretar la condición real para “la mayoría” de las especies vegetales bajo estudio. Las diferencias en la interpretación de los resultados pueden darse posteriormente, cuando los análisis de laboratorio se calibren en el campo a través de ensayos de fertilización con niveles crecientes de cada nutrimento y por especie. Las cantidades de nutrimentos que absorbe una planta en particular son específicas para la misma, por lo que debe tenerse este factor en cuenta a la hora de realizar las interpretaciones. Otras consideraciones importantes al momento de hacer la interpretación de los análisis de suelo tienen que ver con las características del sitio (si se fertilizó o no la plantación con anterioridad, si el terreno fue o no quemado, si el sitio está o no sujeto a inundaciones periódicas, si el sitio tiene mal drenaje, etc.), del origen y génesis del suelo (normalmente consideradas en su clasificación) y de laboratorio (método de extracción, cuadros de interpretación debidamente calibrados, etc.). Para condiciones de Costa Rica, Meléndez y Molina (2003) presentan una forma de interpretar resultados de análisis de suelo que podría utilizarse con un poco más de calibración para las especies de más interés desde el punto forestal (Cuadro 19). Cuadro 19. Interpretación de resultados de análisis de suelos en el Centro de Investigaciones Agronómicas de la Universidad de Costa Rica (tomado de Meléndez y Molina 2003) Variables Unidades pH Ca Mg cmol L-1 K Acidez Sat. Al % P Fe Cu mg L-1 Zn Mn B S MO % RELACIONES CATIÓNICAS
Bajo 50 > 50 > 20 > 10 > 50 >1 > 50 > 10 (Ca+Mg)/K 10-40
pH en agua. Ca, Mg y acidez o Al extraíbles con KCl 1M. P, K, Fe, Cu, Zn y Mn extraíbles con Olsen Modificado. B y S extraíbles con fosfato de calcio. MO con digestión húmeda.
116
5. REQUERIMIENTO Y MANEJO DE NUTRIMENTOS EN
PLANTACIONES FORESTALES Alfredo Alvarado Resumen Los requerimientos de nutrimentos de las plantaciones forestales varían en función de las etapas de crecimiento de los árboles, siendo menores a nivel de vivero, moderados a la hora de trasplante y más elevados durante la etapa de crecimiento rápido de la plantación. La mejor manera de averiguar las necesidades nutricionales es a través de ensayos de fertilización, por lo que en el presente capítulo se resumen los resultados para especies forestales tropicales más relevantes de la literatura con un breve resumen acerca de la rentabilidad de la fertilización en el sector. En capítulos posteriores, se describe la respuesta específica a la fertilización de algunas especies forestales de importancia económica
1. Experimentos de fertilización Los ensayos de fertilización forestal se llevan a cabo para determinar el efecto de diferentes tipos de fertilizante, solos o en combinación, sobre el crecimiento y la concentración foliar de nutrimentos de los árboles. A pesar de que estos ensayos son lentos (varios años) y caros, son concluyentes en el diagnóstico de problemas nutricionales y por lo tanto un mecanismo de diagnóstico de primer orden. Normalmente este tipo de ensayos de campo o de vivero se realizan para confirmar un diagnóstico de deficiencia basado en otras evidencias y permite determinar la forma más eficiente de resolver el problema y estimar el grado de respuesta a la adición de los nutrimentos comparados. En ocasiones algunos autores que desean describir los síntomas de deficiencia de los diferentes elementos esenciales utilizan la técnica del elemento faltante en solución nutritiva. La mayoría de los trabajos consideran la utilización de la solución de Hogland como medio de cultivo, aunque Hernández y Lombardo (1987) mencionan que también puede utilizarse una solución nutritiva sencilla que se puede preparar diluyendo 1 g del fertilizante comercial 12-12-17-2, más 0,25 g de yeso (Ca SO4. 2H2O), más 0,50 cm3 de un fertilizante foliar (Bayfolan, Greenzit, Crescal etc.), por cada litro de solución nutritiva que se desea preparar. De esta manera, se generan diferentes soluciones en las cuales crecen las plántulas con todos los elementos, sin ninguno de ellos o con todos menos uno de ellos en cada caso particular.
2. Efecto de la fertilización en plantaciones forestales Judd et al. (1996) y Fisher y Binkley (2000), mencionan que la fertilización favorece el establecimiento rápido del sistema radical de las plantaciones forestales, lo que estimula el desarrollo de las copas y por ende la producción de madera; con el aumento de la producción total de los árboles y la acumulación de carbohidratos en la madera, ocurre un incremento en la cantidad de nutrimentos en el follaje, lo que favorece la fotosíntesis neta. El incremento en concentración de nutrimentos y en área foliar puede o no asociarse con un aumento en la producción total de madera debido a que no todas las hojas reciben la misma cantidad de luz y a que la cantidad de transpiración por parte del
117 tejido fotosintético puede verse disminuida por falta de humedad en el suelo. Además de estimular el crecimiento de los árboles, la fertilización comúnmente altera la mortalidad, el espaciamiento, la distribución diamétrica y en algunos casos hasta la altura máxima que pueden alcanzar los árboles; cuanto más crezcan los árboles con la fertilización mayor será la mortalidad de los árboles suprimidos y mayor el crecimiento de los árboles dominantes. Los efectos mencionados son mucho mayores en plantaciones jóvenes donde se puede esperar incrementos en altura anual del 60 al 100 %, aunque en volumen de producción los porcentajes se reduzcan ligeramente (Bonneau 1978). Los estudios realizados en Ecuador por Davidson et al. (1998) muestran que cuando se utilizan especies nativas para la recuperación de Andisoles degradados de la Amazonía, las especies pioneras tempranas sobreviven significativamente más a las condiciones ambientales que las tardías. Aunque los autores no encontraron respuesta a la fertilización de ninguno de los dos tipos de especies, sería de esperar que las especies tardías respondan más a la adición de insumos después del primer año de crecimiento que las tempranas, debido a que su crecimiento tiende a ser más lento; en adición, la posibilidad de respuesta de las especies tempranas es mayor, al igual que lo es su requerimiento nutricional (Cuadro 1). Cuadro 1. Concentración foliar de nutrimentos (con base en peso seco) en especies de sucesión temprana y tardía de la amazonía ecuatoriana (adaptado de Davidson et al. 1998). Contenido foliar N P K Ca Mg B Zn Fe Mn Cu Al
Unidades mg g-1
mg kg-1
Especies de sucesión Tempranas Tardías 29.3 20.4 16.6 13.4 2.2 1.7 11.9 9.9 4.1 2.9 23 16 43 17 80 49 293 85 12 8 20 34
Según Allen (1987), a pesar de que los beneficios de la fertilización forestal pueden demostrarse con facilidad, la implementación de un sistema de fertilización adecuado para cada sitio en particular no es tan fácil. La respuesta de un bosque o plantación a los fertilizantes depende de cuan buena sea la suplencia, en relación a la demanda de los nutrimentos, la cual varía con el estado de desarrollo de la plantación. La adición de nutrimentos puede aumentar después de que se disturba el ecosistema (quemas, raleas, etc.), cuando comúnmente ocurre la regeneración en bosques naturales. La mayor demanda por nutrimentos se presenta cuando se da la expansión del tejido foliar (después de la época seca) en la fase de rápido crecimiento de la plantación y antes de que culmine el incremento anual de volumen. La respuesta de una plantación a una mejora en la nutrición se debe estimar después de que pasa el momento de influjos naturales causados por perturbación del ecosistema y antes de que el reciclaje interno de nutrimentos contribuya a llenar la demanda de los árboles. Algunos autores, en particular de zonas templadas, se han preocupado por el efecto de la fertilización sobre la calidad de la madera producida (Bonneau 1978), y han encontrado
118 que para especies coníferas para producción de pulpa se puede causar una leve disminución (alrededor del 7 %) de su densidad, factor que no afecta demasiado el contenido de celulosa y que se compensa con el aumento de volumen (aproximadamente 65 %), aunque sería de importancia en el caso de que causara una disminución de la resistencia mecánica. La influencia de la fertilización sobre la longitud de las fibras es contradictoria; se menciona además de una disminución del tamaño de las fibras en Pinus tadea, mientras que en pino negral aumentan y en otras especies como pino o abeto rojo no se ejerce ningún efecto. La fertilización también puede causar un efecto importante sobre el crecimiento de los anillos de crecimiento, hecho totalmente incompatible con la producción de ciertas maderas de calidad como la del roble.
3. Respuesta a la fertilización La respuesta a la fertilización de plantaciones forestales es un hecho documentado en todos los continentes con áreas tropicales y para especies tan variadas como Eucalyptus grandis (Cannon 1984, Vásquez y Ugalde 1994), Tectona grandis (Prasad, Sah y Bhandari 1986, Montero 1995, Raigosa, Ugalde y Alvarado 1995), Pinus caribaea (Dyson 1995), Cordia alliodora (Raigosa 1968), Cedrela odorata (Webb et al. 2001), Alnus acuminata (Añazco 1996), entre otras. Por el contrario, otras especies como Flindersia brayleyana, Castanospermum australe (Webb et al. 2000), Bombacopsis quinata (Chinchilla et al. 1997) y Vochysia guatemalensis (Di Stefano y Fournier 1994) no responden a la fertilización, al menos en sus estados iniciales de crecimiento. Comúnmente se acepta que la mayor ganancia relativa a la adición de fertilizantes se presenta en suelos de baja fertilidad, mientras que las ganacias absolutas son mayores en suelos fértiles (Judd et al. 1996) y antes del cierre de copa de las plantaciones. Es común encontrar referencias al hecho de que las especies arbóreas leguminosas que fijan N libre no responden a la adición de este elemento; sin embargo, la mayoría de los árboles de la familia Cesalpinacea no nodulan (˜ 70 %), mientras que el 70 % de las especies de la familia Mimosea y el 90 % de las especies de la familia Papilonacea si nodulan y por ende fijan el elemento (Rao 2002). De acuerdo con Evans (1992) hay cuatro razones por las cuales ha aumentado la necesidad y el interés por la fertilización forestal: 1) un incremento en la demanda de nutrimentos por parte de las especies de crecimiento rápido en suelos de fertilidad baja, lo que conlleva a un agotamiento del suelo, 2) la posibilidad de tener turnos de rotación más cortos, lo que hace la fertilización más económicas, 3) la siembra cada vez más extendida de una o dos especies en sitios pobres, lo que obliga a la utilización de fertilizantes para asegurar el establecimiento de los árboles y reducir la deficiencia de algunos nutrimentos y 4) mejorar el crecimiento de los árboles con micronutrimentos que limitan a las especies en consideración. En general, los fertilizantes se utilizan por tres razones diferentes: corregir una deficiencia nutricional específica, establecer una plantación en un sitio degradado o con pocas posibilidades de suplir los nutrimentos necesarios ó estimular el crecimiento de los árboles. A menudo, se adiciona el fertilizante por una o más de estas razones, contándose con el beneficio adicional de disminuir la susceptibilidad de las plantaciones al ataque de plagas y enfermedades y disminuir los daños causados por la sequía, entre otros. Desde el punto de vista de sostenibilidad, algunos autores consideran necesario reponer al suelo los nutrimentos que se extraen del bosque como producto, sean estos leña,
119 pulpa, madera, etc., aunque en general, las cantidades exportadas tienden a ser de poca magnitud. La posibilidad de agotar el capital de nutrimentos presente en suelos ácidos cubiertos de bosque en regiones tropicales es alta, a pesar de la gran capacidad de reciclaje de nutrimentos mencionada en los acápites anteriores, lo que tiene consecuencias ecológicas y económicas considerables. Las razones principales por las que no se recomienda el uso intensivo de fertilizantes en plantaciones forestales son de tipo ambiental, costos altos y poca respuesta a su aplicación, además de que no deben aplicarse al menos que se haga un buen control de malezas El prolongado período de crecimiento de los árboles desde el vivero hasta la etapa de corta tiene efectos fundamentales sobre la acumulación de carbono y nutrimentos, así como sobre el reciclaje de los nutrimentos en el ecosistema. Los árboles presentan diferentes fases de crecimiento en las cuales la relación biomasa aérea/ biomasa radical cambia y con ella la contribución relativa de los varios compartimientos y flujos de nutrimentos. Miller (1981) propone que la absorción de nutrimentos durante el crecimiento de los árboles presenta tres fases de crecimiento, a saber: 1) los años de crecimiento rápido, antes de que cierre la copa, cuando los árboles dependen de los nutrimentos que pueda suplir el suelo y se puede esperar una alta respuesta a la adición de fertilizantes (germinación, vivero y establecimiento de campo); 2) el período de madurez, después del cierre de copa, cuando no se espera respuesta a la fertilización debido al reciclaje de residuos, a menos que deba generarse nuevo crecimiento como ocurre después de los raleos y 3) el período de crecimiento lento, cuando los nutrimentos del ecosistema pueden inmovilizarse en la biomasa y el humus del suelo, lo que puede causar el desarrollo de deficiencias nutricionales, efecto que tiende a desaparecer con el tiempo pues la demanda de nutrimentos decrece con la edad de los árboles. La duración de estas etapas depende de la especie, conociéndose que hay especies de rápido y lento crecimiento. Esta división es importante de recordar, ya que los métodos de fertilización y la probabilidad de respuesta a la aplicación de nutrimentos varía de una etapa a la otra; por ejemplo, la práctica de utilizar fertilizantes foliares es muy común en viveros, mientras que los fertilizantes granulados tienden a usarse más en la etapa de establecimiento y el “reciclaje” de nutrimentos en la etapa de maduración, en sincronización con la descomposición de residuos después de los raleos y las podas.
4. Fertilización en la etapa de vivero La fertilización es una práctica esencial en los viveros para alcanzar el crecimiento óptimo de los árboles en un período de tiempo corto (Figura 1). Esta fertilización debe basarse en los requerimientos nutricionales de las plantas y la disponibilidad de nutrimentos del suelo o sustrato, usando como herramienta los análisis químicos foliares y de suelos para determinar la cantidad adecuada de fertilizante que se debe aplicar (Navarrete 1992). La fertilización de estos sustratos es muy importante ya que estos son constantemente irrigados y se caracterizan por tener componentes como la granza de arroz, que además de poseer bajos contenidos de nutrimentos facilitan la lixiviación de los mismos. La fertilización de las plántulas es indispensable ya que se promueve el crecimiento aéreo y radical, aumenta la reserva de nutrimentos en los tejidos, aumenta la resistencia a la sequía, bajas temperaturas y enfermedades, reduce el efecto de shock al trasplante y acelera el crecimiento inicial de la plantación (Jacobs y Timmer 2005).
120
Figura 1. Instalaciones del vivero forestal de altura del proyecto de recuperación de la cuenca alta del río Virilla, Costa Rica.
A pesar de la enorme diversidad de especies de árboles tropicales, la mayoría de las plántulas en sistemas de escala no industrial se producen de la misma manera, empleando bolsas plásticas perforadas de 500-1500 cm3 con suelo sin que se incorpore materia orgánica. El suelo a menudo contiene una elevada cantidad de arcilla, estructura pobre y es bajo en nutrimentos, lo que causa que el crecimiento de las plántulas sea lento y se tarde mucho en sacar las plántulas al campo. Las bolsas plásticas se emplean porque son de bajo costo, aunque en muchas ocasiones puede causar el enrollamiento de la raíz, característica indeseable a la hora del trasplante. También es común el uso de pseudo estacas que obtienen de árboles de más de 1.5 m de altura, los cuales se podan para obtener plántulas con un tallo de más de 10 cm y 15 cm de raíz (Wightman et al. 2001). El objetivo de las mezclas de varios componentes en el sustrato es suministrar una adecuada aireación y humedad (preferiblemente mantener el sustrato a capacidad de campo), de tal forma que no se restrinja el crecimiento de las raíces de los árboles y se asegure el obtener plántulas saludables con un tamaño óptimo y un sistema radical fibroso. Generalmente, lo que se recomienda es una mezcla compuesta de suelo, arena y compost (Totey 1992); recientemente se emplea como medio de enraizamiento un producto hecho a base musgos conocido como “jiffy”, el cual requiere de igual manera ser fertilizado y a menudo enriquecido con micorrizas locales y fertilizantes orgánicos para asegurar la micorrización desde el inicio del crecimiento de las plántulas. En la Sierra del Perú, se recomienda una mezcla de arena (75%) con arcilla (25%), con un pH entre 4.5-6.5, micorriza y sin materia orgánica para prevenir el “damping-off” de Pinus radiata, mientras que para Eucalyptus globulus se recomienda una mezcla por partes iguales de arena, arcilla y materia orgánica con un pH entre 5.5-7.0 (Galloway y Borgo 1983). En un estudio para evaluar el efecto del suelo, arena y lombricompost adicionados por aparte o mezclados 50/50, Mena, Castillo y Cob (2000) encontraron que la germinación de las especies comparadas era diferente y además, que unas germinaban más en suelo (Perrottetia longistylis y Cedrela tonduzii) y otras en arena (Mircinthes storkii). En este caso el uso del lombricompost no mejora la germinación de las especies comparadas con relación al uso del suelo del vivero y en el caso de M. storkii, la utilización de arena es más que suficiente (Figura 2). Es notoria la enorme diferencia entre especies en cuanto a su poder germinativo.
121
Germinación (%)
15
A
10
5
0 S100
L100
A100
S50 + A50
L50 + A50
B
Germinación (%)
100 80 60 40 20 0 S100
L100
A100
S50 + A50
L50 + A50
C
Germinación (%)
40 30 20 10 0 S100
L100
A100
S50 + A50
L50 + A50
Figura 2. Efecto del suelo (S), lombricompost (L) y arena (A) solos (100) y mezclados (50/50) como medio de crecimiento sobre la germinación de Perrottetia longistylis (A), Cedrela tonduzii (B) y Mircianthes storkii (C) en germinaderos (tomado de Mena, Castillo y Cob 2000).
Por lo general, en viveros no existe un uso específico de fertilizantes para determinada especie de árbol, sino que se utilizan fórmulas altas en fósforo y nitrógeno. Con estos fertilizantes los productores buscan mejorar el crecimiento del sistema radical y del árbol, lograr un mayor prendimiento y una mejor competencia contra las malezas. La aplicación de fertilizantes foliares se efectúa de 1-2 veces por semana hasta los 3-6 meses. Algunas especies como botarrama (Vochysia ferruginea) y cebo (Vochysia guatemalensis) son muy sensibles a la aplicación de fertilizantes al suelo y en el caso de botarrama hasta de fertilizantes foliares y orgánicos. Sin embargo, otras especies como la teca, responden favorablemente a la aplicación conjunta de 0.7 g N por planta (como sulfato de amonio) y 0.4 g P por planta (como triple superfosfato), mejorándose
122 principalmente la velocidad de crecimiento y no tanto así el diámetro del tallo y reduciéndose la mortalidad de las plántulas. Una de las opciones de fertilización es utilizar los fertilizantes sólidos que pueden ser granulados, pastillas y polvos, entre los cuales se encuentran las fórmulas 10-30-10, 1515-15, 12-24-12, 15-30-15 o 8-40-12 (N-P2O5-K2O, respectivamente), así como el Fosfato Diamónico (DAP) 18-46-0, los cuales se aplican al suelo de las camas o en el sustrato de las bolsas del vivero. La aplicación de fertilizantes en forma líquida es una de las prácticas más comunes que se utiliza en viveros, principalmente por riego por aspersión, aunque en algunos sitios también se utiliza el riego por goteo. Los productos usados en fertilización líquida son diferentes a los abonos granulados convencionales. El requisito indispensable en estos fertilizantes es que deben ser muy solubles en agua, por lo que se utilizan fórmulas de mayor pureza química y de granulometría pequeña (polvos o sales muy finas), conocidas también como “grado técnico o hidrosoluble”. Algunos de los fertilizantes simples más usados en forma líquida son la urea, nitrato de amonio, nitrato de potasio, nitrato de calcio, sulfato de magnesio, etc. (ver Cuadro 4, Capítulo 6). También se consiguen en el mercado fórmulas completas hidrosolubles con diferentes concentraciones de nutrimentos de acuerdo con el estado de crecimiento de la planta, destacándose marcas como Kemira, Peters, Feed Range, etc. Es indispensable tener en cuenta las indicaciones del fabricante acerca de la forma de uso, preparación, dosificación y cuidado en cada situación específica (Navarrete 1992). Normalmente las cantidades de producto a aplicar son muy pequeñas (del orden de 1-2 g/planta) aplicados de tal manera que no toquen la raíz de la misma y así reducir el porcentaje de quema de las plántulas. Las enmiendas orgánicas como el compost, lombricompost, bocashi o gallinaza se deben adicionar al suelo del vivero bien mezcladas en una proporción de 1 parte de abono por 3 de suelo. Estas enmiendas pueden ser usadas como un complemento de la fertilización química debido a que son una fuente de materia orgánica, la cual posee cantidades considerables de N, K y pequeñas fracciones de otros elementos. La composición de este tipo de insumos puede verse en el Capítulo 6. En un vivero forestal localizado en Sarapiquí, Costa Rica a una altitud de 90 msnm, se realizó un estudio con dosis crecientes de dos abonos orgánicos en pilón (Hyeronima alchorneoides), amarillón (Terminalia amazonia) y botarrama (Vochysia ferruginea). Los mejores resultados con respecto al testigo se obtuvieron con las dosis de compost del 10% y 15% (Cuadro 2). Tanto el pilón como el amarillón tuvieron incrementos significativos en biomasa radical y foliar. Los incrementos en la biomasa foliar para las dos especies estuvieron entre 73% y 249%. Además se disminuyó el tiempo de permanencia en el vivero, en dos meses para el pilón y cinco meses para el amarillón. En el caso de botarrama no hubo respuesta a la aplicación de abonos orgánicos; posiblemente por el uso de un sustrato con altos contenidos de arena (Camacho 2000).
123 Cuadro 2. Respuesta de Hyeronima alchorneoides, Terminalia amazonia y Vochysia ferruginea a dos fuentes y tres dosis de abono orgánico a nivel de vivero en Sarapiquí, Costa Rica (tomado de Camacho 2000).
Tratamiento Testigo Compost 1 al 5% Compost 1 al 10% Compost. 1 al 15% Compost 2 al 5% Compost 2 al 10% Compost 2 al 15% PROMEDIO * H = Porcentaje de radical.
H cm 8.4 d 20.2 c 26.6 b 29.2 a 19.5 c 25.3 b 26.0 b 22.3 ganancia
H. alchorneoides Db Bf Br mm g pl-1 g pl-1 2.1 e 0.8 d 0.2 c 3.2 d 1.3 cd 0.6 b 4.1 ab 2.2 a 0.7 b 4.3 a 2.7 a 0.9 a 3.3 d 1.4 bc 0.5 b 3.8 c 2.0 ab 0.7 b 3.9 bc 2.0 ab 0.7 b 3.5 1.8 0.6 en altura, Db = Diámetro
T. amazonia H Db Bf Br cm mm g pl-1 g pl-1 16.4 d 1.8 c 1.0 c 0.3 c 19.9 c 2.3 b 1.8 bc 0.4 bc 24.4 b 2.8 a 2.6 ab 0.7 a 26.7 a 2.7 a 3.3 a 0.6 ab 21.9 c 2.6 ab 2.4 ab 0.6 ab 24.0 b 3.0 a 3.0 ab 0.6 ab 21.7c 2.8 a 2.6 ab 0.6 ab 22.1 2.6 2.4 0.5 del cuello, Bf = Biomasa foliar,
V. feruginea H Db cm mm 10.3 a 1.6 a 8.6 b 1.4 b 7.8 c 1.3 c 8.3 bc 1.3 c 10.0 a 1.6 a 8.7 b 1.4 b 8.6 b 1.4 b 8.9 1.4 Br = Biomasa
5. Fertilización al trasplante El impacto que sufren las plantas sacadas del vivero al ser transplantadas al campo es severo, a pesar de que las mismas se someten a un proceso de aclimatación previo. Por esta razón puede esperarse una pequeña pérdida de crecimiento en las primeras semanas después del trasplante, la cual puede verse disminuida con la aplicación de enmiendas a los suelos, tales como encalado y fertilizantes, cuando estos son necesarios. Este fenómeno es mucho más acentuado en regiones con un período seco prolongado, zonas en las que se recomienda emplear medios de germinación o enraizamiento de cierto volumen, de manera que el medio pueda almacenar agua suficiente por períodos más largos y evitar así marchitamientos innecesarios de las plántulas. Algunas empresas utilizan hidrogeles a la siembra, con el fin de asegurar el aprovisionamiento del agua por períodos secos cortos inmediatamente después del trasplante. La etapa inicial de establecimiento de plantaciones de especies de crecimiento rápido en sitios degradados puede mejorarse sustancialmente con la aplicación de fertilizantes, tratamiento que además ayuda a desarrollar resistencia a plagas y enfermedades. Este tratamiento se suele hacer agregando el fertilizante sobre el suelo en forma de corona o semiluna alrededor del arbolito, dependiendo de la pendiente del terreno, aunque también es común observar que se aplique el fertilizante al fondo de hoyo de plantación. Posteriormente, en plantaciones en las que el ciclo de rotación es largo, la aplicación de fertilizantes ayuda a lograr dimensiones de los árboles adecuadas y a reducir el turno de corta. Por esta razón, para mantener la productividad del sitio, deben reponerse al suelo tanto o más nutrimentos como los que se inmovilicen en los diferentes tejidos de los árboles. Sin duda alguna, la fertilización al momento de iniciar la plantación es la más importante en términos de aumentos de la tasa de crecimiento de los árboles, más para algunas especies como eucalipto que para otras como las coníferas. El efecto inicial mencionado se da con la aplicación de dosis pequeñas de fertilizante (por ejemplo 50 kg N ha-1), las cuales pueden aumentar hasta de 5 veces la producción de madera de pino (Prichett 1979). En el caso del N, el elemento se aplica para estimular el crecimiento de la plantación, mientras que en el caso del P o el B, cuando estos son deficientes, su aplicación se hace para asegurar el éxito inicial de la plantación. Al igual que para otras
124 muchas especies vegetales, la adición de N-P tiene un efecto sinergístico, por lo que su aplicación conjunta es muy superior a la aplicación de los dos elementos en forma individual (Cannon 1983a y b).
Altura promedio de los árboles (m.)
Medina (1974), menciona que dos años después de aplicar al trasplante 100, 200 y 300 kg por ha de P como escoria de Thomas a plantaciones jóvenes de Cupressus lusitanica y Pinus oocarpa en Andic Humitropepts de Colombia el crecimiento de ambas especies mejoró significativamente; en adición, cuando el fertilizante se adicionó 6 meses después del trasplante, la respuesta fue significativa, aunque de menor magnitud que cuando el fertilizante se añadió al momento del trasplante (Figura 3).
3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2
A A E0: Aplicación del fósforo en el momento del trasplante E6: Aplicación del fósforo SEIS ( 6 ) meses después del trasplante
P0
P 100
P 200
P 300
Altura promedio de los árboles (m.)
kg P2O5 / ha
2,2
B B
2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 P0
P 100
P 200
P 300
kg P2O 5 / ha
Figura 3. Efecto de dosis crecientes de P sobre la altura de árboles de Cupressus lusitanica ( A ) y Pinus oocarpa ( B ) (tomado de Medina 1974).
Weeb et al. (2001), en un experimento de campo establecido para comparar la respuesta a niveles entre 0 y 300 g P por árbol aplicados al trasplante a un suelo con menos de 4 mg P kg-1 extraíble, con las especies Cedrela odorata, Agathis robusta, Flindersia brayleyana y Castanispernum australe, encontraron que F. brayleyana y C. australe mantuvieron un buen crecimiento, aún cuando no se aplicó P, y mostraron poca o ninguna respuesta en crecimiento o concentración foliar de P cuando se adicionó el elemento. Por el contrario, las especies C. odorata y A. robusta respondieron significativamente a la adición de P, tanto en crecimiento como en concentración foliar de P. En el caso de las dos últimas especies mencionadas, contenidos foliares de P inferiores a 0.30% en muestras de pecíolos + raquis de la hoja madura de menor edad de C. odorata y de 0.19% en agujas distales de A. robusta se asociaron a un crecimiento
125 reducido aún 21 meses después de la aplicación de los tratamientos. Estos resultados indican que existen diferencias significativas en la habilidad que tienen diferentes especies forestales tropicales para absorber P, por lo que no se pueden hacer recomendaciones generalizadas simples de este elemento. En suelos ácidos de El Limón de Chulampa, Herrera, Panamá, Montero (1995) encontró que al aplicar dosis de 0, 85, 170 y 255 g por árbol teca de la fórmula 12-24-12 durante el primer y segundo año de crecimiento causaron un aumento significativo del aumento de la altura, el diámetro, el área basal y el volumen de la plantación de teca hasta 5 años después de esta aplicación, siendo la dosis más alta la que dio los mejores resultados (Cuadro 3). La respuesta de plantaciones la teca de hasta 2 años de edad a la aplicación entre 80 y 120 g año-1 árbol-1 de N y P como fosfato diamónico mejoró en forma significativa el crecimiento de los árboles y ligeramente el diámetro del tallo (Kishore 1987). Sin embargo, la respuesta de la teca a una sola aplicación de varias fórmulas de fertilizante al trasplante en suelos neutros de Guanacaste, Costa Rica, no causó diferencias significativas en las variables de crecimiento medidas tres años después de la aplicación del producto, aunque los mejores tratamientos fueron aquellos en los que la adición de N y P fue combinada (Rodríguez y Fonseca 1981). Cuadro 3. Respuesta de plantaciones jóvenes de teca a la aplicación de fertilizante en El Limón, Herrera, Panamá (tomado de Montero 1995). Tratamiento* Altura media Diámetro medio g árbol-1 dm mm 0 32 30 85 40 40 170 40 38 255 53 55 * El fertilizante aplicado correspondió a la fórmula 12-24-12
Área basal m2 ha-1 0.78 1.33 1.22 2.67
Volumen m3 ha-1 1.33 2.89 2.67 7.78
En Inceptisoles y Ultisoles ácidos de Costa Rica, además de aplicaciones de cal antes del trasplante, se recomienda realizar 3 a 4 aplicaciones de fertilizante foliar espaciados en el tiempo hasta que los árboles alcancen 1.5 de altura, como complemento a la adición de fertilizante granulado 1-2 veces al año hasta el segundo año. Este tipo de recomendación se basa en datos como los generados para suelos ácidos por Calvo, Arias y Sibaja (1995), quienes encontraron mejores crecimientos de Terminalia amazonia al adicionar 50 y 100 g por árbol de la fórmula 12-24-12 en este tipo de suelos. La siembra de Eucalyptus grandis en suelos distróficos de las sabanas orientales de Venezuela debe hacerse con aplicación de fertilizantes, pues de otra manera los incrementos en altura y diámetro se reducen significativamente (Morales y Ortega 1980); en este caso la dosis de 100 g fertilizante con N por árbol causaron el mejor efecto fisiológico y económico, mientras que la adición de fosforita no mejoró el comportamiento de la especie (Cuadro 4). En la misma región, la teca de dos años en suelos bien drenados respondió significativamente a la adición de 740 kg fosforita ha-1, mientras que no se presentó respuesta a la aplicación de niveles menores o en plantaciones de 7 y 12 años en el mismo tipo de suelo o en suelos mal drenados (Torres et al. 1993). La fertilización foliar, utilizada como un complemento a la fertilización convencional al suelo, también puede ser muy beneficiosa durante esta etapa de crecimiento. En este caso, se utilizan productos como la urea, el fosfato diamónico y el nitrato de potasio
126 previamente disueltos en agua (en dosis de 1.5 a 2.5 kg por cilindro de 200 litros de agua ó de 100 a 2300 g por mochila de 15 litros de agua). También se emplea otros productos que vienen ya diluidos, pueden ser aplicados al follaje para corregir algunas deficiencias o recuperar árboles dañados por alguna plaga o enfermedad, pero no para cubrir la necesidad todas de nutrimentos de los árboles. Cuadro 4. Efecto de la aplicación de fuentes y dosis de fertilizante en el incremento de altura y diámetro de Eucalyptus grandis en suelos de la sabana oriental de Venezuela (tomado de Morales y Ortega 1980). Tratamientos
Fosforita
12-12-17-2
12-12-6
Total
Dosis (g árbol-1) 0 100 150 200 Promedio 0 100 150 200 Promedio 0 100 150 200 Promedio 0 100 150 200
Incremento altura al año (cm) 0.28 0.66 0.69 0.47 0.53 0.78 2.81 2.59 2.73 2.23 0.49 1.95 2.49 2.19 1.78 0.52 1.80 1.92 1.80
Incremento diámetro al año (cm) 0.22 0.36 0.52 0.45 0.44 0.22 3.14 3.13 3.12 3.13 0.22 2.52 2.84 2.77 2.71 0.22 2.00 2.16 2.12
6. Fertilización en la etapa de plantación Efecto de la aplicación: Aproximadamente entre el 10 y el 20 % del fertilizante aplicado durante la etapa de maduración es aprovechado por los árboles, aunque pueden encontrarse valores de recuperación aún mayores en la literatura. En general, se estima que los árboles recuperan un cuarto del fertilizante aplicado en los primeros años de crecimiento, otra cuarta parte es inmovilizada en la biomasa microbial o ligada a la materia orgánica del suelo y el resto es difícil de medir o se pierde en el ecosistema a través de lavado o volatilización (Fisher y Binkley 2000). A menudo el efecto de la fertilización con P puede durar hasta una década (Dyson 1995), mientras que la repuesta al N encuentra su máximo a los 5 años, lo cual se debe a la forma en que estos elementos se almacenan en el ecosistema y a la frecuencia con que los mismos se aplican en el tiempo. La adición de N en esta etapa permitió obtener incrementos del 20 % en volumen en plantaciones de Pinus elliottii en Australia (Evans 1992). En el Cuadro 5, puede observarse el efecto de la aplicación de fertilizantes a 10 especies forestales de importancia económica, notándose el incremento en altura del árbol en un período de 3 años en todas las especies debido a la aplicación del fertilizante, así como la diferencia en respuesta que existe según la especie.
127
Cuadro 5. Respuesta inicial a la fertilización de varias especies forestales (tomado de Evans 1982). Altura del árbol (cm) Al inicio (1968) Al final (1971) Sin fert. Con fert.1 Sin fert. Con fert.1 Pinus caribaea 0.5 0.8 1.5 4.2 Pinus kesiya 0.3 0.4 1.1 4.0 Eucalyptus deglupta 0.8 1.5 3.7 7.6 Eucalyptus ternicornia 0.9 2.0 2.8 4.8 Terminalia brassii 0.5 1.1 2.5 4.7 Terminalia complarata 0.4 Muerto 0.8 1.3 Tectona grandis 0.2 Muerto 2.6 3.0 Acacia auriculiforme 1.8 4.0 2.7 9.7 Pterocarpus indicus 0.8 0.7 1.3 1.6 Intsia bijuga 0.6 0.4 0.5 1.0 1 500 kg/ha de fertilizante 17-5-22 Especie
De acuerdo con Castaño y Quiroga (1990), en los suelos del valle del Cauca, Colombia, la mayoría de las especies forestales utilizadas en programas de reforestación y en plantaciones, responden favorablemente a la adición de P y B y en algunos casos a la de N para lograr un buen crecimiento y una buena sobrevivencia; los autores concluyen que el NPK incide más sobre el crecimiento en altura que el boro, mientras que el B incide más en la sobrevivencia de los árboles, así como que los eucaliptos respondieron mejor que las coníferas a la fertilización. Forma de aplicación: La aplicación de fertilizantes en grandes extensiones puede hacerse con tractor, helicópteros y avionetas, dependiendo de la situación económica de la empresa y del relieve del terreno; en el caso de las aplicaciones aéreas hoy en día se emplean sistemas de posicionamiento geográfico, lo que le permite a la nave regresar al último punto fertilizado con gran precisión, sin cometer errores por sobre fertilización (Fisher y Binkley 2000). Cuando la fertilización se hace manualmente, la respuesta al abonamiento también depende de la forma en que se coloque el fertilizante con relación al árbol (Cuadro 6), de manera que la mezcla del producto con una buena cantidad de suelo es más eficiente que colocar todo el fertilizante debajo de la planta y la peor respuesta se obtienen cuando se coloca con chuzo a 20 cm del árbol (Cannon 1984). Cuadro 6. Respuesta del Eucalyptus globulus a cinco métodos de aplicación del fertilizante en Andisoles de Colombia (tomado de Cannon 1984). Método de colocación Mezclado Debajo Al voleo Banda Chuzo
Tipo de fertilizante aplicado 10-30-10 Calfos Altura de los árboles (cm) después de un año 194 183 193 156 184 150 169 169 166 144
Momento de la aplicación: Para ciertos elementos y bajo ciertas condiciones específicas de sitio, es ventajoso aplicar fertilizante en plantaciones establecidas, indiferentemente de la edad de la plantación. Por lo general, la respuesta a este tipo de tratamiento es rápida (ocurre a los pocos meses) y es mayor en el caso de sitios pobres, los cuales pueden mejorarse con la aplicación de enmiendas; como ejemplo puede
128 mencionarse la respuesta de la teca a la fosforita en suelos moderadamente drenados de Venezuela (Torres et al 1993). Debe recordarse que cuando un sitio es malo por otras razones que no sean de fertilidad, el tratamiento al suelo no puede compensar por otro tipo deficiencias tales como exceso de viento, suelo poco profundo, exceso o falta de humedad, etc. Después de cierto grado de crecimiento de la plantación, deben realizarse las podas y posteriormente la entresaca o raleo, prácticas que también afectan la posible respuesta a la fertilización. Con el raleo, los árboles remanentes tienen a su disposición más disponibilidad de agua y luz y al aumentar la cantidad de luz que alcanza el suelo de la plantación se eleva su temperatura favoreciéndose la mineralización de la materia orgánica y la liberación de nutrimentos ligada a la misma. Si bien es cierto que con el raleo se extraen algunos nutrimentos del ecosistema como madera (Totey 1992), esta merma de nutrimentos, al igual que la causada por la tala del bosque al momento del turno de corta no es elevada, pues la mayoría de la biomasa total del árbol (raíces, follaje y ramas) quedan en el sitio y la concentración de nutrimentos en la madera es baja. En el caso de algunas especies como teca y melina, la capacidad de rebrote de las mismas también contribuye a que rápidamente se vuelva a cubrir el suelo de vegetación, reiniciándose así el reciclaje de nutrimentos y disminuyéndose la tasa de pérdida de nutrimentos por lavado. Cuando el sitio de bueno, la reposición de nutrimentos debe hacerse para asegurarse el mantener la calidad del mismo en el tiempo; cuando los sitios son malos, la no reposición de los nutrimentos causa una disminución de la calidad del sitio en el tiempo, por lo que no deben recomendarse para especies con altos requerimiento nutricionales y deben abandonarse después del segundo o tercer turno por razones ecológicas y económicas (Mackensen 1999). Duración del efecto de la fertilización: La longitud del período de respuesta a la fertilización depende del sitio, de la preparación del terreno, de los tratamientos previos realizados a la plantación y del patrón de crecimiento de la especie. Para el N el período de respuesta máxima se da al principio o antes de que la plantación cierre y puede durar varios años más; para el P la respuesta puede durar todo el período que se utilice el terreno y en menor frecuencia el K, si los elementos son deficientes en el ecosistema. Bonneau (1978) menciona que de la respuesta a largo plazo de la aplicación de P y K al suelo en plantaciones forestales, se debe, entre otros a: 1) la movilidad relativamente reducida y retención del P y K en el suelo; 2) a que las raíces que están alejadas del punto de su aplicación como fertilizante, los encuentran con “más dificultad” y 3) al poco requerimiento de estos elementos por algunas especies forestales. Lo opuesto ocurre para el caso del N, elemento de mucho más movilidad que el P y el K, por lo que la respuesta a su aplicación es a corto o mediano plazo y nula, casi nula o contraproducente, en el caso de especies arbóreas leguminosas fijadoras del elemento. Vásquez (1990), encontró que la adición de niveles crecientes de NPK a E. saligna en suelos relativamente fértiles de Turrialba, Costa Rica, duró por 12 meses cuando se estimó como aumentos en diámetro y altura de los árboles (variables lineales); sin embargo, al utilizar una variable geométrica (volumen), encontró que, dependiendo del nivel de NPK aplicado, al final se encontraban ganancias del 14-31 %, lo que justificaba la adición del fertilizante. Resultados similares fueron encontrados en Sacatepéquez, Guatemala, donde la mejor dosis fue 50 g 15-15-15 por árbol, con un efecto residual de 4 años (Ugalde 1997).
129
Cuando el ecosistema es severamente deficiente en algún elemento en particular, la respuesta a su aplicación es inmediata y de larga duración. Cuando la deficiencia de algún elemento es moderada, es normal que la respuesta no pueda ser correctamente estimada sino hasta el segundo año después de aplicado el fertilizante, debido a varios factores, entre ellos: 1) la dilución del elemento aplicado en el follaje existente o en el inducido por la aplicación del elemento, 2) una posible inmovilización química o microbiológica de los elemento en el suelo o 3) en casos muy particulares a la acumulación de los nutrimentos en algún tejido no muestreado de los árboles (por ejemplo madera), por lo que no se detectan incrementos foliares relevantes, ni tampoco de las variables de crecimiento sino hasta después de cierto tiempo (Tanner et al. 1990). La mayoría de los dueños y administradores de plantaciones forestales estarían de acuerdo en aplicar fertilizantes en viveros y al momento de trasplantar el material al campo, sin embargo, no muchos estarían de acuerdo en continuar la fertilización de la plantación después del tercer año, pues su “experiencia” les ha enseñado que si dejan de fertilizar a esa edad, los árboles sin fertilización alguna alcanzan en altura a los que si fueron fertilizados (Espinoza et al. 1990). Este error, lo cometen aquellos que no conocen que el fertilizante tiene un efecto residual corto y que en el caso de la mayoría de las plantaciones forestales podría apenas alcanzar 1 o 2 años después de la última aplicación, difícilmente el tercero (Espinoza et al. 1990, Rodríguez y Fonseca 1991), pero nunca los siguientes 10 o 15 años que el árbol permanecerá en el campo. Evidencia empírica muestra que los sitios que presentan deficiencias nutricionales al inicio de la plantación seguirán presentando la deficiencia hasta el turno final, independientemente de la edad de la misma (Fisher y Binkley 2000).
7. Rentabilidad de la fertilización Como resultado de las primeras experiencias con uso de fertilizantes en países de clima templado, donde los turnos de corta para bosques de pinos silvestres oscilaban entre 100 y 120 años y para los robles entre 200 y 250 años, se llegó a la conclusión de que el costo de fertilizar bosques era demasiado elevado, si se consideraba una tasa de interés de ese costo por un período de tiempo tan prolongado. Más aún, se recomendaba: reducir al mínimo las inversiones iniciales y utilizarlas lo más tarde posible, con el fin disminuir la duración de la capitalización y por consiguiente la inflación del capital invertido, ignorando el hecho de que los incrementos máximos se logran al inicio de la plantación y que los nutrimentos adicionados en las etapas finales de crecimiento solo pasan a engrosar los contenidos de la corteza de los árboles (Bonneau 1978). En adición, la respuesta de plantaciones industriales a la fertilización en regiones de clima templado es baja, debido a que la pérdida de nutrimentos en estas condiciones climáticas es poca y el suministro de los mismos vía lluvia y meteorización compensa la pérdida (Mackensen 1999). Diferente es la situación en plantaciones forestales en regiones tropicales, en las cuales se mencionan turnos de corta de 7-8 años para Eucalyptus, Gmelina y Acacia (Barros y Novais 1990, Mackensen 1999), 15-20 años para Alnus (Mena, Castillo y Cob 2000) y de 20-25 para Tectona y Cordia (Vallejos1996 y Montero1999), contándose además con nuevas tecnologías que permiten el aprovechamiento comercial del producto de los raleos.
130 Evans (1992) menciona que la información disponible permite observar casos en que la respuesta a la fertilización es espectacular al inicio y disminuye con el tiempo, puede ser constante durante todo el período de crecimiento de los árboles y también puede ser que ocurra al aplicar el fertilizante, pero posteriormente los árboles de la parcela testigo igualen o superen a los fertilizados. Bajo que condiciones cada tipo de respuesta es económico, en adición de su costo, la tasa de interés y la longitud del turno de corta, es importante conocer la magnitud de la respuesta en términos de incremento de volumen y de disminución del período de corta. Desde el punto de vista ambiental, se considera necesario reponer al ecosistema al menos los nutrimentos que salgan como producto extraído, sin embargo, es igualmente importante tener en consideración la reposición de la pérdida total de nutrimentos en un turno de corta, de manera que deben reponerse todos aquellos que se pierdan por extracción, volatilización (quemas), lavado y erosión. Graff (1982) menciona que la extracción de 200 ton ha-1 (71 %) de pulpa para papel de Pinus caribaea en Surinam puede remover 576 kg de N (6 % del total), 36 kg de P (22 %), 506 kg de K (30 %), 1218 kg de Ca (37 %) y 99 kg de Mg (24 %), con un costo total de reposición como fertilizante de US$1 600 por ha; si se asume que la tala total del bosque tiene un efecto destructivo del ecosistema, la pérdida total de nutrimentos por erosión llega a ser mayor y el costo de reposición de los mismos podría calcularse en US$14 000 por ha. Como la extracción de nutrimentos depende de la especie que se plante, lo importante es conocer si se desea exportar grandes volúmenes de madera de baja calidad (precio bajo) o pequeñas cantidades de producto de alta calidad (precio alto). Mackensen (1999), considera que para compensar por la pérdida total de N en una plantación de Eucalyptus degluta, deben adicionarse entre 4000-6000 g NPK o 1200-1650 g de urea por árbol, lo que implica una cantidad muchas veces mayor que la requerida para promover el crecimiento normal del árbol, ya que para reponer el N exportado en la cosecha solo se requerirían 200 g urea por árbol. De manera similar, las cantidades requeridas para reponer las pérdidas totales de P y K son también muy elevadas; por ejemplo se requieren 500 g triple superfosfato por árbol para compensar la pérdida total de P pero solo 150 g para reponer el P exportado. En el caso del K, se requieren 720-1400 g KCl por árbol para la pérdida total, y tan solo 190-740 g por árbol para reponer el K exportado. Fisher y Binkley (2000) incluyen en su libro una buena discusión en relación a la forma de calcular el beneficio económico de realizar la fertilización de plantaciones forestales. En su discusión, presentan la “metodología de árboles de toma de decisiones”, la cual permite identificar escogencias, probabilidades y productos, demostrándose que existen al menos dos tipos de error posibles a cometer por un administrador cuando de fertilizar se trata. El error “tipo I” se presenta cuando se fertiliza una plantación que no responde con al menos un incremento en rendimiento de los costos. Igualmente real, es el caso del error “tipo II”, cuando no se fertiliza una plantación con potencial de respuesta. Realizando un ejercicio con valores reales para una condición determinada, se concluye que es mucho mejor para un administrador caer en el error “tipo I” ya que las ganancias que se dejan de percibir al no fertilizar el sito con alta probabilidad de respuesta son mucho mayores que las pérdidas en que se podría incurrir al fertilizar sitios en los cuales la probabilidad de respuesta es baja. El costo de reponer los nutrimentos necesarios para el manejo sostenible de plantaciones forestales intensivas es 3 a 6 veces más alto que el de costo necesario para realizar la
131 misma operación en plantaciones convencionales, y representa un costo mayor en el presupuesto total de los proyectos de producción de madera. La siembra de grandes extensiones de terreno con especies forestales manejadas de forma convencional es económicamente ineficiente y ecológicamente no viable, debido a que no repone los nutrimentos extraídos. El incremento en costos debido a la necesidad de reponer la pérdida de nutrimentos causada por la extracción de madera, en ciertos casos reduce la tasa interna de retorno, en particular en suelos pobres en nutrimentos. Por esta razón los cálculos de inversión en fertilizantes en plantaciones deben hacerse para cada sitio y en función de los balances de nutrimentos (Mackensen y Fölster 1999).
8. Alternativas al uso de fertilizante Como el costo de aplicar fertilizantes es elevado, deben investigarse otras posibilidades a su utilización cuando esta no es rentable. Evans (1992) menciona como factibles: 1) el cambio de especie por otra con menores demandas nutricionales; 2) el empleo de prácticas de preparación del terrenos que minimicen la pérdida de nutrimentos disponibles en el suelo (p.e. evitar el barrido del terreno y con ello la remoción del horizonte A); 3) mejorar el reciclaje de nutrimento tal como se expuso en el Capítulo 2; 4) la utilización de residuos y/o herbicidas para disminuir la competencia de malezas alrededor de los árboles recién plantados; 5) utilizar especies fijadoras de N (por ejemplo, de acuerdo con Ward et al. (1985) Acacia spp. con Eucalyptus grandis o según Nichols y Carpenter (2006) Inga edulis con Terminalia amazonia) y 6) el empleo de excremento de animales. Cuando se trata de plantaciones forestales de gran escala, los costos en que se incurre por reponer los nutrimentos extraídos por la explotación de la plantación, se diluyen en un volumen de producción elevado que a su vez minimiza los costos en función de la economía de escala. Cuando se trata de explotaciones de pequeña escala (menos 50 ha), a menudo debe tomarse la desición de eliminar los árboles de la finca, ubicarlos en los bordes, ó mezclarlos con cultivos que le permitan al propietario producir lo que consume y tener un ahorro a mediano plazo (madera). En este último caso, el propietario probablemente prefiera utilizar insumos como fertilizantes en sus cultivos, de los cuales se aprovechan los árboles para mejorar su crecimiento. No debe olvidarse, que la competencia entre árboles y cultivos por nutrimentos y agua debe considerarse para decidir si estas operaciones se combinan o no. Como las propiedades tienen sitios de diferente calidad, en este último caso, se recomienda utilizar la mejor parte del terreno para implementar la actividad más rentable, y el resto para otras actividades.
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6. CARACTERÍSTICAS Y MANEJO DE LOS FERTILIZANTES Eloy Molina Resumen El mercado produce un sin número de materiales fertilizantes de diferente composición y precio, por lo que el capítulo se dedica a describir los productos más necesarios de conocer. Se incluye información relacionada con las fuentes de los elementos, la solubilidad de los compuestos y su naturaleza química u orgánica.
1. Introducción Los fertilizantes son materiales que contienen nutrimentos para las plantas y se agregan a través del suelo, el agua o aspersiones foliares. Los fertilizantes ejercen diversos efectos favorables sobre los árboles, como incrementar su crecimiento y productividad, mejorar la calidad de la madera y la sanidad de la plantación. También tienen un efecto positivo sobre el suelo mediante el mejoramiento y restitución de la fertilidad. Cuando los fertilizantes se utilizan en forma desproporcionada, pueden causar efectos negativos sobre el ecosistema, por lo que conocer los productos y su manejo es imperativo en un mundo que exige tecnologías de producción limpias. Entre los beneficios que se obtienen con el uso de fertilizantes en plantaciones forestales se encuentran: ? Suplir deficiencias nutricionales de los árboles ? Restituir nutrimentos extraídos por la extracción de madera ? Mantener o mejorar la fertilidad del suelo ? Mejorar resistencia de los árboles a enfermedades ? Mejorar la calidad de la madera ? Incrementar la producción de madera ? Aumentar la rentabilidad del proyecto forestal La mayoría de los fertilizantes son productos químicos o minerales, abonos orgánicos y residuos de plantas y se utilizan para nutrir a los árboles. A menudo se confunden los términos “nutrición mineral” y “fertilización”. Nutrición mineral se refiere a las necesidades y usos de los elementos químicos básicos por las plantas. Fertilización es el término empleado cuando estos materiales son suministrados a las plantas como fuentes de nutrimentos. La palabra fertilizante se refiere a todo material orgánico o inorgánico, natural o sintético, que suministre a las plantas uno o más de los elementos químicos esenciales en forma asimilable. Actualmente la industria de fertilizantes inorgánicos sintéticos predomina en el mercado debido a su mayor concentración de nutrimentos y su más bajo costo por unidad de los mismos. En la mayoría de los países el contenido de nutrimentos en un fertilizante se expresa en términos de % de N, P2O5 y K2O, aunque la forma química de estos elementos que contiene el fertilizante debe ser la que utilizan los árboles cuando los absorben. El Ca y Mg usualmente se expresan como CaO y MgO, en tanto que los otros nutrimentos se
133 expresan en su forma elemental: S, Fe, Cu, Zn, Mn, B, Cl. La costumbre de expresar como óxidos la concentración de P, K, Ca y Mg en los fertilizantes proviene del siglo 18 cuando los químicos de esa época utilizaban la gravimetría para el análisis de elementos y su contenido se calculaba en forma de óxido, sistema que se utiliza comercialmente en la industria de fertilizantes a nivel internacional. En realidad las raíces de los árboles no absorben los nutrimentos en forma de óxido o elemental, sino que éstos deben estar en forma de cationes o aniones según el elemento, para que pueda ser absorbido, tal y como se muestra en el Cuadro 1. Cuadro 1. Forma de absorción y expresión química de los nutrimentos en el fertilizante. Elemento
Forma de absorción
Nitrógeno Fósforo Potasio Calcio Magnesio Azufre Hierro Cobre Zinc Manganeso Boro Cloro Molibdeno
NH , NO -2 H2PO4 , HPO4 + K +2 Ca +2 Mg = SO4 +2 Fe +2 Cu +2 Zn +2 Mn -2 B4O7 , H2BO3 Cl -2 MoO4
+4
-3
Expresión química en el fertilizante N P2O5 K2O CaO MgO S Fe Cu Zn Mn B Cl Mo
Para el caso de un elemento como el nitrógeno, la forma de expresar su concentración en un fertilizantes es como “% de N”. Sin embargo la forma de absorción por las raíces es +4 -3 como NH y NO , ya que el N elemental no puede ser absorbido por las raíces. Los fertilizantes deben suministrar los nutrimentos a las plantas en las formas químicas como éstas los absorben. Los contenidos nutricionales de los elementos que se expresan como óxidos pueden también transformarse en contenido elemental mediante el uso de sus respectivos factores de conversión, como se observa en el Cuadro 2. Cuadro 2. Factores de corrección de la expresión del fertilizante en base a óxido a la expresión en base elemental y viceversa. P2O5 x 0.44 P x 2,29 K2O x 0.83 K x 1.2 CaO x 0.71 Ca x 1.4 MgO x 0.6 Mg x 1.66
= = = = = = = =
P P2O5 K K2O Ca CaO Mg MgO
El contenido nutricional expresado en % por peso de N, P2O5 y K2O, en ese orden, se conoce como el grado o la “fórmula” del fertilizante. Usualmente se utilizan tres números para dar el grado de un fertilizante, y se refiere a los nutrimentos primarios y éstos no son necesarios identificarlos ya que se respeta el orden de aparición. La presencia de un cuarto número en la fórmula indica el % de MgO, y un quinto número
134 indica el % de B en caso que el fertilizante contenga estos elementos. Si el cuarto y/o quinto número no corresponden a Mg y B, se debe indicar entre paréntesis el símbolo o unidad de expresión del nutrimento, como sucedería en los casos del Ca, S, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Cl. Por ejemplo, la fórmula 18-5-15-6-0.2 contiene 18% de N, 5% de P2O5, 15% de K2O, 6% de MgO y 0.2% de B. La fórmula 10-30-10-3(S) contiene 10% de N, 30% de P2O5, 10% de K2O y 3% de S Los fertilizantes pueden ser simples cuando sólo contienen un nutrimento, o compuestos cuando contienen dos o más. Los fertilizantes pueden fabricarse en forma de mezcla física que consiste en una simple mezcla mecánica de dos o más materiales fertilizantes, sin que medien reacciones químicas. También existen los fertilizantes químicos que contienen dos o más nutrimentos y que han sido fabricados mediante reacción o mezclado químico de materias primas. Este proceso generalmente involucra el uso de NH3 y HNO3 o H3PO4 como materia prima, y deja como resultado un material muy homogéneo en composición química conocido como “fertilizante complejo”, debido a que cada gránulo contiene la misma concentración que indica la fórmula y no es afectado por su separación dentro de la bolsa del producto (segregación). Las mezclas físicas son más simples de fabricar, de menor costo, y con muchas opciones de mezclado, por lo que dominan el mercado de fertilizantes; sin embargo, son susceptibles de presentar problemas por segregación, fenómeno que ocurre cuando existen diferencias notables en el tamaño de los gránulos de fertilizantes que se mezclan y que dan como resultado la separación física de las mismas, afectando con ello la homogeneidad de la mezcla y su eficiencia agronómica. Los fertilizantes químicos son más complejos y requieren de una industria química para su fabricación, y aunque por lo general su calidad es superior, su costo es más elevado que las mezclas físicas. La mayoría de las fórmulas de fertilizantes en mezcla física o química provienen de la combinación de diferentes fertilizantes simples, llamados también “materias primas” porque se utilizan como fuentes para hacer otros fertilizantes. En el Cuadro 3 se presentan los principales fertilizantes o materias primas utilizadas en la fabricación de mezclas. Cuadro 3. Principales materias primas utilizadas para hacer mezclas físicas.
. Fuente Urea Nitrato de amonio Sulfato de amonio Fosfato monoamónico (MAP) Fosfato diamónico (DAP) KCl K-mag Sulfato de potasio Ulexita Sulfato de zinc
2. Fertilizantes con N, P y K
Fórmula 46-0-0 33.5-0-0 21-0-0-24(S) 10-50-0 18-46-0 0-0-60 0-0-22-18-22(S) 0-0-50-17(S) 10% B 31% Zn
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El nitrógeno, fósforo y potasio son considerados los macronutrimentos de las plantas porque éstas los requieren en cantidades muy altas. Los macronutrimentos son los elementos básicos en los programas de fertilización los árboles y generalmente se incluyen en la mayoría de las fórmulas completas de fertilizantes, las cuales se fabrican a partir N, P y K como componentes. La fertilización balanceada de estos nutrimentos tiene gran efecto en el crecimiento y rendimiento en buena parte de las especies arbóreas. 2.1 Nitrógeno El nitrógeno es quizás el nutrimento que con mayor frecuencia limita el crecimiento de los árboles en zonas tropicales. La mayoría de las especies forestales responden a la aplicación de fertilizantes nitrogenados. El N es el responsable del crecimiento vegetal y del color verde de las hojas, es además constituyente de los aminoácidos, y por lo tanto es esencial en la síntesis de proteínas. También forma parte de los ácidos nucleicos, los cuales controlan la formación de proteínas y las características genéticas de la planta. El N junto con el Mg forma parte de la molécula de clorofila, por lo cual está asociado con la coloración verde de los tejidos vegetales y la captación de energía lumínica en la fotosíntesis. El adecuado suministro de N promueve el crecimiento vegetal, incrementa la relación biomasa/raíces, y es esencial para la formación de tallos, ramas y hojas. La materia orgánica es la principal fuente de N en los suelos, siendo más del 90% del N nativo del suelo de origen orgánico. Sin embargo, la mayoría de los suelos contienen poca cantidad de materia orgánica, usualmente menos de 5%, lo que limita el suministro de N para las plantas. En el pasado, casi todos los fertilizantes nitrogenados eran de origen orgánico: residuos de pescado, sangre seca, cáscaras de semillas, residuos de cosecha, estiércol de ganado y aves, etc. Actualmente la mayoría de las fuentes utilizadas son inorgánicas y provienen del amoníaco, el cual puede ser obtenido como subproducto de la industria del carbón, o sintetizado por reacción de N e H; este último proceso es el más usado actualmente. Hasta 1940, el sulfato de amonio y el nitrato de sodio fueron los fertilizantes nitrogenados más utilizados, mientras que en la actualidad el mercado de fertilizantes está dominado por el uso de fuentes de origen amoniacal o derivados del amoníaco como urea y nitrato de amonio, debido a su mayor concentración de N. Los fertilizantes nitrogenados amoniacales dejan efecto residual ácido en el suelo debido a que durante el proceso de nitrificación del amonio se liberan iones H. Nitrato de amonio: es uno de los fertilizantes nitrogenados de mayor uso. Se fabrica a partir de la reacción de ácido nítrico y amoníaco. Es un sólido blanco, cristalino, higroscópico, con 33.5 % de N, la mitad en forma de amonio y la otra en forma nítrica. El N de nitrato es rápidamente utilizado por la mayoría de los cultivos, aunque puede ser lixiviado del suelo con facilidad. El N de amonio puede ser adsorbido por las arcillas y retenido en el suelo por mucho mayor tiempo que el nitrato. En el mercado existen otras fuentes que contienen nitrato de amonio como materia prima combinado con otros nutrimentos, tal es el caso del nitrato de amonio calcáreo (20-0-0-8-11CaO).
Urea: es un fertilizante sintético de origen orgánico llamado carbamida, con 46 % de N. La urea es un sólido blanco, cristalino, muy soluble en agua, con un contenido de N
136 superior al nitrato de amonio. Una desventaja de la urea es el riesgo que existe de pérdida de N por volatilización de NH3 cuando se aplica sobre la superficie del suelo seco y en condiciones de alta temperatura. Este problema se elimina cuando la urea se entierra en el suelo y se cubre con una capa de 5 a 10 cm de suelo. La urea con azufre contiene 5% de S y 40% de N ureico y es una alternativa eficaz en suelos con deficiencia de S. Sulfato de amonio: es uno de los fertilizantes nitrogenados más antiguos, habiendo sido manufacturado por muchos años como subproducto de la industria de acero. También es sintetizado a partir de amoníaco y ácido sulfúrico. Es un sólido blanco cristalino, de baja higroscopicidad, con 21 % N y 24 % de S. Es una fuente apropiada para suelos y especies con problemas de S. Su uso continuo aumenta el riesgo de acidificación en el suelo debido a su elevado poder residual ácido, por lo que no es recomendado para uso continuo en suelos ácidos. Su bajo contenido de N le ha hecho perder popularidad debido a que el costo por unidad de N es mayor que el de otros fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, el sulfato de amonio es muy utilizado en mezclas físicas como fuente de S en plantaciones forestales. Otros fertilizantes nitrogenados a base nitratos son el nitrato de potasio (13-0-44) y el nitrato de calcio (15.5-0-0-26(CaO), que si bien aportan poco N, son muy buenas fuentes para suministrar potasio y calcio. Estas fuentes se utilizan principalmente en fertirriego y abonamiento foliar, debido a su alto costo en comparación con fuentes más baratas como urea y nitrato de amonio. 2.2 Manejo de fertilizantes nitrogenados Los fertilizantes nitrogenados pueden ser clasificados en tres grupos, de acuerdo con la forma de N presente: amoniacal, nítrico o combinación de ambos. Los fertilizantes amoniacales tienen algunas características en común. La mayoría de las plantas no pueden utilizar el N amoniacal en forma efectiva, con excepción del arroz, de tal manera que su mejor utilización depende de la conversión de amonio a nitrato en el suelo. Esta conversión se lleva a cabo a través de una serie de procesos microbiológicos como la nitrificación, que usualmente son bastante rápidos en suelos de zonas cálidas. Sin embargo es necesario que el suelo esté bien aireado, ya que la nitrificación es un proceso aeróbico y en suelos inundados la nitrificación no ocurre. La disminución de la temperatura del suelo puede bajar la tasa de nitrificación, y a temperaturas menores de 10 ºC la nitrificación cesa. Por este motivo, las fuentes nítricas son más efectivas en climas muy fríos.
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Cuadro 4. Principales fertilizantes con macronutrimentos y elementos secundarios. Fuente
N
P2O5
K2O
CaO
MgO
S
Cl
Sulfato de amonio Amoniaco anhidro Nitrato de amonio Urea Triple superfosfato Fosfato monoamónico Fosfato diamónico Fosfato monopotásico Acido fosfórico Nitrato de calcio Cloruro de calcio Nitrato de potasio Cloruro de potasio Sulfato de potasio Sulfato de K y Mg Sulfato de magnesio Nitrato de magnesio
21 82 33.5 46 10 18 15 13 11
46 50 46 52 61 -
35 44 60 50 22 -
26 50 -
-
24 -
18 16 15
17 22 14 -
64 46 -
El N amoniacal puede ser retenido por los coloides o arcillas del suelo, y por lo tanto resistir las pérdidas por lixiviación. Sin embargo, la nitrificación es rápida en condiciones favorables, lo cual minimiza el efecto beneficioso de la retención de amonio. En suelos mal drenado o que pasan inundados, la adsorción de amonio por el complejo coloidal es importante debido al ambiente de reducción en el suelo que impide la nitrificación, por lo que las pérdidas de N por lixiviación se reducen. La aplicación de fuentes amoniacales en forma superficial podría propiciar las pérdidas de amoníaco por volatilización, dependiendo del tipo de fertilizante, pH del suelo, temperatura, etc. Por este motivo el NH3 anhidro y otras fuentes amoniacales como la urea deben incorporarse al suelo para reducir las pérdidas por volatilización. La urea presenta la ventaja con relación a las otras fuentes granuladas de que posee un contenido más alto de este elemento. Sin embargo, el N de la urea es susceptible a perderse por volatilización en aplicaciones superficiales cuando el suelo está seco y la temperatura es muy alta, o el pH es alcalino. Los fertilizantes amoniacales son formadores de ácido en el suelo, principalmente el sulfato de amonio y el cloruro de amonio. Esto podría ser una ventaja en suelos alcalinos o especies forestales que requiere un ambiente de suelo ácido. Pero en otros casos, la acidez residual del fertilizante podría ser desventajosa al incrementar los problemas de acidez en los suelos como Ultisoles y Andisoles. El anión acompañante de la sal de amonio debe ser considerado al seleccionar una fuente de N. Para especies que requieren un buen suministro de P, los fosfatos de amonio constituyen una fuente de gran valor por su alta concentración de P. En suelos deficientes de S, el sulfato de amonio es una buena alternativa. En los raros casos de especies que responden al cloro, el cloruro de amonio sería una buena opción. Sin embargo, en especies arbóreas sensibles a los cloruros, o en suelos de zonas áridas o con problemas de salinidad, debe evitarse el uso de fertilizantes con cloruros.
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Los nitratos son generalmente efectivos bajo todas las condiciones de suelo y planta, y son una alternativa para clima frío. Sin embargo, en condiciones de mal drenaje, los nitratos son desnitrificados y se pierden por volatilización, por lo que no deben utilizarse. Los nitratos de calcio, sodio y potasio tienen reacción básica en el suelo y representan una buena alternativa para suelos ácidos. Una de las desventajas de estas fuentes es su bajo contenido de N que incrementa el costo por unidad de N. El nitrato de sodio puede ser perjudicial en suelos salinos y clima muy árido. El nitrato de calcio puede ser usado en suelos salinos, ya que el Ca reemplaza al Na del complejo de intercambio. El nitrato de amonio contiene N amoniacal y nítrico, y por lo tanto posee las ventajas y desventajas de ambas formas de N. Es una fuente ampliamente utilizada, aunque su contenido de N es inferior a la urea. Uno de los aspectos que más influye en la selección del fertilizante nitrogenado es el costo de la fuente y su disponibilidad. Esto ha causado una disminución en el consumo de sulfato de amonio debido a su bajo contenido de N, en comparación con la urea y el nitrato de amonio. La mayoría de las fórmulas completas de fertilizantes que se distribuyen contienen N. En el caso de las mezclas químicas, la fuente de N es principalmente nitrato de amonio. En mezclas físicas, la fuente principal de N es la urea, aunque también se utiliza nitrato de amonio, sulfato de amonio, MAP y DAP. Otras fuentes de N tienen un uso limitado, debido a su mayor costo y a la dificultad de encontrarlas disponibles en la mayoría de los distribuidores de fertilizantes. Las fuentes como nitrato de calcio, potasio y magnesio, podrían utilizarse en plantaciones forestales de alta rentabilidad y para aplicación líquida por medio de fertirrigación y fertilización foliar 2.3 Fósforo Es un nutrimento de gran importancia debido a su papel como componente de los ácidos nucleicos, fosfolípidos, ATP, NAD y NADP. Participa en procesos como fotosíntesis, glucólisis, respiración y síntesis de ácidos grasos. El P favorece varios procesos fisiológicos de las plantas, entre ellos el desarrollo de las raíces, la producción de número de retoños, la floración, la formación de semillas, evita el acame, etc. El P es un elemento que con frecuencia se presenta deficiente en muchos suelos ácidos de regiones tropicales, principalmente en Ultisoles y Andisoles. La causa principal se debe al grado de meteorización del suelo, su escasa movilidad, y al fenómeno de fijación de P por las arcillas. La mayor parte del P nativo en el suelo se encuentra en formas no disponibles para los árboles, principalmente como formas orgánicas, o como fosfatos inorgánicos de Fe, Al, y Ca. El P es disponible para las plantas en forma de anión ortofosfato primario principalmente (H2PO4-), aunque también lo absorben como ortofosfato secundario (HPO4=). Estas formas de P son muy reactivas y escasas en los suelos. El anión ortofosfato reacciona fácilmente con minerales secundarios y otros coloides, formando fosfatos insolubles que no son disponibles para las plantas.
139 Minerales como los óxidos e hidróxidos de Fe y Al, alófanas, caolinitas, haloisitas, etc., tienen diferente capacidad para fijar P, afectando su disponibilidad para los árboles. Roca fosfórica: es la principal materia prima para la fabricación de fertilizantes fosfatados. La roca fosfórica es un mineral llamado apatita, siendo el más común de ellos la fluorapatita. Existen grandes yacimientos de este material en muchas partes del mundo, la mayoría de los cuales son de origen marino. Estos yacimientos quedaron expuestos en la superficie al levantarse grandes extensiones de tierra y mar; formándose capas de sales mezcladas con los esqueletos de la fauna marina después de la evaporación del agua. Los yacimientos más importantes se encuentran en Marruecos, China, Estados Unidos, Rusia, Brasil, Venezuela, Perú y Colombia. Las reservas de roca fosfórica son enormes, cerca de 40 billones de TM. La roca fosfórica es un fosfato tricálcico, que contiene además otros elementos como Si, Mg, F, CO3, Na, etc. La roca es extraída por lo general de minas a cielo abierto. Luego de varios pasos de procesamiento y purificación, la roca fosfórica contiene entre 11,5 y 17,5 % de P (27 a 41% de P205). El material purificado es molido finamente y de este modo está listo para su aplicación directa al suelo. El P de la roca fosfórica es insoluble en agua, por lo que para que se disuelva en el suelo el material debe ser molido con fineza y pasado a través de una malla 100. La aplicación directa de roca fosfórica es utilizada en algunos países en suelos ácidos, en dosis que oscilan entre 0,5 y 1 ton ha-1. Los rendimientos se incrementan luego del primer año de aplicación y se mantiene un efecto residual a mediano plazo. Sin embargo, la mayor parte de la roca fosfórica es utilizada como materia prima para producir fertilizantes fosfatados más solubles, principalmente a través del proceso de acidulación. En el siglo XVIII se inició la fabricación de los primeros fertilizantes sintéticos de P provenientes de la acidulación de la roca fosfórica, conocidos como superfosfato sencillo y triple superfosfato. Estos fertilizantes llegaron a ser las principales fuentes de P en la industria de fertilizantes hasta los años setenta y ochenta, cuando empezaron a ser reemplazados por los fosfatos de amonio. Fosfatos de amonio: actualmente la industria de fertilizantes fosfatados es dominada por los fosfatos de amonio como el DAP (18-46-0) y el MAP (10-50-0). El éxito de estas fuentes se fundamenta en su alta concentración de P, y en la evidencia que existe de que la absorción de P por la planta se incrementa en presencia de NH4. Tanto el DAP como el MAP son fertilizantes granulados completamente solubles en agua, con alta concentración de P. Pueden ser usados como fuente de P en mezclas físicas, y en la preparación de fertilizantes líquidos. El MAP y el DAP se utilizan también como abonos de siembra en sustitución de otras fórmulas tradicionales como el 10-30-10 y 1224-12. Ácido fosfórico: (H3PO4) contiene entre 51 y 62% % de P2O5. El H3PO4 es la materia prima principal para fabricar superfosfatos y fosfatos de amonio, pero también es utilizado como fuente de P en fertilizantes líquidos y fertirrigación. Sus grados más comunes son 0-54-0 y 0-61-0. Son líquidos muy densos que causan corrosión, por lo que se almacenan en tanques de vidrio o de acero inoxidable. El H3PO4 libera calor cuando se agrega al agua de riego, pero rápidamente se disipa. No debe mezclarse con calcio porque forma precipitados de fosfatos de Ca que obstruyen los sistemas de riego.
140 2.4 Manejo de fertilizantes con P La disponibilidad de P es mayor a un pH del suelo entre 5.5 y 7.0, siendo el H2PO4? la forma dominante. A pH mayor de 7.2 predomina el HPO4-2. La disponibilidad de P en el suelo está muy relacionada con el tipo de arcilla presente y el grado de acidez, dado que el fosfato es muy reactivo. En suelos ácidos el P reacciona con óxidos de Al y Fe o con el Al intercambiable para formar fosfatos de Al y Fe insolubles. Mientras que en suelos alcalinos, los fosfatos solubles pueden convertirse en fosfatos dicálcicos o tricálcicos que son muy insolubles. Los iones fosfato también pueden adsorberse a la superficie de partículas de CaCO3 o en arcillas saturadas con Ca. En suelos volcánicos el Al amorfo proveniente de las arcillas alofana e imogolita es capaz de retener gran cantidad de P. Los Andisoles se distinguen por ser los suelos con mayor capacidad de retención de P. Otro aspecto que contribuye a las pérdidas de P es su baja movilidad en el suelo. El P soluble rara vez se mueve más de 2 ó 3 cm antes de reaccionar con los minerales del suelo. De ahí la importancia de colocar el P en la posición adecuada para que pueda ser absorbido por las raíces. Una práctica recomendable en plantaciones forestales es colocar el fertilizante con P en el fondo del hoyo durante la siembra de los árboles, para disminuir el contacto físico del abono con las partículas de suelo y reducir las pérdidas por fijación. El fraccionamiento del fertilizante en varias aplicaciones también reduce las pérdidas por fijación e incrementa la eficiencia del abono. Debido a su inmovilidad, las pérdidas de P a través del perfil son bajas, con excepción de la remoción por la planta y la retención por los minerales del suelo. La deficiencia de P generalmente es más pronunciada a bajas temperaturas, debido que el crecimiento radical es más lento, lo cual disminuye la absorción de P. Con temperaturas bajas también disminuye la mineralización de P orgánico, y la tasa de difusión de P a la raíz. La mayor proporción de P absorbido se mueve hasta la raíz por difusión, por lo tanto es necesario que haya condiciones favorables de humedad en el suelo. El tamaño del gránulo del fertilizante está muy relacionado con el grado de solubilidad del fertilizante fosfatado. En los fertilizantes de alta solubilidad, el incremento del tamaño del gránulo disminuye el riesgo de pérdidas por fijación, ya que hay menos contacto con el suelo. En el caso de fertilizantes poco solubles en agua, la disminución del tamaño de partícula aumenta su eficiencia al incrementar la superficie específica, como en el caso de las rocas fosfóricas. La fuente de P también repercute en el manejo de fertilizantes. Los fosfatos de amonio o fuentes de nitrógeno amoniacal con P presentan ventajas con respecto a fosfatos de calcio en el sentido de que pueden acidificar temporalmente la solución adyacente en suelos alcalinos e incrementar la disponibilidad de P, y aumentan la absorción radical de P. Los fosfato de amono también tienen la ventaja del efecto estimulatorio a la absorción de P que causa el N-NH4. 2.5 Potasio El potasio junto con el nitrógeno, son los elementos absorbidos en mayor cantidad por la mayoría de las especies forestales. A pesar de que en muchos suelos el contenido de
141 K total es por lo general superior al K absorbido por las plantas, sólo una pequeña fracción se encuentra disponible. De ahí que las necesidades de K son con frecuencia altas para satisfacer los requerimientos de los árboles y establecer una nutrición balanceada. El K cumple muchas funciones en la planta, como fomentar la fotosíntesis mediante la activación de numerosas enzimas, mejorar la eficiencia en el consumo de agua, acelerar el flujo y translocación de los productos asimilados, favorecer la resistencia a enfermedades al fortalecer los tejidos vegetales, etc. El K se encuentra en la naturaleza en forma de depósitos de sales inorgánicas que forman minas o yacimientos de minerales bajo la tierra o como salmueras en mares y lagos en secamiento. La mayoría de estos depósitos se formaron en mares antiguos que se separaron de los océanos, y en los que las sales contenidas gradualmente se fueron precipitando. Se conocen cerca de 30 minerales en los yacimientos que contienen K. La silvina es uno de los minerales más importantes y a menudo se encuentra mezclado con NaCl formando silvinita. En el Cuadro 5 se detallan los principales minerales que contienen K. A partir de la silvita se fabrica el 0-0-60, que es la principal fertilizante con K. Cuadro 5. Principales minerales con K utilizados en la fabricación de fertilizantes. Nombre Silvinita Langbeinita Kainita Salitre chileno Silvita
Fórmula KCl + NaCl K2SO4?2MgSO4+NaCl 4KCl?4MgSO4?11H2O+NaCl KNO3+NaNO3 KCl
K2O (%) 10 - 35 7 - 12 13 - 18 15 63,2
K (%) 8 - 29 5 – 10 10 – 14 12,5 52,4
Cloruro de potasio: es conocido también como muriato de K. Posee entre 60 y 63 % de K2O, y es el fertilizante potásico más importante pues provee cerca del 95 % de los fertilizantes con este elemento. Puede variar en color desde rosado o rojizo hasta blanco, lo cual depende del tipo de proceso empleado en su extracción y fabricación, y no hay diferencias agronómicas entre ellos. La coloración rojiza se debe a la presencia de Fe. El KCl es un sólido cristalino muy soluble en agua. Se encuentra en cinco presentaciones de acuerdo con su diámetro de partículas: soluble blanco (0,1-0,4 mm), estándar especial (0,1-0,4 mm), estándar (0,2-1,2 mm), grueso (0,6-2,4 mm), y el granular (0,8-3,4 mm). El KCl blanco es agronómicamente igual que el rojo. La diferencia es que durante su procesamiento se le remueven algunas impurezas que lo tornan de color blanco, haciéndolo mucho más fácil de disolver en agua, por lo que es preferido para hacer fertilizantes líquidos y para fertirrigación. Las presentaciones estándar y granuladas son utilizadas en mezclas físicas. El KCl es medianamente higroscópico, y presenta un alto Índice Salino de 116,3, por lo que no debe usarse en contacto son la semilla o las raíces porque causa quema, aparte de que su uso continuo en suelos muy áridos puede causar un aumento en el contenido de sales en el suelo que podría eventualmente dañar las raíces de las plantas. Es de reacción neutra en el suelo. Sulfato de potasio: presenta un grado de 50 % de K2O y 17,5 % de S. Posee un costo de producción superior al KCl. Su uso está recomendado para plantas muy sensibles a cloruros, y por su bajo Índice Salino puede ser utilizado en suelos y especies donde la
142 salinidad es un problema. Otra ventaja es que suministra azufre y presenta reacción neutra en el suelo. Sulfato de potasio y magnesio: presenta un grado de 22 % de K2O, 18 % de MgO y 22 % de S. Se puede extraer directamente mediante la purificación de yacimientos de los minerales Langbeinita y Kainita. Algunos de los nombres comerciales son Sul-Po-Mag y K-Mag. Presenta un bajo Índice Salino (43,2). Aunque es una fuente baja en K, tiene la ventaja que suministra Mg y S. El sulfato de potasio y magnesio es la principal fuente de Mg en las fórmulas completas de fertilizantes en mezclas físicas que incluyen este elemento. Aunque es muy soluble una vez que se aplica al suelo, no es apropiado para fertilizantes líquidos y fertirrigación debido a limitaciones de solubilidad en agua por efecto de impurezas que contiene. Nitrato de potasio: puede obtenerse de minas naturales mezclado con NaNO3, tales como en Chile (salitre). También se puede producir comercialmente por reacción del ácido nítrico con KCl. Presenta 13 % de N y 44% de K2O. Su Índice Salino es un poco alto 73.6, posee una ligera reacción básica en el suelo. Tiene la ventaja de suministrar N en forma de nitrato y puede ser utilizado en fertirrigación y abonamiento foliar en sustitución del KCl. Su costo es más alto que otras fuentes de K por lo que su uso en especies forestales está limitado principalmente para soluciones nutritivas en viveros de propagación de plántulas. Fosfato de potasio: una de las fuentes más destacadas es el Fosfato monopotásico, cuya fórmula es 0-52-35. Es un cristal fino de alta solubilidad en agua, alta concentración de P y K. Su alto costo limita su empleo en fertilización al suelo, pero es una fuente ideal para abonamiento foliar y fertirrigación.
3. Fertilizantes con Ca, Mg y S El calcio, magnesio y azufre son denominados nutrimentos secundarios debido a que las plantas los requieren en cantidades intermedias. Estos elementos son tan esenciales en la nutrición de los árboles como lo son los macro y micronutrimentos. El Ca y Mg constituyen la mayor parte de los cationes intercambiables en la fracción coloidal del suelo, y tienen un comportamiento similar al K. La fertilidad de los suelos está definida en gran medida por las cantidades presentes de estos cationes en los suelos. El S está ligado principalmente a la materia orgánica del suelo, y su dinámica es muy similar a la del N. 3.1 Calcio y Magnesio El Ca es un elemento esencial para el crecimiento de las raíces, para mantener la integridad de la membrana celular y se encuentra en las paredes celulares en forma de pectatos de Ca. El calcio favorece el crecimiento y la germinación del polen, y activa gran cantidad de enzimas que intervienen en la mitosis, división y elongación celular. La deficiencia de Ca disminuye el crecimiento de los árboles y del sistema radical, debilita los tejidos foliares haciéndolos más susceptibles al ataque de enfermedades. Los síntomas también afectan las hojas nuevas y los puntos de crecimiento de los árboles, causando clorosis en los bordes de las hojas, deformación y paralización del crecimiento. El Mg es componente de la clorofila, el pigmento verde de las hojas que se encarga de capturar la energía suplida por el sol durante el proceso de fotosíntesis. Además sirve
143 como cofactor en muchos procesos enzimáticos y de fosforilación. Estabiliza las partículas de ribosomas en la configuración para la síntesis de proteínas. La deficiencia de Mg se presenta generalmente como una clorosis intervenal en hojas maduras, que eventualmente podría causar defoliación. La mayoría de los suelos con problemas de Ca y Mg son de naturaleza ácida, tal como ocurre en los Ultisoles y Andisoles, por lo que la práctica de encalado es necesaria para neutralizar la acidez del suelo, y de paso, incrementar el contenido de Ca y/o Mg en el suelo y suplir estos dos elementos como nutrimentos para las plantas. El uso de enmiendas como carbonato de calcio, óxido de calcio, hidróxido de calcio, dolomita, etc., es la forma más común y barata para suplir Ca y Mg a los árboles. El yeso (Sulfato de calcio) también es una alternativa eficaz en suelos con problemas de acidez en el subsuelo o en suelos con acidez moderada pero bajo contenido de Ca. El Ca normalmente no es formulado dentro de las fórmulas completas de fertilizantes a menos que vaya como subproducto de alguno de ellas. Tal es el caso del Triple superfosfato (0-46-0) o el superfosfato sencillo (0-20-0) que contienen entre 12 y 21 % de Ca. Sin embargo, estas fuentes ya no se utilizan mucho. El Mg usualmente se incluye en la mayoría de las fórmulas completas de fertilizantes, utilizando como fuente el K-mag. Algunos fertilizantes nitrogenados contienen Ca y Mg, tal es el caso del Nitrato de amonio calcáreo, el nitrato de calcio y el nitrato de magnesio 3.1.1 Enmiendas Las enmiendas son materiales que corrigen la acidez del suelo y que están constituidas principalmente por sales de Ca y Mg, debido a su gran abundancia natural. El uso de enmiendas en los suelos se conoce como encalado, que es el método más común y efectivo para corregir la acidez del suelo, y consiste en la aplicación masiva de sales básicas con el objeto de neutralizar la acidez causada por hidrógeno y aluminio. La cal aplicada al suelo causa una serie de reacciones químicas que elevan el pH y disminuyen la acidez, reduciendo las concentraciones de aluminio e hidrógeno a niveles no tóxicos para las plantas. La reducción de la acidez y la toxicidad de aluminio mejora el crecimiento de las raíces de los árboles permitiéndoles profundizar más en el perfil del suelo y explorar un mayor volumen de suelo en busca de agua y nutrimentos. Se ha comprobado que un buen crecimiento del sistema radical está directamente relacionado con un mayor desarrollo de biomasa aérea, un aumento en la producción, y un mejoramiento en la sanidad de la planta. Los materiales de encalado también son una fuente eficaz y de bajo costo para subir el contenido de Ca y/o Mg en los suelos y suministrar estos nutrimentos a los árboles. El uso del encalado para la corrección de la acidez del suelo debe considerar varios factores como: fuente de cal, calidad del material, dosis a aplicar y método de aplicación (ver Capítulo 7). 3.1.2 Fertilizantes con Ca y Mg Nitrato de calcio: es una de las pocas fuentes de Ca de alta solubilidad y rápida disponibilidad para las plantas. Contiene 15% de N y 26% de CaO. Es un fuente de alta solubilidad en agua (> 1000 g/L), lo cual facilita su aplicación en fertirrigación y abonamiento foliar. El nitrato de calcio deja un ligero efecto basificante en el suelo, algo ventajoso en suelos ácidos. Es una fuente de alto costo, por lo que su uso está más
144 restringido para preparar soluciones nutritivas en viveros, y en fertilización foliar. También se formula como fertilizante líquido, siendo su grado 9-0-0-15 (CaO). Sulfato de magnesio o Sal de Epsom: es una fuente con 16% de MgO, de amplio uso en fertilización líquida y abonamiento foliar, y de mayor costo que el K-mag. Otro sulfato menos hidratado que la sal de Epsom incluye la Kieserita, con 25% de MgO y 20% de S. Nitrato de magnesio: tiene un grado de 11-0-0-16, es muy soluble en agua, y se utiliza principalmente en fertilización foliar y fertirriego. 3.2
Azufre
El azufre es un elemento esencial para la formación de las proteínas vegetales, como constituyente de los aminoácidos azufrados cistina, cisteína y metionina. El azufre también se puede encontrar en muchas vitaminas como la biotina, tiamina y coenzima A, y forma parte de los grupos sulfihidrilos de muchas enzimas. El azufre contribuye al desarrollo de la planta y al mantenimiento del color verde de las hojas ya que participa en la formación de clorofila. El S usualmente es incorporado en las fórmulas de fertilizante como componente de otras fuentes que contienen N, K o Mg, como en el caso del sulfato de amonio, K-mag, sulfato de K y sulfato de Mg. Azufre elemental: conocido como flor de azufre, cuya composición puede variar entre 85 y 100 % de S. Al aplicarlo al suelo es transformado a sulfato a través de la acción de microorganismos, y bajo condiciones adecuadas de temperatura y humedad. La velocidad de la oxidación depende mucho del tamaño de la partícula, entre más fino mejor será la reacción. El S elemental también se utiliza como enmienda para reducir el pH en suelos alcalinos, ya que presenta una alta capacidad de formar acidez residual. Su uso en suelos ácidos no es recomendable a no ser que se utilice cal para neutralizar la acidez causada. El S elemental presenta algunas características inadecuadas de manejo, tales como olor desagradable y el peligro de fuego y explosión. Es poco utilizado como fertilizante. Urea-S: se presentan dos modalidades de productos. Una mezcla física de urea y sulfato de amonio, con grado de 40-0-0-5(S), y que se conoce como UreaS; y una Urea azufrada que resulta de una mezcla química de ambas materias primas y que posee el mismo grado anterior. La urea azufrada es una buena opción para suplir N en suelos con deficiencia de S.
4. Fertilizantes con micronutrimentos Los micronutrimentos son elementos esenciales que los árboles requieren en pequeñas cantidades. Se dividen en micronutrimentos aniónicos (Cl, B y Mo) y micronutrimentos catiónicos (Fe, Cu, Zn y Mn). Los micronutrimentos son tan importantes para los árboles como los elementos mayores y secundarios. La ausencia de cualquiera de estos elementos menores en el suelo puede limitar el crecimiento de la planta, aún cuando todos los demás se encuentren en cantidades adecuadas. Existen tres grandes fuentes de fertilizantes que contienen micronutrimentos: inorgánicas, quelatos sintéticos, y complejos orgánicos naturales.
145 4.1 Fuentes inorgánicas Las principales fuentes inorgánicas son yacimientos o minas naturales de óxidos, carbonatos y sales metálicas como sulfatos, cloruros y nitratos. Los óxidos como Cu2O y MnO2, pueden ser utilizados, sin embargo su disponibilidad para las plantas es muy baja ya que son compuestos muy insolubles. Los sulfatos son las principales fuentes inorgánicas y pueden mezclarse con otros fertilizantes para fabricar mezclas químicas o físicas. Los sulfatos también suministran pequeñas cantidades de S a las plantas. Los sulfatos usualmente son cristales, pero pueden ser granulados para facilitar su manipulación. Los oxisulfatos son producidos por acidulación parcial de óxidos, lo que aumenta su solubilidad. La disponibilidad de micronutrimentos para las plantas derivados de estas fuentes está directamente relacionada al grado de acidulación Los sulfatos de Fe, Cu, Zn y Mn son ampliamente usados en aplicaciones al suelo y foliares. Los óxidos son más baratos que los sulfatos, pero debido a su baja solubilidad, deben ser molidos finamente e incorporados al suelo para aumentar su disponibilidad. Otras fuentes inorgánicas incluyen los boratos de sodio y los molibdatos de amonio y sodio. Los fertilizantes líquidos también pueden incluir fuentes inorgánicas de micronutrimentos de alta solubilidad en agua, tales como sulfatos, cloruros y nitratos. Las fuentes inorgánicas de micronutrimentos usualmente son más baratas que otras fuentes. 4.2 Quelatos Los quelatos están formados por un agente quelatante (orgánico o sintético) que se acompleja con un ión metálico (Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn y Mn) en una estructura cíclica denominada quelato, cuya palabra proviene del griego “chele” que significa gancho o tenaza. El quelato le da mayor estabilidad al catión metálico y lo protege de reacciones de precipitación, adsorción, oxidación-reducción, etc., lo cual le permite mantener una disponibilidad más duradera para ser aprovechado por la planta. Algunos de los agentes quelatantes sintéticos más utilizados son EDTA, HEDTA, DPTA, etc. El EDTA (Ácido etilendiaminotetracético) es el más popular, y en su fabricación se mezcla con el micro nutrimento, generalmente en forma de cloruro u óxido, ya que son más baratos que los sulfatos. La mayoría de los quelatos de EDTA se formulan en forma líquida debido a su menor costo, pero también pueden fabricarse en polvo fino. Los quelatos sintéticos u orgánicos son más efectivos que las fuentes de sales inorgánicas en aplicaciones al suelo porque protegen al catión metálico de reacciones adversas que afectan su disponibilidad, y además facilitan la penetración a través de cutícula de la raíz. Sin embargo, los quelatos son más caros que las fuentes inorgánicas, y de menor concentración de micronutrimentos. En aplicaciones foliares, los quelatos se absorben más rápido a través de la cutícula foliar, disminuyendo el riesgo de pérdida de nutrimentos por lavado. 4.3 Complejos orgánicos naturales Los complejos orgánicos naturales son fabricados por reacción de sales metálicas con subproductos derivados de la industria de la pulpa de madera u otros similares, tales como lignosulfatos, fenoles y poliflavonoides. No está bien definido el tipo de unión química que se forma entre estos productos y los metales, aunque en algunos casos
146 puede ser similar a los quelatos. Estas fuentes son más recomendables para aplicaciones en aspersiones foliares o en fertilización líquida, debido a el tipo de ligando que establece con el catión metálico no es muy estable en el suelo. Cuadro 7. Principales fuentes de fertilizantes con micronutrimentos a base de sales minerales inorgánicas. Fuente del elemento
Fórmula
Bórax Pentaborato de sodio Tetraborato de sodio Solubor Acido bórico
Na2B4O7 . 10 H2O Na2B10O16 . H2O Na2B4O7 . H2O Na2B4O7 . 5 H2O + Na2B10O7 . 10 H2O H3BO3
Sulfato cúprico penta Sulfato cúprico mono Sulfato de cobre básico
CuSO4 . 5 H2O CuSO4 . H2O CuSO4 3 Cu(OH)2
Sulfato ferroso Sulfato férrico Fosfato de amonio ferroso
FeSO4 . 7 H2O Fe2(SO4)3 . 4 H2O Fe(NH4)PO4 . H2O
Sulfato de manganeso Carbonato de manganeso
MnSO4 . 3 H2O MnCO3
Molibdato de sodio Molibdato de amonio
Na2MoO4 . 2 H2O (NH 4)6Mo7O2 . 4 H2O
Sulfato de zinc Nitrato de zinc Fosfato de zinc
ZnSO4 . H2O y ZnSO 4 . 7 H2O Zn(NO3)2.6H2O Zn3(PO4)2
Contenido % B 11 18 14 20 17 Cu 25 35 13-53 Fe 19 23 29 Mn 26-28 31 Mo 39 54 Zn 21-36 18 51
5. Fertilizantes de liberación controlada Los fertilizantes de liberación lente o controlada (en inglés slow release fertilizers) liberan los nutrimentos lentamente, al mismo ritmo en que las plantas los requieren. En estos productos la tasa de liberación del elemento es controlada a través del tiempo para que los nutrimentos estén disponibles para las plantas por un período más prolongado. La liberación controlada se define como la transferencia lenta, moderada o gradual, de un material activo desde un sustrato de reserva a otro medio, con el fin de conseguir sobre el mismo una acción determinada (Jiménez, 1992). Con ello se consigue aumentar la eficacia del material activo prolongando su acción en el tiempo, se reduce su impacto sobre aquellos otros medios a los que no va especialmente dirigido, se simplifica su dosificación, se evitan pérdidas por degradación, volatilización, lixiviación, etc., y en suma, se disminuye las exigencias o requerimientos de la especie activa para lograr un resultado. Los fertilizantes de liberación lenta y controlada, pueden liberar los nutrimentos de la manera requerida por cada tipo de planta según la fase de su crecimiento, lo que permite una eficiente utilización de los mismos, con el consiguiente ahorro de producto, sumado a la disminución por la contaminación por fertilizantes. Un fertilizante convencional, suministra todos sus nutrimentos en un tiempo relativamente corto; la planta toma lo que requiere al momento, perdiéndose una gran parte, asumiendo un papel contaminante o
147 tóxico. El de liberación lenta o controlada mantiene su acción durante mucho más tiempo, lo que implica que nunca hay un exceso, al menos notable, pues pone a disposición de la planta una cantidad menor. 5.1
Tipos de fertilizantes de liberación controlada
El uso de fertilizantes de liberación lenta ha sido muy enfocado hacia fuentes nitrogenados, en donde las pérdidas por lavado, volatilización, nitrificación, y desnitrificación suelen ser mayores. Los fertilizantes de lenta liberación pueden clasificarse en tres categorías principales: materiales recubiertos, productos de baja solubilidad, y materiales cuya liberación depende de microorganismos Los fertilizantes recubiertos presentan una cubierta insoluble o poco soluble en agua, que crea una barrera física que disminuye la tasa de liberación del nutrimento. El agua penetra lentamente a través de la cubierta para disolver la sal de fertilizante dentro del gránulo. En algunos casos el recubrimiento se sustituye por una cápsula de polietileno perforado, aunque el mecanismo de liberación es similar. Los recubrimientos deben ser inactivos, biodegradables y no tóxicos. Las sustancias más empleadas como recubrimiento son: azufre, resinas, caucho, parafinas, plástico perforado, etc. La urea recubierta con azufre es un ejemplo de un fertilizante de lenta liberación en el que el gránulo de urea se encuentra recubierto con una capa de azufre elemental, que es un material muy insoluble y permite que el nitrógeno se libere lentamente. Otros productos están recubiertos con pequeñas cantidades de una película plástica de alta calidad. Uno de los fertilizantes más conocidos con esta tecnología son los Osmocotes, que utilizan una resina orgánica para encapsular los nutrimentos. El recubrimiento en este producto es una cubierta termosellante, cuyo componente mayoritario es un co-polímero del diciclopentanodieno con un éster de glicerol derivado de la soya. Aplicado en varias capas sobre una sal fertilizante permite incorporar ésta a la solución del suelo por medio de intercambio osmótico. La tecnología de fabricación de Osmocotes ha permitido diseñar fórmulas completas que se adaptan a diferentes necesidades de los cultivos (Osmocotes 12-4-12, 24-4-8, 19-6-10, 15-9-12, 14-14-14, 18-6-12, etc.). Los productos de baja solubilidad son materiales orgánicos o inorgánicos de baja solubilidad en agua. Los materiales orgánicos son los más comunes, tales como productos de urea con aldehídos, formaldehídos, isobuti-aldehído, crotonaldehído, etc. Estos productos se descomponen lentamente en el suelo por acción química o biológica, liberando el nitrógeno en forma amoniacal. Algunos ejemplos son la urea-formaldehído, isobutilen diurea (IBDU), crotoliden diurea (CDU), oxamida, etc. Otro tipo de fertilizante de lenta liberación consiste en incorporar a los fertilizantes nitrogenados convencionales, sustancias que inhiben los procesos de nitrificación o desnitrificación. En realidad son reacciones redox que se ven inhibidas por la acción de una sustancia sobre la actividad enzimática que favorece el proceso. Algunos inhibidores de nitrificación son la nitroforina, disulfuro de carbono, urotropina, etc. En el caso de la urea, se inhibe la actividad de la ureasa, que es la enzima responsable de la hidrólisis de la urea para convertirla en amonio. Son productos derivados de la pirina y la pirimidina y entre ellos el más empleado es la nitrapirina o 2-cloro-6-(triclorometil) piridina (N Serve). Se aplica principalmente en cereales (trigo, maíz y algodón) a 0,30-0,55 kg/ha de producto activo. A dosis
148 superiores los productos pueden verse alterados. Su persistencia en el suelo es de 2-3 meses y se elimina por volatilización y degradación a otros compuestos. Otros inhibidores de uso menos extendido son: tiourea, diciandiamida, fenil isotiocianato, sulfatiazol, algunas triazinas, etc. Estas sustancias consiguen los mismos resultados, en cuanto a inhibición de la nitrificación, que aquellas que esterilizan parcialmente el suelo, tales como la mezcla de 1,3-dicloropropeno y 1,2-dicloropropano (DD), y 2-amino-4-cloro-6-metil pirimidina. Los fertilizantes de lenta liberación no necesitan ser aplicados tan frecuentemente como otros fertilizantes, y se pueden utilizar dosis más altas sin riesgo de causar quema o fitotoxicidad en las plantas. Las plantas pueden utilizar el N de fertilizantes de liberación lenta en forma más eficiente puesto que el producto está permanentemente liberándose por un período prolongado de tiempo. Esto es particularmente útil en climas muy lluviosos, en suelos arenosos, y en plantas de ciclo de crecimiento lento como los árboles y arbustos. Sin embargo, su costo es considerablemente más alto que los abonos convencionales, de tres a cuatro veces superior, siendo una limitación de peso para utilizarlos en especies forestales.
6. Fórmulas de fertilizante completas Las fórmulas completas son fertilizantes a base de tres o más nutrimentos, que se fabrican mediante mezcla física o química. Estás fórmulas usualmente contienen N, P y K; o N, P, K Mg y S, y en algunos casos también tienen algún micronutrimento como B y Zn. Estas fórmulas se preparan mediante la mezcla de varias materias primas o fertilizantes simples como se mencionó anteriormente, como la urea, nitrato de amonio, DAP, KCl y K-mag (Cuadro 3). Una de las ventajas del uso de fórmulas completas es que permite suplir varios nutrimentos simultáneamente en una sola formulación, sin que sea necesario el uso por separado de materias primas, lo que causa un ahorro en mano de obra, transporte y almacenamiento de los fertilizantes. Otra ventaja adicional es que poseen un mayor contenido de nutrimentos que los fertilizantes simples. Las fórmulas completas se diseñan de acuerdo con los requerimientos de los árboles, información de análisis de suelo y foliar, relación costo/beneficio, etc. Algunas de estas fórmulas son altas en P y más apropiadas para la siembra o establecimiento inicial de los árboles, como en el caso del 10-30-10 o 12-24-12 (Cuadro 8). Otras tienen más N y K, y un poco de magnesio, más aptas para las etapas de crecimiento y desarrollo de los árboles. Algunas empresas forestales diseñan sus propias fórmulas a su medida, aprovechando la flexibilidad que tienen las compañías suplidoras de fertilizantes para fabricar mezclas físicas con pedidos mínimos de 50 sacos o quintales de fertilizante de la mezcla. En las fórmulas de mezcla física, la fuente de N por lo general es la urea. En los fertilizantes químicos la fuente de N casi siempre es el nitrato de amonio. Esta diferencia debe ser considerada al seleccionar una u otra fuente por las implicaciones que tiene la forma de N en los procesos de pérdida y aprovechamiento del nutrimento por parte de los árboles. Las fórmulas de los fertilizantes químicos no son afectadas por la segregación porque todos los gránulos del abono contienen las misma composición química de la fórmula, lo que garantiza una gran uniformidad en la aplicación. Las mezclas físicas pueden ser afectadas por la segregación si los gránulos que se mezclan poseen diferencias importantes en tamaño o diámetro de partículas, lo cual afectaría la homogeneidad de la aplicación. La falta de uniformidad en la distribución del fertilizante en el campo es más grave cuando la mezcla física contiene alguna fuente de
149 micronutrimentos como la ulexita o el sulfato de zinc, los que por tener una baja proporción en la mezcla podrían segregar con más facilidad en caso de que existiera una diferencia importante en el tamaño de partículas de las materias primas que se mezclan. En muchas fórmulas completas no se puede ajustar el contenido de materias primas al 100%, por lo que es necesario adicionar un material de relleno, el cual varía en su cantidad dependiendo de la fórmula deseada y de los materiales usados. En estos casos se utiliza como material de relleno un producto inerte que no suple ningún nutrimento, de bajo costo, y que aporte volumen y peso, siendo el más común el carbonato de calcio granular. Este relleno no se incluye en la fórmula y debido a su alta granulometría, prácticamente no aporta Ca como nutrimento ni tiene efecto en la acidez del suelo. El contenido de relleno puede ser muy variable dependiendo de la fórmula, y puede oscilar desde menos del 5% hasta un máximo de 30%. Entre más alto el relleno, más alto también el costo de transporte y manipulación del material inerte, y menor concentración de nutrimentos en la fórmula. El relleno se puede evitar o minimizar, haciendo fórmulas completas concentradas donde se utiliza el 100% de materias primas. Estas fórmulas tienen un precio por saco más alto debido a que el relleno barato se sustituye por materia prima de alto valor que contiene más nutrimentos. Sin embargo, la fórmula concentrada permite aplicarla en una dosis menor, bajando el costo por hectárea, y además disminuye también el costo de transporte y manipulación. A manera de ejemplo, la fórmula 12-24-12 (Cuadro 8) contiene 22% de relleno, mientras que la 8-4012 posee 100% de materias primas sin relleno. 6.1
Uso de fórmulas completas en especies forestales
Las recomendaciones de fórmulas completas en plantaciones forestales deben estar orientadas a satisfacer las necesidades nutricionales de la especie y el tipo de suelo donde está sembrada. Durante la fase de almácigo o vivero, las fórmulas de siembra altas en P y que suministren cierta cantidad de N y K son más recomendadas, tal es el caso de fertilizantes como 10-30-10, 8-40-12 o 15-30-15. Esto con el objeto de favorecer el crecimiento del sistema radicular. En algunos casos podría ser necesaria la aplicación adicional de una fórmula para crecimiento alta en N. Si la fertilidad del suelo en el que se hizo el almácigo es muy baja, puede ser más conveniente combinar una fórmula de siembra con otra de crecimiento, con el objeto de proporcionar la mayoría de los nutrimentos básicos durante esta fase. Para el establecimiento o siembra de los árboles en el campo, nuevamente el uso de fórmulas altas en P es más recomendable, especialmente si el suelo es de naturaleza ácida y presenta alta capacidad de fijación de P, como es el caso de Ultisoles y Andisoles. La forma más apropiada de aplicar un fertilizante alto en P es el fondo del hoyo de siembra, cubriendo con una capa de suelo antes de colocar el arbolito, de esta manera el fertilizante queda muy localizado y con poco contacto con el suelo, disminuyendo las pérdidas de P por fijación. Esta práctica también es recomendada en terrenos con pendientes moderadas o altas, en donde la aplicación superficial del fertilizante podría ser susceptible de perderse por el agua de escorrentía superficial.
150 Cuadro 8. Ejemplo de fórmulas completas de uso común en el mercado de fertilizantes.
FÓRMULA
TIPO
Siembra: 10-30-10 10-30-10-3.6(S) 12-24-12 12-24-12-2 Rafos 13-26-6 12-30-8 8-40-12 12.4-37.4-12.4 15-30-15
Físico Físico Físico Químico Químico Físico Físico Físico Físico
Crecimiento y desarrollo: 15-15-15 19-19-19 19-4-19-3-0.1-1.8(S) 12-11-18-3-8(S) Hidrocomplejo 16-16-16 26-0-26 15-3-31 18-5-15-6-0.2-7.3(S) 15-2.5-24-3-0.5-2(Zn) 18-0-26-4-0.3-5(S) 27-6-2-2-4(S) Complejo 14-4-23-4-0.1-0.1(Zn)-2(S) Abotek 14-1.5-23-3.5-0.2-0.4(Zn)-4(S) Azutek 10-5-5-5-1-3(Zn)-3(S) Minox
Físico Físico Químico Químico Químico Físico Físico Físico Físico Físico Químico Químico Químico Químico
En el primer año de plantación es conveniente la aplicación de una fórmula completa de crecimiento a los 2-3 meses después de la siembra, con el objeto de favorecer el desarrollo temprano de los árboles. En plantaciones establecidas, las fórmulas completas de crecimiento también son las más recomendadas. La selección de la fórmula puede variar de acuerdo con la fertilidad del suelo, por lo que resulta muy conveniente contar con resultados de análisis de suelos antes de tomar una decisión. Por ejemplo, en suelos de fertilidad media o alta, como Vertisoles, Mollisoles o Inceptisoles de alta fertilidad, la inclusión de Ca y Mg en el fertilizante resulta innecesaria, por lo que fórmulas con sólo N, o con N y K podrían ser las más apropiadas. Tal es el caso de la urea, nitrato de amonio, 26-0-26, 15-3-31, 27-6-2-2-4(S), etc. En suelos de fertilidad moderada o baja, o con problemas de acidez, el uso de fórmulas que incluyan además el Ca, Mg, S y micronutrimentos resulta más conveniente. Tal es el caso de fórmulas como 19-4-19-3-0.1-1.8(S), 18-5-15-6-0.2-7.3(S), 12-11-18-3-8(S), etc. La colocación del fertilizante debería ser en una banda aproximadamente a la mitad del área de rodaja, o a 30-40 cm de distancia del tallo en caso de árboles con menos de un año de edad.
7. Fertilizantes foliares
151 La fertilización foliar es el principio de aplicación de nutrimentos a través del tejido foliar, principalmente a través de las hojas, que son los órganos donde se concentra la mayor actividad fisiológica de los árboles. La fertilización foliar es una excelente alternativa para aplicar micronutrimentos, los cuales son requeridos en cantidades muy pequeñas por las plantas. También puede servir de complemento para el suministro de elementos mayores durante las etapas tempranas de crecimiento de los árboles, aunque en este caso la aspersión foliar no puede sustituir la fertilización al suelo como sucede con los micronutrimentos. La fertilización foliar constituye una práctica recomendada para complementar la nutrición al suelo y para suplir ciertos nutrimentos durantes etapas críticas del desarrollo de la planta, o en períodos de gran demanda nutricional. La fertilización foliar en etapa de vivero ha demostrado ser de gran utilidad para suplir nutrimentos esenciales a los arbolitos y para acelerar el crecimiento vegetativo de las plantas. Propósitos de la fertilización foliar a) Corregir en forma rápida deficiencias nutritivas. b) Superar la falta de habilidad de las raíces para absorber los nutrimentos necesarios para su normal crecimiento. c) Suministrar los nutrimentos adecuados para el crecimiento y desarrollo d) Disminuir pérdidas de nutrimentos en el suelo por fijación y lixiviación. Las fuentes de fertilizantes foliares deben cumplir con al menos dos condiciones fundamentales: ser soluble en agua y no tener efecto fitotóxico sobre el follaje. Esto por cuanto el agua es el medio utilizado para disolver el fertilizante y asperjarlo después sobre el follaje, por lo que el producto debe ser muy soluble en agua y conservar sus características originales. Dado que la mezcla se aplica sobre las hojas de los árboles, el fertilizante no debe causar ningún daño al follaje, tales como amarillamientos, quemas, deformaciones, etc. Las fuentes de fertilizantes foliares se dividen en dos grandes categorías: sales minerales inorgánicas y quelatos. 7.1
Fertilizantes foliares a base de sales minerales inorgánicas
Las principales fuentes inorgánicas son yacimientos o minas naturales de óxidos, carbonatos y sales metálicas como sulfatos, cloruros y nitratos. Los óxidos como ZnO2, Cu2O y MnO2, pueden ser utilizados, sin embargo su disponibilidad para las plantas es muy baja ya que son compuestos muy insolubles. Las sales fueron los primeros fertilizantes foliares que se utilizaron y están constituidos principalmente por cloruros, nitratos y sulfatos. En comparación con otras fuentes, las sales son de menor costo, pero deben tomarse precauciones para su aplicación por el riesgo de causar quema o fototoxicidad al follaje. Los sulfatos son las fuentes más utilizadas debido a su alta solubilidad en agua y su menor Índice Salino en comparación con los cloruros y nitratos, por lo que existe menos riesgo de quema del follaje. Los óxidos son relativamente insolubles en agua lo cual dificulta su distribución en fertilización foliar, y en aplicaciones al suelo debe ser molidos finamente para ser efectivos. Los oxisulfatos son óxidos que están parcialmente acidulados con ácido sulfúrico, y también presentan un grado de solubilidad en agua muy limitada.
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Los sulfatos son mezclados con otros fertilizantes. Los sulfatos también suministran pequeñas cantidades de S a las plantas. Los sulfatos usualmente se presentan en cristales o polvos finos, pero pueden ser granulados para facilitar su manipulación. Los sulfatos de Fe, Cu, Zn y Mn son ampliamente usados en aplicaciones al suelo y foliares. La aplicación de elementos mayores como N, P y K también es una práctica frecuente. Las fuentes nitrogenadas más utilizadas son el nitrato de amonio y urea, que poseen alta solubilidad en agua. La urea es más utilizada debido a su menor Índice Salino y mayor concentración de N. Se ha demostrado que la urea estimula la absorción de otros nutrimentos debido a que aumenta la permeabilidad del tejido foliar, por lo que es muy apropiado mezclar este material junto con el fertilizante foliar. Se ha comprobado que la urea aplicada al follaje puede ser absorbida, metabolizada y translocada muy rápidamente. El nitrato de amonio también presenta una rápida absorción, y se ha observado que cuando es aplicado junto con la urea se favorece una mayor absorción de cationes por la cutícula foliar. Otra ventaja adicional es que las gotas de las aspersiones foliares de urea y/o nitrato de amonio no se secan tan rápido en la superficie foliar debido a que son productos muy higroscópicos, lo cual favorece su absorción. Las sales son muy solubles por lo que tienen la desventaja de perderse fácilmente por lavado. Su velocidad de absorción es más lenta que la de un quelato. Para lograr un efecto positivo, las sales se aplican en dosis más altas que los quelatos. Entre sus ventajas están su costo más económico comparado con los quelatos, y su mayor concentración de nutrimentos. 7.2
Fertilizantes foliares a base de quelatos
Un quelato es un compuesto orgánico de origen natural o sintético, que puede combinarse con un catión metálico y lo acompleja, formando una estructura heterocíclica. Los cationes metálicos son ligados en el centro de la molécula, perdiendo sus características iónicas. El proceso de quelación de un catión neutraliza la carga positiva de los metales permitiendo que el complejo formado quede prácticamente de carga 0. Esto es una ventaja para facilitar la penetración de iones a través de la cutícula foliar cargada negativamente, y de esta forma no hay interferencia en la absorción por efecto de repulsión o atracción de cargas eléctricas. De esta forma los quelatos pueden ser absorbidos y translocados más rápidamente que las sales debido a su estructura que los hace prácticamente de carga neta 0. Esta mayor velocidad de absorción a través de la cutícula constituye una ventaja comparativa con relación a las fuentes de sales porque hay menor riesgo de pérdida del nutrimento por lavado y aumenta la eficiencia para la corrección de deficiencias. Sin embargo, su costo es más alto que las sales y la concentración de nutrimentos es más baja, debido a que los agentes quelatantes tienen una capacidad limitada para acomplejar cationes. Los quelatos son formulados para suplir nutrimentos individuales o combinados. Es común encontrar formulaciones que contienen varios nutrimentos, a menudo incluyendo todos los micronutrimentos y algunos elementos mayores como N, Ca, Mg y S. A estas fórmulas completas se les conoce como “multiminerales”.
153 Dentro de los quelatos sintéticos uno de los más populares es el EDTA (Ácido etilendiaminotetracético). Otros quelatos sintéticos incluyen el DTPA y EDDHA. Son quelatos de alto poder acomplejante, por lo que se utilizan también en aplicaciones al suelo Los quelatos orgánicos naturales están constituidos principalmente por ácidos orgánicos, lignosulfatos, poliflavonoides, polisacáridos, ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, proteínas, aminoácidos, etc. Se les considera agentes quelatantes de poder acomplejante intermedio y son más apropiados para aplicación foliar. Se les atribuye propiedades bioestimulantes del crecimiento vegetal. Los ácidos húmicos y fúlvicos estimulan el crecimiento de la flora bacteriana en el suelo y favorecen el crecimiento de la raíz, además mejoran la permeabilidad de la cutícula foliar para facilitar la penetración de los nutrimentos. Los aminoácidos tienen propiedades estimulantes del crecimiento, se absorben muy rápido a través de la cutícula, y proporcionan aminoácidos esenciales para el crecimiento de la planta lo que en teoría causa un ahorro en energía metabólica que la planta puede aprovechar en otros procesos. Los fertilizantes foliares a base de quelatos son de más rápida absorción que las sales, lo cual resulta ventajoso en condiciones de alta precipitación pluvial. Sin embargo su costo es más elevado, especialmente los quelatos hechos con aminoácidos y proteínas. 7.3
Uso de fertilizantes foliares en especies forestales
La fertilización foliar en especies forestales está enfocada principalmente durante la etapa de almácigo o vivero, y en el primer año de establecimiento en el campo, porque resulta fácil hacer aspersiones foliares durante esa etapa. En plantaciones establecidas, la altura de los árboles resulta un impedimento para hacer aplicaciones con equipos manuales como bombas de espalda o de motor. La aplicación con equipos terrestres como Sprayboom o aérea no parece factible económicamente. Durante la fase de almácigo las plantas responden muy bien a la fertilización foliar debido a que se encuentran en una etapa muy temprana de desarrollo y la penetración del fertilizante a través de la cutícula se facilita por el hecho de que el tejido vegetal es muy joven y tierno. El uso combinado de un fertilizante foliar del tipo multimineral (con macro y micronutrimentos) con otras fuentes que suministren B y Zn, es muy conveniente. Las fórmulas multiminerales usualmente contienen cantidades pequeñas de casi todos los nutrimentos, y algunas de ellas incluyen también un regulador del crecimiento. Tal es el caso de fórmulas comerciales como Nitrofoska, Bayfolán, Metalosato Multimineral, Folivex combi, Fetrilon combi, Manvert Complex, Amino Grow NPK, etc. El suministro de micronutrimentos en forma específica se puede hacer con quelatos de Zn y Mn, que serían los elementos catiónicos de mayor probabilidad de respuesta, aunque también el Fe podría ser necesario en caso de que el almácigo se siembre en un medio de crecimiento sin suelo. Los quelatos orgánicos son los más recomendados, a base de lignosulfatos, polisacáridos, aminoácidos, proteínas, etc. Algunas marcas comerciales de uso común en el país incluyen Metalosatos, Cytozime, Max Range, Manvert, Enersol, Folivex, Stoller, Miller, etc. Para el caso del B no existen productos
154 quelatados, sino que las fuentes utilizadas son principalmente el ácido bórico y los boratos de sodio como el Bórax, Poliboro y Solubor.
8. Abonos orgánicos La materia orgánica del suelo está constituida por todos los residuos de origen animal o vegetal que se depositan en el suelo, los organismos que viven en el suelo y las sustancias producidos por ellos. La materia orgánica tiene influencia sobre muchas propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo, que contribuyen a mejorar su capacidad productiva. El contenido de materia orgánica está asociado con la fertilidad del suelo, de esta forma los suelos con alto porcentaje de materia orgánica se consideran que son más fértiles y productivos. La incorporación de residuos orgánicos al suelo ha sido una práctica milenaria en la agricultura, por su efecto favorable en el crecimiento y rendimiento de las plantas. Antes de que empezara a desarrollarse la industria de fertilizantes sintéticos a finales del siglo 18 y principios del 19, los desechos orgánicos eran casi la única fuente de fertilizantes que existían. A pesar de todo el avance que ha existido en la producción de fertilizantes desde entonces, en los últimos años los abonos orgánicos ha tomado gran importancia, especialmente con el auge de nuevos conceptos de producción basados en buenas prácticas agrícolas, y con el desarrollo de la agricultura orgánica. Por otro lado, la necesidad de reciclar los residuos provenientes de las actividades agrícolas e industriales y disminuir su efecto contaminante, ha fomentado la producción de abonos orgánicos a partir de deshechos como la broza de café y la cachaza de caña de azúcar. El fertilizante o abono orgánico se entiende como todo material de origen orgánico utilizado para fertilización de cultivos o como mejorador del suelo, que incluye cualquier residuo de origen vegetal o animal, tal como la broza de café, gallinaza, estiércol de animales, residuos de cosecha, leguminosas, etc. Los residuos pueden ser utilizados como abonos frescos en forma individual o mezclados, o pueden ser descompuestos mediante un proceso conocido como composteo. En el Cuadro 9 se observa la composición de algunos de estos desechos. El composteo es un proceso biológico controlado de transformación de la materia orgánica a humus a través de la descomposición aeróbica. Se denomina “Compost” al producto resultante del proceso de compostaje (Soto 2003). El compost normalmente es un abono orgánico de excelente calidad en el que los residuos orgánicos han sido biodegradados en condiciones controladas. Básicamente consiste en combinar o mezclar diferentes residuos orgánicos y someterlos a su descomposición microbiana bajo un ambiente controlado de humedad y aireación y durante un período relativamente corto. Como consecuencia del proceso se produce un abono alto en humus, de gran estabilidad química y biológica, sin mal olor, y que suministra nutrimentos para las plantas.
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Cuadro 9. Composición química de algunos abonos orgánicos (Bertsch 1995, Molina 2000) Material
Broza de café Bagazo de caña Cachaza Granza de arroz Harina de cacao Cáscaras de palmito* Cáscaras de palmito** Estiércol vacuno Gallinaza Porquinaza Sangre seca Harina de pescado Deshechos de camarón
N
P2O5 K2O CaO MgO S -----------------------------%----------------------------
2.5 1.2 1.9 0.5 4.0 0.7 0.9 1.6 3.0 1.8 13.0 9.5 7.0
0.3 2.0 3.2 0.2 2.0 0.3 0.4 1.2 3.1 2.6 2.0 7.0 10.0
1.9 0.3 0.2 1.5 2.5 1.1 1.6 1.8 1.7 2.1 1.0 0.5
1.9 0.6 3.7 0.4 0.5 0.4 0.3 2.2 5.1 2.0 0.5 8.5 15.5
0.3 3.1 0.3 0.1 1.0 0.2 0.4 1.1 1.0 0.2 0.5 0.5
1.2 0.2 0.2 0.2 0.3
Los abonos orgánicos contienen varios elementos nutritivos en concentraciones generalmente más bajas que los fertilizantes inorgánicos, y no todos ellos están disponibles en forma inmediata para las plantas, sino que los materiales que los conforman deben ser descompuestos a través de procesos biológicos para ser transformados en formas inorgánicas disponibles y asimilables por las plantas. De esta forma, los abonos orgánicos constituyen una fuente de elementos nutricionales que son liberados a mediano plazo. Además del suministro de nutrimentos, los abonos orgánicos pueden mejorar las propiedades físicas de los suelos, como la estructura y la densidad aparente, a través del efecto floculante y cementante que tiene la materia orgánica. Esto permite incrementar el crecimiento y la penetración radical, y mejorar el movimiento de aire, agua y nutrimentos. Los abonos orgánicos también aumentan la capacidad de intercambio de cationes de los suelos y favorecen la proliferación de microorganismos benéficos Entre las limitaciones que presenta el uso de abonos orgánicos se puede mencionar su bajo contenido de nutrimentos en comparación con el fertilizante inorgánico, particularmente en el caso del N, que en forma cuantitativa es quizás el elemento más importante en la nutrición de las plantas. Para garantizar un suministro adecuado de nutrimentos como el N, es necesario usar dosis muy altas de abonos orgánicos debido a su limitación en la concentración de los mismos. Por otro lado, en muchos lugares hay escasez de fuentes orgánicas para fabricar abonos y el costo del transporte de los productos es alto, especialmente si éstos son frescos y tienen alto contenido de humedad. 8.1 Fuentes de abonos orgánicos Gallinaza: como fuente de N, los excrementos de animales como la gallinaza, boñiga, caballaza, etc., son de gran valor en la elaboración de abonos orgánicos. La gallinaza es tal vez la fuente más fácilmente disponible de N en volúmenes adecuados para compostear a gran escala, aunque existe mucha variabilidad en su contenido de N dependiendo del tipo de manejo en gallinero (Soto 2003). Pollos de engorde y
156 reproductoras pesadas son por lo general criadas en piso, con camas de granza o aserrín que normalmente disminuyen el contenido de nitrógeno total de la mezcla comercializada. Las reproductoras livianas y las ponedoras son criadas en jaula, por lo que no requieren de cama (Murillo, 1999) y por lo general son más altas en N. El composteo de la gallinaza fresca de aves ponedoras criadas en jaula, produce un abono de alta calidad en contenido de nutrimentos y carbón orgánico de rápida disponibilidad, principalmente N, P y Ca. El material se mezcla con aserrín antes del composteo para darle consistencia física, para aumentar la relación C/N, y disminuir las pérdidas de N por volatilización de amoníaco. Otras fuentes de nitrógeno como la harina de sangre o de pescado, son de alto costo económico, y disponibles sólo en pequeños volúmenes (Soto 2003). Broza: se produce en grandes volúmenes durante la época de cosecha del café y constituye un material ideal para la fabricación de abonos orgánicos. Su contenido de N es medio y presenta además niveles apreciables de azúcares, agua, carbono y un tamaño de partícula adecuado. El único inconveniente que presenta son los bajos contenidos de fósforo, que deben ser suplidos con algunas otras fuentes (Soto 2003). La broza de café es abundante en zonas cafetaleras y puede ser utilizado también en mezcla con otros materiales para producir compost. Cachaza: y los subproductos del procesado del azúcar, son los materiales que presentan los más altos contenidos de fósforo, por lo que la mezcla cachaza-broza da un material final de muy buena calidad. También es ideal para el composteo, presenta el adecuado tamaño de partícula, pH, contenido de azúcares y fósforo. Una fuente externa de nitrógeno puede ser adicionado, pero no es indispensable (Soto 2003) Residuos de banano: como el pinzote y la fruta de desecho contienen cantidades muy altas de K, pero baja concentración de N y P, sin embargo, su riqueza de materia orgánica y su abundancia y disponibilidad en fincas bananeras, los hacen también ideales para la fabricación de abonos orgánicos. Bocashi: es una receta japonesa de producción de abono orgánico, de volteos frecuentes del material mezclado y manteniendo la temperatura por debajo de los 50°C, hasta que la actividad microbiana disminuye al disminuir la humedad del material. Se considera un proceso de compostaje incompleto, y algunos autores lo han considerado un abono orgánico “fermentado”, sin embargo es un proceso enteramente aeróbico (Soto y Meléndez 2003). Los materiales originales incluyen gallinaza, granza, tierra, semolina de arroz o salvado, carbón molido y melaza (Sasaki, et al, 1994), y el proceso de composteo tarda de 1 a 2 semanas. Sin embargo, algunos ingredientes pueden ser sustituidos dependiendo de su disponibilidad, por lo que el término bocashi se utiliza básicamente al proceso y no a la receta original (Soto y Meléndez 2003). Lombricompost o Vermicompost: técnica de composteo realizado por la actividad biológica de las lombrices mediante el proceso de digestión de materia orgánica en descomposición. Las lombrices tienen la capacidad de transformar rápidamente los residuos orgánicos en humus de gran calidad química y biológica, por lo que al producto final del proceso de composteo se le conoce también como humus de lombriz. Los residuos líquidos que se producen durante el proceso de composteo realizado por las lombrices pueden ser aprovechados para obtener “Humus líquido”, material que es
157 utilizado como abono foliar y que suministra nutrimentos y gran cantidad de compuestos orgánicos, algunos con propiedades bioestimulantes del crecimiento. 8.2 Calidad del abono orgánico La calidad del abono orgánico tiene gran importancia en su efectividad como fuente de nutrimentos y mejorador del suelo. En el caso de plantaciones forestales, por el ciclo tan prolongado del cultivo es preferible utilizar productos composteados porque son más estables que los abonos frescos, y liberan los nutrimentos en forma más lenta, con menor posibilidad de pérdida de nutrimentos por lixiviación, volatilización, etc. Existen muchos criterios para evaluar la calidad del abono orgánico, desde ensayos químicos y microbiológicos de laboratorio, hasta pruebas biológicas de invernadero o campo. Sin embargo, la mayoría de ellos no suministra la información necesaria para evaluar todas sus propiedades benéficas. Generalmente se utilizan los ensayos de propiedades químicas y biológicas para determinar la calidad del abono composteado, y aunque existen criterios diversos, en el Cuadro 10 se presentan algunos parámetros que son útiles para evaluar su calidad. Es muy recomendado realizar un análisis químico y microbiológico del abono, en un laboratorio reconocido, antes de seleccionarlo para su uso en la finca. Una de las propiedades químicas más deseables en un compost es que presente un buen contenido de N, dado que este nutrimento es el más limitante en el crecimiento de los árboles. El contenido de otros nutrimentos primarios como P, K, Ca y Mg también es muy importante porque mejora el efecto fertilizante del abono. La materia orgánica es uno de los componentes principales del abono, y su concentración está directamente relacionada con la calidad del abono. La riqueza de materia orgánica le confiere al abono buena parte de sus características físicas y biológicas deseables. Una buena relación C:N es importante para suplir un buen sustrato para el desarrollo de los microorganismos, lo que a final acelera el proceso de descomposición, y mejora la calidad del producto final (Soto 2003). Las bacterias requerirán de sustratos con contenidos de nitrógeno más altos que los hongos. Mientras que estos últimos se encargan de la descomposición de sustratos más recalcitrantes como la celulosa y la lignina. Relaciones C:N muy altas, ocasionan que el proceso de descomposición sea más lento. Relaciones C:N muy bajas, hacen que se pierda N por falta de estructuras de carbono que permiten retener el N (Soto 2003). La Capacidad de Intercambio Catiónico en un residuo orgánico se incrementa con el proceso de compostaje, aumentando la capacidad del material para retener nutrimentos. La humedad en el compost es necesaria para que los microorganismos sobrevivan y se reproduzcan, pero ésta no debe pasar de ciertos límites. Si la humedad es excesiva existe el riesgo de que proliferen organismos anaeróbicos que produzcan compuestos indeseables, además se incrementa el costo de transporte del compost. Una humedad muy baja disminuye la población de microorganismos y reduce la tasa de descomposición del abono. La ausencia de malos olores y la coloración oscura del material, es una prueba visual de que el abono se encuentra maduro y estable, aparte de que una granulometría inferior a 5 mm facilita la aplicación del abono y mejora su reactividad en el suelo.
158 Cuadro 10. Características deseables de un compost (adaptado de Paul y Clark 1996, Soto 2003, Molina 2005). Característica químicas N (%) P2O5 (%) K2O (%) Suma nutrimentos (%) Materia orgánica (%) C/N pH CIC (cmol/kg) Cenizas (%) Humedad (%)
Rango óptimo >2 0.35-3.4 >1 > 10 > 25 15-30/1 6-8 75-100 10-20 20-40
Características físicas Color Olor Granulometría
Rango óptimo Café-negro Tierra < 5 mm
8.3 Uso de abonos orgánicos en especies forestales La aplicación de abono orgánico constituye una herramienta muy eficaz para mejorar la fertilidad de muchos suelos ácidos de baja fertilidad sembrados con especies forestales. En el caso de los Ultisoles, que son suelos con bajos contenidos de Ca y Mg, deficiencias de P, K y Zn, y con contenidos bajos de materia orgánica, el abonamiento orgánico es muy recomendado en el establecimiento de plantaciones forestales. Los árboles responden muy bien a su aplicación desde la siembra en suelos muy ácidos y degradados. También el uso de abono orgánico en suelos muy arcillosos, compactados o erosionados, ha sido adecuado para estimular el crecimiento inicial de las raíces de los árboles y mejorar las propiedades físicas del suelo. Preferiblemente debería utilizarse un material composteado, y con materias primas que suministren un nivel adecuado de N como la gallinaza, broza, estiércol de ganado, etc. La gallinaza composteada con aserrín y proveniente de aves ponedoras en jaulas, ha mostrado ser un excelente abono. El lombricompost o humus de lombriz hecho con residuos de broza de café también es una excelente alternativa. Otros abonos recomendados son aquellos producidos del composteo de la mezcla de varios residuos, como broza con cachaza, pinzote de banano, o residuos de cosecha de hortaliza y frutales, gallinaza con broza, etc. Es establecimiento de almácigos es conveniente utilizar una mezcla de suelo con abono orgánico composteado, preferiblemente un material que tenga un alto grado de madurez para evitar que cause quema a las raíces de los arbolitos. Mezclas de tierra con un 2030% de compost de broza o humus de lombriz son muy adecuadas para garantizar un crecimiento rápido y vigoroso de las plantas en el almácigo, y un desarrollo óptimo de las raíces. A la mezcla podrían agregarse otros materiales que mejoren sus propiedades físicas, como granza de arroz, fibra de coco y piedra volcánica. La aplicación de humus líquido como abono foliar también es una práctica conveniente para estimular el crecimiento vigoroso de los arbolitos en el almácigo. El abono orgánico debería aplicarse durante la siembra de los árboles en el campo, colocando un poco en el fondo y en las paredes internas del hoyo, y otra parte en la superficie del suelo alrededor del árbol, en la llamada área de rodaja. Dependiendo da la riqueza en nutrimentos y el grado de madurez del abono, la dosis podría oscilar entre 1-3 kg por árbol. En árboles adultos el abono orgánico se coloca sobre la superficie del suelo en el área de rodaja, en dosis que oscila entre 5 y 10 kg por árbol.
159
7. MANEJO DE LA ACIDEZ Y EL ENCALADO DEL SUELO Eloy Molina y Alfredo Alvarado Resumen En términos de acidez de suelos, las especies forestales pueden separarse en tolerantes y no tolerantes; las últimas requieren de manejar la acidez del suelo, sea a través de mejoramiento genético o adición de enmiendas como la cal, el yeso y en menor escala cenizas producto de las quemas. El capítulo incluye secciones de cómo resolver el problema de la acidez del suelo por mecanismos propuestos, así como de los tipos y calidades de enmiendas disponibles en el mercado para uso forestal.
1. Introducción Los suelos ácidos están distribuidos en muchas regiones del mundo, en particular en los trópicos húmedos. Los órdenes de suelos que presentan los problemas más serios de acidez son los Histosoles, Espodosoles, Ultisoles, Oxisoles e Inceptisoles, aunque también se puede incluir algunos Andisoles, todos ellos ampliamente utilizados en forestería. Los conceptos sobre acidez del suelo en zonas tropicales hasta la década de los 50, se resumen en varios documentos (Bornemisza 1965; Martini 1968; Navas y Silva 1971). Años después se publican otros trabajos que resumen las experiencias sobre el tema, especialmente del trópico húmedo de América Latina, Asia y Australia (Bouldin 1979; Lathwell 1979; Sánchez y Salinas 1983; Kamprath 1984; Robson 1989; Hintze y Elliot 1989; Craswell y Pushparajah 1989; Ulrich y Sumner 1991; Raij 1991; Aguilar, Alcanzar y Etchevers 1994) y más recientemente otros autores resumen lo hallado hasta el presente (Molina 1998; Espinosa y Molina 1999; Zapata 2003). En general, cuando el pH (en agua) del suelo se encuentra entre valores de 5.5-6.5, se logra una buena nitrificación y un buen suministro de Ca y Mg, con pocos problemas de deficiencias de elementos menores como Fe, Mn, Cu y Zn y una disponibilidad de P adecuada. Cuando los valores de pH son inferiores a 5.5, las condiciones de acidez recrudecen, al presentarse con frecuencia toxicidades de Al, Fe y Mn, así como deficiencias de Mo y P, elementos que precipitan en conjunto con los óxidos e hidróxidos de Fe y Al (Sarmiento 1984). Es bajo estas condiciones que se requiere del encalado y otras prácticas de manejo de suelo que permitan corregir los problemas mencionados, para las especies que así lo requieran. El problema de la acidez del suelo puede corregirse adaptando los árboles a esta condición, mejorando la fertilidad del suelo con la adición de cal, yeso y/o fertilizantes y en forma más primitiva, a través de la quema de la cobertura del suelo con la consecuente adición de cenizas altas en cationes (ver Capítulo 3). El encalado junto con la siembra de especies tolerantes constituyen las prácticas más apropiadas y económicas para corregir los problemas de acidez. Sin embargo, es común que por desconocimiento, no se utilicen los mejores criterios para la selección de materiales genéticos, o para una aplicación provechosa de los materiales de encalado existentes en el mercado.
160
2. La acidez del suelo La acidificación del suelo es el proceso por el cual aumenta la concentración de iones H+, normalmente proveniente del Al intercambiable y de grupos orgánicos ácidos, alcohólicos y fenólicos. La acumulación de iones H+ se da tanto por adición de dichos iones o por pérdida de bases en la solución del suelo. La acidificación reduce la disponibilidad de nutrimentos del suelo (P, K, Ca y Mg), provoca la movilización de elementos tóxicos como el Al, incrementa la movilidad de metales pesados y provoca variaciones en la estructura de la microflora y microfauna. Acidez del suelo: Se entiende por acidez del suelo la condición del mismo en la cual existe una acumulación de elementos tóxicos (Al, Fe y Mn), a menudo asociada a una fertilidad natural baja (deficiencia de P, cationes y elementos menores). De manera orientadora, la acidez del suelo puede determinarse midiendo su pH y en términos más precisos a través de la acidez intercambiable o del porcentaje de saturación de acidez. La acidez intercambiable se clasifica de la siguiente forma: 1. Acidez activa: constituye el H+ en la solución del suelo y proveniente de diferentes fuentes 2. Acidez intercambiable: H+ y Al3+ intercambiables retenidos en las cargas negativas de las arcillas del suelo 3. Acidez no intercambiable: H+ en enlaces covalentes en la superficie de minerales arcillosos de carga variable 4. Acidez potencial: constituye la suma de la acidez intercambiable y la acidez no intercambiable pH: Es el logaritmo negativo de la concentración de H+. Cuando el H2O se ioniza en H+ y OH - (solución neutra), ambos están en una concentración de 10-7 mol l-1, de acuerdo a la siguiente ecuación: H2O ? H+ + OH[H+] [OH-] / [H2O] = 1x10-14 [H+] = [OH-] = 1x10-7 Cuando el logaritmo negativo de la [H+] es 7, el pH del suelo es 7; cuando la [H+] es mayor, tal como 10-4 mol l-1, el pH es 4 y el suelo se considera ácido. En soluciones alcalinas la [OH- ] excede la de [H+] y los suelos se consideran básicos. Bajo cualquier condición la sumatoria de [H+] y [OH-] debe ser igual a 1x10-14 mol l-1. En los suelos naturales el intervalo de pH puede variar entre 3 y 12, pero los valores más frecuentes oscilan entre 4.0 y 8.5. De acuerdo con Fassbender (1975), existen varios grados de acidez de suelo estimados a través del pH del suelo en agua o en KCl (Cuadro1) según sea el grado en que se afecten las propiedades químicas, biológicas y físicas. En forma práctica, la expresión logarítmica del pH radica en el hecho de que cada unidad de cambio en el pH corresponde a un incremento de 10 veces en la cantidad de
161 acidez o basicidad del suelo (Espinosa y Molina 1999). Por ejemplo un pH de 6 indica que existe 10 veces más acidez que un pH de 7. Cuadro 1. Valores de pH en suelos tropicales (tomado de Fassbender 1975).
Muy ácido Acidez media Acidez débil Acidez muy débil Alcalino muy débil Alcalino débil Alcalino medio Muy alcalino
pH H2O 8.5
Ácido extremo Ácido fuerte Ácido mediano Ácido ligero Alcalino ligero Alcalino mediano Alcalino fuerte Alcalino extremo
pH KCl 10.1
Algunas de las propiedades químicas que se alteran con la acidez del suelo son: 1) la solubilización, disponibilidad y absorción de nutrimentos (Ca, Mg, K, P, menores); la máxima disponibilidad de P ocurre a pH entre 5 y 7 mientras que la de N ocurre a pH entre 5 y 8.5; 2) la saturación bases y la saturación acidez y 3) la generación de carga variable (CIC y CIA) y con ello la disponibilidad de cationes y aniones. Dentro de las propiedades biológicas que se alteran con la acidez del suelo se tienen: 1) el tipo de organismos presentes; 2) el desarrollo vegetal, el cual disminuye a pH menor a 5.5 cuando la concentración de iones H+ afecta negativamente el desarrollo de la raíz y 3) la fijación de N y la mineralización de la materia orgánica aumentan con el pH y la saturación de bases del suelo. Como consecuencia de la acidez del suelo, la propiedad física que más se altera es su estructura, ya que generalmente a menor pH, menor es la concentración de Ca, elemento coagulante que mejora la estructura y estabilidad de los agregados y que favorece la producción de exudados radicales que causan el mismo efecto. Causas y fuentes de la acidez del suelo: El suelo puede acidificarse tanto por causas naturales o pedogenéticas (lixiviación, procesos redox, acumulación de sustancias orgánicas, efecto de algunas especies vegetales, actividad volcánica), como antrópicas (extracción de nutrimentos por laboreo intensivo, lluvias ácidas, utilización de fertilizantes, adición de enmiendas orgánicas residuales) (Figura 1). PRODUCCIÓN DE IONES ÁCIDOS
Clima caliente y húmedo Cultivo intensivo Lluvias ácidas Emanaciones volcánicas
Fuentes permanentes: Exudados radicales mineralización Fertilizantes N-NH4+ Fuentes progresivas: Ionización de OH -
PÉRDIDA DE BASES
Liberación de Al
3+
Figura 1. Principales causas y fuentes de acidez del suelo.
162
Acidez natural o pedogenética: La acidez del suelo es relativamente más importante en ambientes en los cuales la temperatura y la humedad son altas (como ocurre en regiones tropicales lluviosas) y en zonas donde se acumulan sustancias orgánicas (suelos mal drenados en ambientes fríos), que en otro tipo de ambientes. Es por esto que el problema se identifica más con suelos muy meteorizados y lavados, así como aquellos suelos orgánicos ácidos de varias regiones del mundo. La actividad volcánica puede neutralizar o acidificar el medio, según sea que se depositen cenizas volcánicas o por el contrario, que se presenten emanaciones periódicas de gases por tiempo prolongado. En Centro América, ambos tipos de actividad son comunes (Mora 1995); la emanación de gases ácidos produce que el agua de lluvia en las laderas de los volcanes sea ácida (pH 3.8) debido a su elevada concentración de cloruros y sulfatos (Rodríguez et al. 1995; Red Sismológica Nacional 1995). Bajo estas condiciones, no sólo se afecta el sistema suelo, sino que también se reduce significativamente el follaje de las plantaciones, algunas de las cuales llegan a morir (p.e., las plantaciones de Cupressus lusitanica en los alrededores del la Cordillera Volcánica Central, Costa Rica). Las principales fuentes naturales de acidificación del suelo son: 1. Iones de H+: La cantidad de este tipo de iones se ve afectada por: ? ? ? ?
La producción de exudados radicales La ionización de OH- terminales en arcillas Ionización de OH- terminales en grupos ácidos (R-COOH), fenólicos y alcohólicos (R-OH) y metoxílicos (R-OCH3) de la materia orgánica Procesos redox tales como la oxidación rápida de piritas (FeS2) para producir H2SO4 en ambientes costeros y en explotaciones de minería de carbón.
2. Iones Al+3: La disociación del Al+3 en suelos ácidos disminuye exponencialmente conforme el pH del suelo se acerca a un valor de 5.5. A partir de ese valor, el Al tiende a formar poli-hidróxidos insolubles, por lo que su disponibilidad disminuye exponencialmente, de acuerdo a la ecuación: Reacción de disociación
pH del suelo
Solubilidad
Al +3 + H2O ? Al(OH)+2 + H+
4.0-4.5
Alta
Al(OH)+2 + H2O ? Al(OH)2+ + H+
4.5-5.5
Al(OH)2+ + H2O ? Al(OH)3 + H+
5.5-7.5
Baja
Al+3 + 3H2O ? Al(OH)3 + 3H+ Como resultado de las reacciones mencionadas al aumentar el pH del suelo disminuye la cantidad de Al intercambiable (Figura 2a) y por ende disminuye el porcentaje de saturación de Al del suelo (Figura 2b), tal como se ha encontrado para Oxisoles y Andisoles (Méndez y Kamprath 1978) y Ultisoles y Oxisoles (Abruña et al 1974).
163
6
5.40
4
?
2
0
a ?
?
? ? 5,0
5.10
?? ?? ?
4.80
pH del suelo
Al inter. cmol (+)/100g
?
?
? ? ? ? ? ? ? 5,5
? ? ?
? ? ?? ? ? ?? ?? ??
4.50
?
4.22
?
0
6,0
10
pH en agua
20
30
b
? ?
40
50
? ? 60
70
% de saturación de Al
Figura 2. Efecto del pH del suelo sobre el contenido de Al intercambiable y la saturación de Al en Andisoles, Ultisoles y Oxisoles (tomado de Méndez y Kamprath 1978 y Abruña et al 1974).
Acidez antrópica o inducida por manejo: Otra causa importante de la acidez del suelo es el manejo intensivo de las plantaciones forestales. En el primer caso, se considera relevante la acidificación causada por la extracción de cationes como producto comercial (p.e. Ca en plantaciones de teca y eucalipto). La acidificación se inicia con la pérdida de estos cationes debido en parte a la acción de las raíces que absorben cationes y liberan iones H+ para mantener el equilibrio en su interior, reduciendo el pH del suelo (Espinosa y Molina 1999). La pérdida de cobertura vegetal y la preparación mecanizada del suelo antes de sembrar los árboles, puede incrementar la lixiviación de cationes hacia capas inferiores y aumenta el grado de acidez del suelo. Dentro de otras fuentes antropogénicas, se encuentran: 1. Adición de fertilizantes nitrogenados amoniacales: El empleo de fertilizantes con efecto residual ácido y la extracción de bases, tanto en cultivos como en plantaciones forestales, puede inducir a corto plazo a la acidificación del suelo, en particular cuando estos son de baja fertilidad natural. Los fertilizantes nitrogenados amoniacales, como la urea y el sulfato de amonio, liberan NH4+ a la solución del suelo, el cual puede ser nitrificado por acción de las bacterias y convertido en NO3-. Durante este proceso se liberan iones H+ que contribuyen a la acidificación del suelo. En el Cuadro 2, se presenta las reacciones de los principales fertilizantes nitrogenados en el suelo y la acidificación que pueden causar según Tisdale et al. (1993). Cuadro 2. Acidez residual producida por fertilizantes nitrogenados (Tomado de Tisdale et al. 1993.)
Fuente Urea Nitrato de amonio Sulfato de amonio Fosfato monoamónico Fosfato diamónico
N (%) 46 33.5 21 12 18
Reacción de nitrificación (NH2)CO + 4 O2 ? ? NH4NO3 + 2O2 ? (NH4)2SO4 + 4O2 ? ? NH4H2PO4 + O2 ? ? (NH4)2HPO4 + O2 ? ?
2H+ + 2NO3- + CO2 + H2O ? 2H+ + 2NO3- + H 2O 4H+ + 2NO3- + SO4-2 + 2H2O 2H+ + NO3- + H2PO4- + H2O 3H+ + 2NO3- + H2PO4- + H2O
Índice de Acidez (kg CaCO3 100 kg-1 fertilizante) - 84 - 63 - 112 - 65 - 74
164 2. Efecto de las lluvias ácidas: La lluvia ácida (adición de sustancias ácidas, principalmente producto de combustibles fósiles) deposita cantidades importantes de SO2 y NOx, o el producto de sus reacciones, lo que causa pérdidas considerables en cultivos y reduce el pH del suelo y la disponibilidad de algunos nutrimentos (Pearson y Linzon 1985; Csillag et al. 1996; SEI 1996). Bajo condiciones europeas, las lluvias ácidas no ejercen un efecto significativo en cuanto a cambios de acidez del suelo, aunque si lo hacen con relación a la adición de metales pesados (Vanmechelen, Groenemans y van Ranst 1997), lo que afecta negativamente el crecimiento y mortalidad de bosques naturales.
3. Razones de baja fertilidad de los suelos ácidos Una de las razones que limita el número de rotaciones en explotaciones forestales con especies exigentes en nutrimentos (Hartemink 2003), es la acidificación del suelo y la pérdida de su fertilidad. Para estimar la fertilidad del suelo, cuando se trata de suelos ácidos, normalmente se pueden medir las siguientes variables: Toxicidad de Al: Cuando el aluminio se acumula en suelo en cantidad elevada, puede afectar negativamente el crecimiento de las plantas poco tolerantes a su presencia. Las cantidades del elemento consideradas como tóxicas se estiman en más de 1 mg l-1 de Al+3 en la solución del suelo o en forma relativa a la sumatoria de bases en el suelo en más del 60% de saturación de Al+3. El exceso de Al en la solución del suelo interfiere en la división celular, reduciendo el crecimiento de las raíces. Deficiencia de Ca y/o Mg: Los suelos ácidos tienen una cantidad de cationes intercambiables baja (menor a 5 cmol (+) l-1), por lo que la disponibilidad de elementos como el Ca o el Mg no es suficiente para lograr el crecimiento óptimo de la mayoría de los cultivos. La presencia de alto contenido de Al en la solución del suelo inhibe la absorción de Ca y Mg por las raíces de las plantas. Deficiencia de Mo: Esta deficiencia ocurre principalmente con leguminosas, en la cual el Mo es esencial para la nodulación y fijación de N; normalmente se corrige con adiciones de 0.05 a 0.2 kg Mo ha-1. Toxicidad de Mn: En algunos pocos casos, en Australia se menciona como problema la toxicidad de Mn cuando el pH del suelo disminuye; en suelos ácidos con problemas de mal drenaje, la toxicidad de Mn suele ser común, afectándose negativamente el crecimiento de las plantas. La toxicidad de Mn ha sido reportada en algunos Ultisoles e Inceptisoles ácidos de Costa Rica, donde se asocia a la presencia de altos contenidos de óxidos de Mn en el material parental de esos suelos. Retención de P: La presencia de cantidades altas de Al y Fe intercambiables, aunadas a un aumento en la cantidad de carga positiva en las micelas de cambio de suelos ácidos, hace que la disponibilidad del P adicionado como fertilizante a estos suelos disminuya temporalmente. Este fenómeno se conoce como retención de P, y se refiere a que el P se retiene en el suelo con una fuerza mayor a la que tienen las plantas para absorberlo. En suelos ácidos tropicales, el Al y Fe presentes en los minerales arcillosos se libera a la solución del suelo cuando el pH es menor de 5.3, y reaccionan con el P para formar fosfatos de Al y Fe que son insolubles, y que disminuyen la disponibilidad del elemento para las plantas.
165
Toxicidad de H+: La presencia de cantidades tóxicas de iones H+ en suelos orgánicos o elevados en materia orgánica, también puede constituirse en una causa de infertilidad del suelo. En síntesis, para la mayoría de las especies, se puede indicar que los problemas de baja fertilidad (acidez) aumentan cuando se presentan las siguientes condiciones en el suelo: pH: < 5.5, la Acidez o Al Intercambiable: > 0.5 cmol (+) l-1, la Suma bases (Ca + Mg + K): < 5 cmol (+) l-1 y la Saturación de acidez: >20%.
4. Criterios para diagnosticar problemas de acidez El análisis de suelos es una de las herramientas más útiles para el diagnóstico de la fertilidad de los suelos. En el caso de la acidez, mediante este procedimiento es posible detectar su presencia y generar una recomendación para solventar adecuadamente el problema. La mayor parte de la acidez en los suelos tropicales (excluyendo los suelos orgánicos) proviene del Al, por lo que generalmente se habla de acidez intercambiable (Al+3 + H+) y Al intercambiable, como si fueran sinónimos. La acidez o Al intercambiable se determina mediante la extracción del suelo con una sal neutra no tamponada, tal como el KCl 1N, y la titulación del extracto con una base. Esta fracción incluye el Al y el H intercambiables y en la solución del suelo, que son los que pueden perjudicar el crecimiento de las plantas. Cuando el valor de acidez intercambiable es mayor de 0.5 cmol (+) l-1, la mayoría de las plantas pueden presentar problemas de crecimiento. El valor óptimo de acidez intercambiable debería ser inferior a 0.3 cmol (+) l-1. La fertilidad de un suelo está delimitada en gran parte por la presencia de bases intercambiables. De esta forma, la suma de bases (Ca + Mg + K) es un criterio importante para establecer el grado de fertilidad de un suelo y diagnosticar problemas de acidez. Una suma de bases inferior a 5 cmol (+) l-1 se considera un valor bajo que podría afectar el crecimiento de las plantas, y que generalmente está asociado con problemas de acidez. La saturación de acidez es una medida del porcentaje del complejo de intercambio catiónico que está ocupado por Al y H. El valor de saturación de Al o acidez intercambiable es el mejor criterio para diagnosticar problemas de acidez. Cada cultivo, variedad o cultivar tiene su grado de tolerancia a la acidez, lo cual depende de las características genéticas de la planta. La saturación de acidez (SA), se calcula empleando la siguiente ecuación: % SA =
Ac. Int CICE
x 100
Donde, la Capacidad de Intercambio de Cationes Efectiva (CICE) representa la sumatoria de Ca + Mg + K + Al + H. Los dos últimos elementos se consideran como la Acidez Intercambiable (Ac. Int.). Es común aceptar que valores de saturación de acidez mayores al 10% afectan negativamente el crecimiento de especies vegetales poco tolerantes a la presencia de Al, mientras que el valor de 60% se considera como el
166 máximo para especies tolerantes a la acidez del suelo. El valor deseable para la mayoría de las plantas oscila entre 10 y 25%. El pH del suelo está directamente relacionado con el % de saturación de acidez, ya que el Al intercambiable precipita cuando el pH es superior a 5.5 cuando el pH está por debajo de ese valor, la solubilidad del Al se incrementa, al igual que el riesgo de causar toxicidad a las raíces. En síntesis, el diagnóstico de problemas de acidez en suelos forestales debería fundamentarse en el resultado de un análisis de suelos, cuya interpretación se realiza con base en cuatro criterios principales: pH, suma de bases, acidez intercambiable y % de saturación de acidez, (Cuadro 3) los cuales en conjunto determinan la magnitud de los problemas de acidez en un suelo. Cuadro 3. Parámetros para diagnosticar problemas de acidez de suelo. Parámetro
Bajo
pH Suma bases (cmol(+) l-1) Acidez Inter. (cmol(+) l-1) % Saturación acidez
< 5.5 6 > 12 < 0.3 < 10
Alto o excesivo
>1 > 30
5. Corrección de la acidez del suelo Históricamente, se han empleado diferentes mecanismos para evitar el efecto negativo de la acidez del suelo sobre la producción de madera. El primer enfoque empleado fue la utilización de material genético tolerante a la acidez del suelo (Wrigth 1976; Baligar y Duncan 1990). De manera simultánea, otra forma de recuperar al fertilidad del suelo (incluyendo la reducción de la acidez), consiste en quemar la biomasa aérea para aprovechar los nutrimentos ligados a la misma y posteriormente abandonar los terrenos por períodos prolongados de tiempo para lograr la recuperación de su fertilidad, a través del reciclaje de nutrimentos (ver Capítulo 3). Otras opciones como el enriquecimiento del barbecho, técnicas de agroforestería y enriquecimiento de la plantación con insumos (entre ellos compuestos orgánicos) son recientes, y se basan principalmente en la teoría del encalado del suelo (Bornemisza y Alvarado 1975; Bouldin 1979; Lathwell 1979; Sánchez y Salinas 1983; Kamprath 1984; Sánchez et al. 1985; Robson 1989; Hintze y Elliot 1989; Craswell y Pushparajah 1989; Kass et al. 1989, 1997; Ulrich y Sumner 1991; Raij 1991; Aguilar, Alcanzar y Etchevers 1994; Montagnini et al. 1993, Luna y Wagger 1996, Luna et al. 1996; Molina 1998; Espinosa y Molina 1999; Zapata 2003). Tolerancia de los árboles a la acidez del suelo: La tolerancia a la acidez del suelo es muy variable entre especies. Algunas de ellas, desarrolladas originalmente en suelos calcáreos, como la leucaena, la teca y la melina, son susceptibles a niveles de 10 a 20% de saturación de Al, mientras que otras que han crecido en ambientes más lluviosos y calientes toleran hasta un 60% de saturación de Al (p.e. Vochysia ferruginea y Terminalia amazonia) y en menor grado Acacia mangium, Eucalyptus grandis y Peltophorum dubium (do Vale et al. 1996). Los mecanismos de tolerancia al Al son los siguientes (Wright 1976; Baligar y Duncan 1990; Bertsch 1995, 1997):
167 ? ?
?
? ?
?
Diferenciaciones morfológicas en las raíces laterales y en los ápices radiculares, que les permiten desarrollar una mejor habilidad para continuar su elongación sin sufrir daño. Cambios en el pH de la rizosfera. A través de absorciones diferenciales de iones y de secreciones de ácidos orgánicos, CO2 y bicarbonato, la planta puede cambiar la reacción de su medio inmediato de crecimiento, y con esto regular la absorción de Al. Algunas variedades tolerantes al Al aumentan el pH de su medio, mientras que en las sensitivas, éste es muy bajo (lo disminuyen). Translocación más lenta del Al a la parte aérea de las plantas. Algunas especies y variedades tolerantes al Al acumulan este elemento en las raíces, y lo trasladan a la parte aérea más lentamente que las variedades sensitivas. Eso no quita que existan especies de árboles y helechos adaptados a condiciones de acidez que acumulan altas cantidades de Al en el follaje. En variedades tolerantes, el Al de las raíces no impide la absorción y translocación del Ca, Mg y K, como sí ocurre con especies sensitivas. Se ha demostrado la existencia de antagonismos Al-Ca y Al-Mg en la zona radical. En las variedades tolerantes al Al no se inhibe la absorción y translocación del P en la medida en que sucede en las variedades o especies susceptibles. Además, muchas especies o variedades tolerantes al Al, también toleran niveles muy bajos de P. O sea existe una habilidad diferencial para absorber, transportar y utilizar el P en presencia de Al. En ciertas variedades un alto contenido de Si en la planta está asociado con la tolerancia al Al.
Como mecanismos de tolerancia a Mn se señalan: ? ? ? ?
Reducida absorción y retención del Mn en los tejidos radicales, sin interferir en la absorción y procesos fisiológicos de otros elementos. Bajo absorción de Mn y transporte rápido hacia la parte aérea evitándose los daños en la raíz. Incremento en el pH de la zona radical. Poder de oxidación de las raíces. El Mn es susceptible a reacciones redox y en sus formas oxidadas (Mn+3, Mn+4) no es absorbido por la planta.
Nicholaides y Piha (1986) desarrollaron un método que permite seleccionar variedades tolerantes a la acidez y que consiste en evaluar el rendimiento de cada cultivar con cal y sin cal, el cual podría utilizarse en la selección de material forestal. Los resultados que se obtienen al comparar los tratamientos, se grafican según los ejes de la Figura 3 y se considerarán como tolerantes a la acidez del suelo las variedades o cultivares que se ubiquen en el cuadrante IV, es decir las que tienen rendimiento relativo superior al 7580%, y además igual o más alto que el rendimiento promedio, en el suelo encalado, de la tercera parte de las variedades comparadas de mayor rendimiento. El método no considera la utilización de varios niveles de cal, por lo que cuando se evalúan variedades en suelos con diferente grado de acidez, puede que en algunos una variedad resulte como tolerante (se logró neutralizar la acidez que la perjudicaba con el nivel de cal empleado), mientras que en otros no, o sea faltó neutralizar la acidez que la perjudicaba (Alvarado et al. 1989). En estos casos, se puede ordenar las variedades comparadas de mayor a menor rendimiento y considerar como más tolerantes aquellas que caen con mayor frecuencia en el tercio de rendimiento más alto.
168
Rendimiento sin cal
Rendimiento con cal x100
Promedio de la tercera parte las variedades con mejor rendimiento con cal
II TOLERANTE Rendimiento bajo
I NO TOLERANTE Rendimiento bajo
IV TOLERANTE Rendimento alto
III NO TOLERANTE Rendimiento alto
Rendimiento en el suelo ácido (t/ha)
Figura 3. Esquema para seleccionar variedades tolerantes a la acidez (tomado de Nicholaides y Piha 1986).
Do Vale et al. (1996) estudiaron la tolerancia de varias especies forestales tropicales a la acidez del suelo, estudiando el efecto de la misma sobre el crecimiento de la raíz: Los autores compararon los efectos de la acidez en suelos tratados con CaO (para elevar el pH a 6.0), MgO (para elevar el pH a 6.0), MgCl2 (para elevar el contendio de Ca a 1.0 cmolckg-1 de suelo), estimando la Capacidad de Intercambio de Cationes de la Raíz (valores bajos se asocian con tolerancia al Al) y concentraciones variables de NH4 y NO3 (árboles tolerantes absorben más NO3 en presencia de amonio mientras que los sensibles absorven más NH4), concluyendo que no se confirma que ninguna de las metodologías es la mejor para identificar niveles de tolerancia. El crecimiento radical de las especies menos afectadas bajo condiciones de suelo ácido fueron Acacia mangium, Eucalyptus grandis y Peltophorum dubium mientras que las más afecadas fueron Enterolobium contortisiliquum, Melia azedarach y Leucaena sp.; contrario a lo que indica la literatura, las especies más tolerantes al Al absorbieron más N en forma de NO3. El encalado y la acidez del suelo: El encalado consiste en la aplicación masiva de sales básicas con el objeto de neutralizar la acidez del suelo. Los productos que se utilizan como alcalinizantes o correctivos de la acidez del suelo son principalmente carbonatos, óxidos, hidróxidos y silicatos de Ca y/o Mg. Debido a su diferente naturaleza química, estos materiales presentan una capacidad de neutralización variable. La acción neutralizante de los materiales de encalado no se debe en forma directa al Ca y el Mg, sino a las bases químicas a las cuales están ligados estos cationes: CO3-2, OH-, y SiO3-2. Los cationes reemplazan a los iones ácidos de las posiciones intercambiables y los ponen en solución; además las sales básicas se disocian y generan cationes y OH-. Posteriormente los iones ácidos en solución pueden entrar en contacto con la cal y el agua del suelo. Los OH- generados por los carbonatos, hidróxidos y silicatos son los que neutralizan la acidez del suelo al propiciar la precipitación del Al como Al(OH)3 y la formación de agua. Las principales reacciones del encalado en el suelo se incluyen en la Figura 4; de la misma se deduce que el Ca no interviene en la neutralización de la acidez, si no más bien
169 es el anión CO3? 2 el que al hidrolizarse produce iones OH? que neutralizan los iones H+ provenientes de la hidrólisis del Al y precipitan al mismo Al. Suelo ácido
Arcilla
Al +3 Ca +2 Mg +2 K+ Al +3
?
Al +3 + H2O ?
AlOH+2 + H+
Material encalante CaCO3 + H2O ?
Ca+2 + HCO3? + OH?
Reacción de encalado
Arcilla
Al +3 Ca +2 Mg +2 + 3CaCO3 + 3H2O ? K +1 Al +3
Arcilla
K+1 Ca+2 Mg+2 +2Al(OH)3? + 3CO2? + H2O Ca+2 Ca+2
Figura 4. Reacciones de encalado de suelos ácidos (adaptado de Tisdale et al. 1993).
El proceso inverso también puede ocurrir, debido a que los iones básicos como Ca, Mg y K pueden ser removidos del suelo por la absorción de las plantas o la lixiviación, siendo reemplazados por Al3+. A medida que ocurre este proceso, se incrementa la actividad del H+ y se reduce el pH del suelo. La acidificación progresiva del suelo es favorecida cuando se utilizan dosis altas de fertilizantes nitrogenados amoniacales. Estimación de la dosis de cal para neutralizar la acidez del suelo: Las siguientes fórmulas para calcular la necesidad de cal para neutralizar la acidez del suelo se basan en el principio de linealidad entre la cantidad de producto neutralizante aplicado y la disminución del Al intercambiable del suelo. El criterio práctico que domina en la actualidad es utilizar una dosis de cal que reduzca la saturación de acidez del suelo a un nivel que sea tolerable para la especie (Cuadro 3), de acuerdo con alguna de las siguientes fórmulas. 1. Cochrane, Salinas y Sánchez (1980): Esta fórmula contempla la neutralización de un determinado % de saturación de acidez en relación con la CICE del suelo, multiplicado por una constante que cubre los factores que limitan la eficiencia de la reacción química, a saber, calidad del material encalante, reacciones paralelas en el suelo y condiciones climáticas: t CaCO3 ha-1 =
1.8 (Al - RAS) (C I C E) 100
Donde: Al = % de saturación de acidez existente en el suelo; RAS = % de saturación de acidez deseado (Cuadro 1) y CICE = Capacidad de intercambio catiónico efectiva.
170 2. van Raij (1991): El principio de esta fórmula es exactamente el mismo que el del caso anterior, sólo que expresado en términos de saturación de bases en lugar de acidez, con la ventaja que incluye el factor f, que se refiere a la calidad del material encalante. t CaCO3 ha-1 =
(V1 - V2) (C I C E) 100
xf
Donde: V1 = % de saturación de bases deseado; V2 = % de saturación de bases que presenta el suelo, CICE = Capacidad de intercambio catiónico efectiva, f = 100/PRNT y PRNT= Poder Relativo de Neutralización Total = (Equivalente Químico x Eficiencia Granulométrica)/100 3. Fórmula modificada: En esta fórmula se combinan los criterios prácticos de las dos anteriores. Se expresa en términos de % de saturación de acidez y se incluye el factor f de calidad del material encalante. Al realizar esto, la constante se disminuye a 1.5 pues quedan menos factores de eficiencia de la neutralización sin contemplar. Dentro de las reacciones paralelas que se incluyen en esta constante están, la neutralización del Al no intercambiable, las correcciones de peso/volumen que pueden ser necesarias para ajustar el encalado a una profundidad de incorporación de 15 cm (Yost et al. 1991), y para neutralizar los nuevos puntos de carga negativa generados en muchos coloides en medios básicos al ionizar sus OH- terminales. t CaCO3 ha-1 =
1.5 (Al - RAS) (C I C E) 100
xf
4. Recomendaciones de Encalado en NuMaSS 2.0: Smyth y Osmond (2003), consideran el uso de una fórmula para calcular la necesidad de material encalante, la cual se basa en el principio del modelo discontinuo lineal, es decir, dos líneas de diferente pendiente, debido a que la neutralización de la acidez cercana a la capa doble difusa es más difícil que la que ocurre lejos de las superficies coloidales. De esta manera, cuando el nivel crítico de saturación de Al (AlC) para el cultivo es mayor a 20%, se utiliza la fórmula CaCO3 (t ha-1) = F [Al - (AlC x CICE / 100)] Donde el valor F = 2.5 si la CICE de arcilla es menor a 4.5 cmol (+) l-1 y F = 1.3 si CICE de arcilla es mayor a 4.5 cmol (+) l-1. Cuando el nivel crítico de saturación de Al (AlC) es menor al 20%, se emplea la fórmula CaCO3 (t ha-1) = F [Al - (20 x CICE / 100)] + 7.5 [(19 - AlC) x CICE/100] 5. Requerimientos de encalado por el método del contenido de acidez intercambiable: procedimiento desarrollado por Kamprath (1970), que consiste en neutralizar toda la acidez intercambiable que tiene el suelo, sin considerar el grado de tolerancia de la planta a la acidez. Se utiliza un factor de encalado que varía entre 1.5 y 3, de acuerdo con el contenido de materia orgánica del suelo. Para suelos con niveles de materia orgánica moderados o bajos (< 10%), el factor es 1.5 o 2. Este método puede ser útil
171 para especies muy susceptibles a la acidez, o en suelos donde el % de saturación de acidez es muy bajo ( 60
Abertura de mallas (mm) > 2.36 2.36 - 0.85 0.85 - 0.42 0.85 - 0.25 < 0.25
Eficiencia relativa (%) 0 20 40 60 100
Los materiales que son retenidos en tamiz de 8 son inefectivos. Los que pasan este tamiz pero se retienen en tamiz 20 son 20% efectivos pero reaccionan muy poco. Los que pasan el tamiz 20 pero se retienen en el tamiz 60, son 60% efectivos y pueden reaccionar en un período de 10-18 meses, y todos los que pasan este último tamiz tienen 100% de efectividad y reaccionan entre 3 y 6 meses. La cal que pasa por un tamiz 80 es muy fina y puede reaccionar en 1-3 meses. La condición ideal es que el 100% del material pase por una malla 8 y 70-80% pase por una malla 60. Los requisitos mínimos de calidad en Brasil son los siguientes: 95% de la cal debe pasar por una malla 10, 70% del material debe pasar por malla 20, y al menos el 50% del material debe pasar por malla 60 (Alcarde 1992). 4. Poder Relativo de Neutralización Total (PRNT): Para valorar en forma conjunta la pureza química y la fineza, se utiliza un índice de eficiencia del material de encalado conocido como PRNT. Se obtiene multiplicando la Eficiencia Granulométrica por el Equivalente Químico: PRNT =
%EG x %EQ
100
El PRNT indica el % de Equivalente Químico o Poder de Neutralización de la cal que es capaz de reaccionar en un lapso de 3 meses bajo condiciones adecuadas de humedad en el suelo. Por ejemplo, un material con EQ=90%, y EG=80%, tendrá un PRNT= (90 x 80)/100=72%. Esto quiere decir que el 72% del material reaccionará en un plazo de 3 meses y el restante 18% (90-72=18), reaccionará posteriormente. A mayor valor del PRNT, más reactivo es el material de encalado por lo que para el café se recomienda que la cal empleada tenga al menos un PRNT de 75% (Malavolta 1993). Al conocer este índice es posible ajustar la dosis de cal a emplear de acuerdo con su grado de calidad. Un material con 50% de PRNT será la mitad de efectivo que otro con uno de 100%. Además, el valor de PRNT permite seleccionar la cal de acuerdo con su costo por unidad de PRNT: Costo por unidad de PRNT =
Costo por saco o TM de material
PRNT del material
Método y época de aplicación: El método óptimo de aplicación es incorporar la cal en los primeros 15-20 cm de suelo, utilizando el arado o la rastra. De esta forma se logra la mezcla del material con la capa del suelo donde se concentran las raíces de la mayoría de los árboles. Sin embargo, esto no puede siempre lograrse debido al costo que representa o a que la plantación está ya establecida, por lo que la cal se aplica entonces en la superficie. Si la cal va a ser incorporada con arado, ésta debe distribuirse en forma
174 uniforme en todo el terreno o en la faja donde se sembrarán los árboles, donde se concentrarán las raíces. En vista que la cal requiere de humedad para que reaccione, la época más apropiada para aplicarla es al inicio de las lluvias o un poco antes. Sin embargo, no existen limitaciones en cuanto a la época de aplicación siempre que haya humedad en el suelo y que no coincida con una fertilización al suelo. Una vez aplicada la cal, se debe esperar un tiempo prudencial de 1 mes, para que reaccione antes de añadir el fertilizante. El contacto directo de la cal con fertilizantes nitrogenados amoniacales en la superficie del suelo puede favorecer la formación de carbonato de amonio, el cual a su vez se transforma en amoníaco y se pierde el N por volatilización. También el contacto con fertilizantes fosfatados causa pérdidas del elemento por formación de fosfatos de Ca insolubles. Efecto residual de la cal: El efecto residual de la cal depende de su velocidad de reacción o reactividad en el suelo. Entre los factores que intervienen en este proceso se pueden citar: 1. Condiciones de clima y suelo: La alta temperatura y humedad, así como un valor alto de la acidez, favorecen la reacción de la cal. Por tal motivo, los materiales de encalado son más reactivos en zonas tropicales que en sitios fríos o templados. En suelos con pendientes muy fuertes, la cal aplicada superficialmente puede perderse por escorrentía y erosión. Se ha demostrado que la lixiviación de Ca y/o Mg proveniente de la cal, es alta en suelos de texturas livianas y alta capacidad de infiltración. Los suelos ácidos de textura arenosa deben ser encalados con mayor frecuencia que los arcillosos. 2. Naturaleza química del material: Los productos que forman bases fuertes como los óxidos e hidróxidos reaccionan más rápido, pero su efecto residual no es muy prolongado debido a que el Ca y/o Mg pueden ser lixiviados con el tiempo en climas muy lluviosos. Las bases débiles como los carbonatos, son de reacción más lenta y de mayor efecto residual. 3. Tamaño de partícula: Los materiales más finos reaccionan mucho más rápido que los gruesos, y su efecto residual es menor. Los materiales muy finos pueden presentar pérdidas significativas por la acción de viento, además de mostrar aglutinación y adherencia de sus partículas, lo que dificulta su acción y distribución (Chaves 1993a). La cal retenida en mallas 20 y 40 puede reaccionar en un plazo que oscila entre 1 y 3 años, dependiendo de las condiciones climáticas. El material retenido en malla 10 no tiene efecto sobre la acidez del suelo. 4. Tipo de plantación: En plantaciones de ciclo muy corto, como eucalipto, es preferible el uso de materiales de rápida reacción y alta fineza tales como los óxidos e hidróxidos de Ca. En plantaciones forestales de ciclo medio a largo (teca, melina) se puede utilizar cales con un efecto residual más prolongado (con un poco de material más grueso). 5. Intensidad de manejo: Los terrenos intensamente cultivados y fertilizados con nitrógeno, son más susceptibles a acidificarse rápidamente. Se ha demostrado que en suelos ácidos como los Andisoles y Ultisoles, el abonamiento intensivo con fuentes amoniacales como sulfato de amonio, nitrato de amonio y urea, pueden incrementar los problemas de acidez a mediano plazo si no se toman medidas oportunas de corrección.
175 Los fertilizantes nitrogenados amoniacales dejan efecto residual ácido como consecuencia de la nitrificación del NH4+ por las bacterias del suelo. 6. Dosis: Dosis muy bajas o que subestiman el contenido de acidez intercambiable del suelo no reducen la acidez de forma cuantificable y su efecto residual es casi nulo. En tal situación el análisis de suelos es la mejor herramienta para calcular la dosis de cal adecuada. Algunos suelos pueden presentar un nivel de acidez intercambiable bajo, pero ser deficientes en Ca. En este caso, la aplicación de la cal es la forma más económica de suplir Ca como fertilizante, y el uso de una fórmula para calcular la dosis resulta innecesario, siendo más práctico agregar una cantidad moderada de cal (0.5-1 ton/ha) como fuente de Ca.
6. Respuesta de las plantaciones forestales al encalado Algunos autores (Gonçalves, Demattê y Couto 1990; Zech y Drechsel 1991), han encontrado que el pH medido en los primeros 20 cm de suelo en CaCl2 (que estima la acidez total del suelo), correlaciona bien con valores de índice de sitio para eucalipto y teca, no así el valor de pH estimado en agua. Además de la acidificación del suelo inducida por actividades antropogénicas mal realizadas (por ejemplo, abuso de uso de fertilizantes con efecto residual ácido), la acidificación natural de los suelos ocurre por efecto de una meteorización intensa del ecosistema en zonas muy lluviosas y calientes como grandes extensiones del bosque tropical húmedo en suelos que clasifican normalmente como Ultisoles y Oxisoles. Al proceso natural de acidificación del suelo puede sumarse el que causan las especies arbóreas leguminosas como las de los género Erythrina (Imback et al.1989) o Alnus (Sharma 1993) y en este proceso ocurre una pérdida de Ca y Mg del sistema por efecto de ión acompañante, para lograr el equilibrio de carga en el sistema debido al exceso de N-NO3 fijado y liberado por las leguminosas. Si se utiliza el enfoque de evitar el problema de la acidez del suelo, encontrando árboles que se adapten a esta condición (Tilki y Fisher 1998; Montagnini 2000), se menciona que las coníferas de clima templado son especies calcífugas (especies que en presencia de una cantidad excesiva de cal sufren de desordenes fisiológicos poco conocidos y que reducen fuertemente su producción) y que prefieren ambientes con suelos ácidos (Bonneau 1978). En regiones tropicales, el contenido foliar de Al en árboles normalmente se encuentra entre 20-100 ppm con base en peso seco, aunque se menciona que algunos árboles pertenecientes a las familias Vochysiaceae, Rubiaceae, Symplocaceae y Melastomataceae son especies acumuladoras de Al (Sarmiento 1984). Notables son los casos de Vochysia ferruginea y Acisanthera uniflora, especies que logran acumular 22.400 y 20.200 mg kg-1 de Al, respectivamente (Pérez et al. 1993; Sarmiento 1984) y tolerar grandes cantidades de Al intercambiable en el suelo, debido a que una vez que lo absorben lo depositan en las vacuolas de la hoja, sin dejar que este elemento llegue a los puntos de crecimiento activo. Con este tipo de árboles y arbustos, la respuesta al encalado no es significativa, al igual que sucede con otras especies como Hyeronima alchorneoides y Calophyllum brasiliense (Cuadro 6); para el caso de la especie Virola koschny, la adición de cal es negativa pues reduce en forma significativa su altura y diámetro durante el primer año de crecimiento. En otras ocasiones ocurre que no se encuentra respuesta a la adición de cal en suelos ácidos, como sucedió en el caso de Terminalia amazonia a adiciones bajas de cal (100-150 g/m2) en Ultisoles de Costa Rica (Calvo, Arias y Sibaja 1995), lo cual puede deberse a varios factores, entre ellos, a
176 que la dosis de cal fuera insuficiente, que la especie fuera tolerante a la acidez o que el grado de acidez del suelo no fuera suficiente como para afectar el crecimiento de los árboles en forma significativa. Cuadro 6. Respuesta de Vochysia ferruginea, Virola koschnyi, Hyeronima alchorneoides y Calophyllum brasiliense, especies del bosque húmedo tropical, a la aplicación de cal en el primer año de crecimiento en La Selva, Costa Rica. Dosis cal (g árbol-1)
0 150
V. ferruginea
V. koschnyi
H. alchorneoides
Alt. Diám. tallo Alt. Diám. tallo Alt. (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) 69 15 106 a 21 a 204 56 10 100 a 18 a 207
C. brasiliense
Diám. tallo Alt. (cm) (cm) 41 116 41 115
Diám. tallo (cm) 12 12
300
59
10
89 b
15 b
222
44
115
11
450
73
14
78 b
14 b
194
43
109
11
Algunas especies que crecen naturalmente en suelos derivados de materiales calcáreos o en suelos aluviales fértiles, en particular en regiones de clima tropical húmedo-seco, no crecen bien en suelos ácidos de regiones tropicales húmedas a perhúmedas, como es el caso de la teca, la melina, el laurel y el pochote. En el Cuadro 7, se muestra la respuesta que tienen la Gmelina arborea y la Cordia alliodora al encalado y la fertilización en suelos distróficos de la amazonía boliviana. Una de las posibles razones del porqué la melina no prosperó en la zona de Buenos Aires, Costa Rica, es el hecho de que se sembró mayormente en suelos ácidos arcillosos (Ultisoles), sin corregir por el problema de la acidez del suelo. Cuadro 7. Respuesta de Gmelina arborea y Cordia alliodora a la aplicación de 200 g de cal y 150 g de 1515-15/árbol a la siembra (tomado de Delgadillo, Aldunate y Alvarado 1991).
Especie
18
Gmelina (con) Gmelina (sin) Cordia (con) Cordia (sin)
4.9a 2.4b 1.7 bc 1.0c
Edad de la plantación (meses) 23 18 23 Altura (m) Diámetro tallo (cm) 7.8a 6.1a 8.5a 5.5b 2.3b 7.8a 2.8c 1.0c 1.6b 2.2c 0.4c 1.8b
Valores con la misma letra dentro de una columna no difieren significativamente según prueba Duncan al 1% de probabilidad.
En el Capítulo 8 se describe el comportamiento del crecimiento de la teca en suelos con pH inferior a 6, notándose que con un 3 % de saturación de Al el incremento medio anual de la altura de los árboles se reduce en un 20 % y si se considera un valor de saturación de Al del 5 %, el incremento en altura de los árboles se reduce en un 50 %. En adición, la acidez del suelo disminuye el grado de infección por hongos micorrízicos en teca y otras especies, lo que puede redundar en un mal crecimiento de las plantaciones sembradas sobre suelos ácidos del trópico húmedo. En el Capítulo 10, se discuten los hallazgos de Neves et al. (1982) y de Novais et al. (1979), quienes encontraron que la tolerancia a la acidez del suelo en el género Eucalyptus es E. urophylla > E. paniculata > E. grandis > E. clöeziana, así como la respuesta de E. grandis a la adición de fertilizante y cal.
177
7. Sobreencalado Se entiende por sobreencalado, la utilización de dosis mayores de cal de las necesarias para neutralizar el Al intercambiable. Aunque en el pasado se creía que dosis de encalado mayores de 2-3 t ha-1 podían asociarse con este tipo de problemas, actualmente se conoce que los suelos tropicales ácidos pueden recibir dosis de 5 a 10 ton ha-1, sin causar un deterioro de sus propiedades químicas y físicas. Esto por cuanto los suelos ácidos de los trópicos presentan una alta capacidad buffer que resiste los cambios fuertes de pH aún con dosis altas de cal. El efecto de sobreencalado ha ocurrido cuando por desconocimiento de las particularidades de los suelos tropicales se ha imitado las prácticas de encalado realizadas en la zona templada que suponen corregir los problemas de acidez llevando los suelos hasta la neutralidad mediante la aplicación de cal. Como los suelos tropicales son esencialmente sistemas de óxidos, sistemas alofánicos o sistemas de aluminosilicatos laminares con revestimientos de óxidos, estas prácticas no funcionan, debido a la presencia de extensos mecanismos buffer (o reguladores) que impiden cambios progresivos en el pH. En estos suelos, después de que se ha neutralizado la acidez debida a Al (pH 5.5) se requieren cantidades exorbitantes de cal para hacer variar el pH en una unidad. Las consecuencias del sobreencalado son: ? ?
?
reducción del rendimiento por afectarse otras funciones del suelo y de la planta disminución de la disponibilidad de algunos nutrimentos: P: debido a que se favorece la formación de fosfatos insolubles de Ca B: las condiciones básicas favorecen el fenómeno de adsorción de B en suelos con capacidad de sorción de aniones. Zn: disminuye su solubilidad cuando sus pH se acercan a niveles 6-7. Mn: en pH superiores a 6.2 el Mn tiende a precipitar en presencia de óxidos de Fe y Al. deterioro de la estructura. Al subir el pH, el Fe se transforma, y su efecto agregante disminuye, por lo tanto se forman agregados más pequeños, que reducen las tasas de infiltración y pueden favorecer la erosión. Esto también puede deberse a un aumento de la actividad microbiana que degrada los agentes cementantes de tipo orgánico.
En términos prácticos, la posibilidad de lograr un sobreencalado en plantaciones forestales está limitada por el hecho de que por justificaciones económicas normalmente no se utilizan dosis altas de cal en estos suelos. Sin embargo, cuando se encala sólo el área de rodaja de los árboles hay que tener cuidado para no sobrestimar la dosis de cal, y la cantidad de cal a aplicar debe ser cuantificada en función del área útil a encalar.
8. Uso de yeso El yeso puede utilizarse para mejorar suelos ácidos e infértiles, como un corrector de la acidez del subsuelo, del encostramiento superficial y como fuente de Ca y S y disminuye el nivel de Al intercambiable, su actividad, y su saturación en el complejo de intercambio del suelo (van Raij 1988; Shaimberg et al. 1989; Chaves 1991; Sumner 1993; Zapata 2003). La aplicación de yeso al suelo permite mejorar las condiciones nutricionales del subsuelo, lo que favorece el desarrollo de las raíces y por ende del
178 aprovechamiento del agua y nutrimentos del suelo; como beneficios colaterales se da una reducción en la escorrentía superficial y la erosión (Souza et al. 1992). Fuentes: El yeso se obtiene de yacimientos o depósitos naturales de evaporitas sedimentarias (Shainberg et al. 1989). Además, el yeso agrícola o sulfato de Ca dihidratado (CaSO4.2H2O) es un subproducto de la industria del ácido fosfórico, el cual es necesario para la fabricación de fertilizantes fosfatados como triple superfosfato y fosfatos de amonio. La roca fosfórica (apatita) es atacada con ácido sulfúrico para producir ácido fosfórico y yeso como subproducto: Ca3(PO4) + H2SO4 ? 2H3PO4 + 3CaSO4 El fosfoyeso es un subproducto de la fabricación industrial por vía húmeda, en donde el ácido sulfúrico reacciona con la fluorapatita de acuerdo a la siguiente reacción (Zapata 2003): Ca10(PO4)6F2 + 10H2SO4 +20H2O ? 10CaSO4.2H2O + 6H3PO4 + 2HF Reacciones: La aplicación de yeso a los suelos no cambia su pH en un rango mayor de 0.3 unidades, pero si causa una disminución importante de la toxicidad de Al, elemento que precipita como jurbanita, basaluminita, y alunita (Pavan y Bingham 1982; Sposito 1989; Zapata 2003), como se muestra en las siguientes ecuaciones: Al+3 + SO4-2 +6 H2O ? AlOHSO4 + H+
(Jurbanita)
4Al+3 + SO4-2 +15 H2O ? Al4(OH)10SO4.5H2O + 5H+
(Basaluminita)
K+ + 3Al+3 + 2SO4-2 +6 H2O ? KAl3(OH)6(SO4)2 + 2H+ (Alunita) Los sulfatos de Al de las ecuaciones anteriores son compuestos de muy baja solubilidad por lo que el efecto detrimental del Al disminuye; los iones H+ que se forman, si no son neutralizados, son los causantes de la reducción del pH en 0.3 unidades. La formación de alunita podría además causar una disminución del K+ intercambiable, efecto negativo a considerar en suelos de muy baja fertilidad (Sposito 1989). De acuerdo con van Raij (1998), la aplicación de yeso puede reducir la saturación de Al al aumentar la saturación de Ca. Por ejemplo, si el suelo tiene una suma de bases (Ca+Mg+K) de 2 cmol(+)l-1 y 2 cmol(+)l-1 de Al, la saturación de Al sería del 50 %; de manera que si la suma de bases aumenta a 4 cmol(+)l-1, la saturación de Al se reduciría 33%. Este efecto, es reconocido como dilución del Al intercambiable y no como una reducción de la acidez debida al Al. Además, en suelos de carga variable la liberación de iones OH- por iones SO4-2 absorbidos en las aristas de oxihidróxidos de Fe y Al permite formar formas no tóxicas de Al (AlOH+2 y Al(OH)2+), proceso reconocido como autoencalamiento (Zapata 2003). A pesar de su poca solubilidad en agua, el yeso puede reaccionar a corto plazo en el suelo y constituir una fuente de Ca y S para las plantas. Su composición varía de 17 a 20% Ca y de 14 a 18% de S. La acción del yeso se produce a través de la saturación del complejo de cambio con Ca, que desplaza cationes a la solución del suelo y parte del mismo Ca, los cuales están sujetos a ser lixiviados por el agua de infiltración. El SO4-2
179 también sufre reacciones de intercambio y adsorción y es susceptible a lixiviarse, arrastrando consigo a los cationes desplazados a la solución del suelo, hacia los horizontes subsuperficiales mediante la formación de pares iónicos neutros como CaSO4, MgSO4 y K2SO4. Esta lixiviación puede mejorar la fertilidad del subsuelo, enriqueciéndolo con Ca, Mg, K y S, y estimulando un crecimiento más profundo de las raíces. Con ello las plantas son menos perjudicadas por déficit de humedad (Alcarde 1988). Dosis: El cálculo de la necesidad de yeso no es fácil debido a la dificultad de estimar los efectos de autoencalamiento, de dilución del Al intercambiable y la precipitación de sales de sulfato de Al, anteriormente mencionadas. Sin embargo, en Brasil se han desarrollado algunos criterios para hacer recomendaciones de yeso (Malavolta 1993), que se presentan a continuación: ? ? ?
Se recomienda el uso del yeso cuando el análisis de suelo realizado en el subsuelo (21-40 cm de profundidad) muestra 20% de saturación de Al Cálculo de las necesidades de yeso: t ha-1 de yeso = (0.6 x CICE - Ca)x2.5 t ha-1 de yeso = (Al - 0.2 x CICE)x2.5
?
No es conveniente aplicar más de 2 t ha-1 de yeso, aún cuando el uso de las fórmulas anteriores indiquen una dosis mayor
Otro criterio mencionado por Vitti et al. (1996), establece recomendaciones de yeso con base en la clase de textura del suelo: ? ? ? ?
Suelos arenosos (60% de arcilla):
0.5 t ha-1 1.0 t ha-1 1.5 t ha-1 2.0 t ha-1
Si el suelo necesita ser encalado, se recomienda aplicar primero la cal e incorporarla, antes de agregar el yeso. La aplicación conjunta de yeso y cal ayuda a reducir los problemas de acidez en el subsuelo, en un período de tiempo menor al que se logra con la aplicación exclusiva de cal. La aplicación simultánea de yeso y cal se puede hacer mediante la mezcla física de ambos materiales directamente en la finca, o a través de un proceso industrial. Normalmente, la proporción de la mezcla es de 70 a 75% de carbonato de Ca o cal dolomita, y de 25 a 30% de yeso, lo que permite la aplicación de las dos enmiendas en una sola operación. No es conveniente utilizar dosis excesivas de yeso en suelos ácidos bajos en Ca y Mg, debido a que se puede incrementar la lixiviación de bases y disminuir la fertilidad de los suelos.
180
8. Nutrición y Fertilización de Acacia mangium Willd. Jaime Raigosa y Yorleny Badilla Resumen El capítulo incluye datos de Indonesia y Panamá, y aunque existe mayor información en la literatura esta no se considera por su difícil acceso. En general los trabajos en Indonesia están orientados al balance de nutrimentos por lo que otra información como requerimientos nutricionales, síntomas de deficiencia foliar, fertilización en vivero, al transplante y de mantenimiento de la plantación se menciona. En el caso de Panamá los estudios se enfocan a la respuesta a la fertilización y el encalado
1. Introducción Acacia mangium fue descrita en 1806 por Carl Ludwig von Willdenow y su nombre se deriva del Griego akakia = planta espinosa (específicamente Acacia arabica) y del Latín mangium montanum, que significa árbol semejante a los mangles de Indonesia. El género Acacia pertenece a la familia Leguminoceae-Mimosaceae y es originario de Australia, Papúa Nueva Guinea y el este de Indonesia, incluyendo las islas Molucas. Posteriormente, la A. mangium se introdujo en Sri Lanka, China Popular, Tailandia, Malasia, Nepal, Filipinas, Brasil, Puerto Rico y en 1979 en América Central con fines de investigación, y en un ámbito mayor solo a partir de 1984. La especie se conoce como acacia, mangium, hickory wattle y black wattle, es de crecimiento rápido bajo condiciones de bosque húmedo y muy húmedo tropical, sobretodo en las zonas más bajas y de topografía plana, entre otros (CATIE 1992).
181 La madera de la acacia se puede utilizar en la fabricación de muebles, gabinetes, pisos y torneado de piezas. También se puede utilizar para plywood, contrachapados, pulpa, “chips”, postes para cercas, leña y carbón. Dentro de los usos no maderables de la especie se puede incluir la producción de miel, adhesivos y como árbol ornamental y de sombra para bordes de carretera y otros usos urbanos. También los árboles siempreverdes se utilizan para sombra y cobertura del suelo, sus hojas como fuente forrajera (Francis 2002).
2. Escogencia del sitio En Australia, A. mangium ocurre solo en la parte norte de Queensland, donde tiene una distribución muy limitada en las tierras bajas tropicales entre las latitudes 8-18o S y desde el nivel del mar hasta los 300 m de elevación. La especie crece en los trópicos húmedos (1500 a 3500 mm año-1) con período seco corto y donde las temperaturas medias anuales varían de 12 a 34ºC (Sánchez 1994). La acacia desarrolla bien en terrenos planos de costa, en un ámbito de suelos diversos que incluye los suelos moderadamente ácidos, desde arcillosos hasta arenosos aluviales, compactados, poco profundos y bajos en P disponible, aunque se requiere un mínimo de 100 µmol P para maximizar la nodulación (Ribet y Drevon 1996); sin embargo, no soporta salinidad en el suelo (Martínez 1987, Sánchez 1994). Acacia mangium ha llegado a ser la especie mayormente plantada en las tierras bajas húmedas tropicales de Asia debido a su rapidez de crecimiento y tolerancia a los suelos infértiles ácidos.
3. Preparación del terreno de la plantación La tierra para plantaciones de acacia se prepara en forma rústica (pequeña escala) o con maquinaria (en plantaciones comerciales). En el primer caso, solo se desmonta el terreno o se hace una ronda alrededor de las plántulas empleando un machete, sembrando el árbol en el medio con la ayuda de un palín; cuando se mecaniza, normalmente se utilizan terrenos dedicados a ganadería, los cuales se destoconan, se aran y de ser necesario se subsuelan, controlando las malezas con productos preemergentes. Aguilar (1994) no encontró respuesta en altura ni diámetro en plantaciones de acacia al subsolado, al preparar un Typic Tropohumults de Panamá con una densidad aparente de 1.35 y 1.52 Mg m3 en el suelo y subsuelo, respectivamente.
4. Absorción de nutrimentos En el Cuadro 1, se presenta la concentración de nutrimentos en diferentes tejidos de A. mangium en plantaciones de diferente edad; se nota que la variación del contenido en cada tipo de tejido es poca en función de la edad. Al multiplicar la concentración por la biomasa de cada componente se obtiene la cantidad total de nutrimentos absorbida, como se presenta en el Cuadro 2; como la biomasa aumenta con la edad la cantidad total absorbida se eleva con la misma.
182 Cuadro 1. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa asociados a plantaciones de A. mangium en regiones tropicales (adaptado de Mackensen 1999). Componente
Fuste
Corteza
Hojas
Ramas
Edad (años) 9 5-7 3.6-3.8 9 5-7 3.6-3.8 5-7 5 3.6-3.8 6 5-7 5
C 49.8
51.4 47.2 47.1
45.9
N (%) 0.12 0.12 0.24 1.03 1.10 1.32 2.51 2.99-3.42 3.13 2.14-2.35 0.33 0.56-0.77
P
S
0.02
0.10
0.10 0.15
0.20 0.62
0.36 1.16 1.63 0.30 1.30 2.10 0.1-1.1
Na
K Ca Mg Mn Al mg g-1 materia seca 0.24 0.39 0.65 0.07 0.01 0.55 0.16 0.68 0.16 2.5 0.80 0.30 0.30 4.11 10.55 0.41 0.06 0.01 3.84 10.13 0.52 0.65 10.50 0.93 0.35 21.73 5.97 2.09 0.32 1.58 0.64 0.11 15.2 4.50 1.10 4.00 3.3-4.7 1.8-1.9 0.2-0.3 3.48 2.63 0.63 0.04 1.35 0.23 0.16 0.05
Cuadro 2. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa asociados a plantaciones de A. mangium en regiones tropicales (adaptado Blair et al. 1988; Siregar et al. 1998; Negi et al. 1995). Edad años 1
9
Componente Hojas Tronco Total Hojas Frutos Ramas y ramitas Fuste Corteza Total
Peso seco t ha-1
3.96 0.96 23.44 105.12 12.88 146.36
N
P
2.00 0.68 2.68 22.76 5.92 6420 161.89 41.35 296.13
0.11 0.12 0.23 2.81 1.58 9.08 38.90 7.60 59.96
K kg ha-1 0.67 0.61 0.13 11.24 6.84 36.68 216.55 23.91 295.23
Ca 1.07 0.69 1.76
Mg
Na
0.30 0.19 0.30
5. Reciclaje de nutrimentos Saharjo y Watanabe (2000) mencionan que en una plantación de A mangium de 5 años de edad con una densidad de 1100 árboles por hectárea en Indonesia, se producen 5994 kg ha-1 año-1de residuos, de los cuales el 72 % son hojas que se depositan sobre el suelo principalmente durante la época seca, lo que provoca un reciclaje de nutrimentos fuerte, así como un mayor riesgo de quemas en las plantaciones. Según Mackensen (1999, 2003), citado por Patzek y Pimentel (2005), se estima que la cantidad de nutrimentos exportados como fuste con corteza de A. mangium de una plantación de 8 años, con una producción de 300 m3 ha-1 es significativa y alcanza a 296, 3.9, 107, 234, y 14.4 kg ha-1 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente. El reciclaje máximo de nutrimentos que se puede estimar en la cosecha, calculando lo aportado por las ramas y las hojas, se puede observar es de 196.9, 1.7, 45.9, 45.9, 100.3, 6.2 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente. Otros autores (Norisada et al. 2005) encontraron en suelos arenosos degradados de la Península de Malaya que los contenidos de C y N en suelos bajo plantaciones 4 años de esta especie no aumentaron significativamente.
183
6. Niveles de deficiencia foliar Es un árbol de crecimiento rápido siempre verde con filodios que le sirven como hojas y que en Centroamérica florece en mayo y produce semillas maduras de febrero a abril. Por esta razón, se recomienda realizar el análisis foliar tomando las hojuelas medias de hojas del tercio superior de la copa de árboles fuera de esta época; estas hojuelas, provenientes de al menos 5-10 árboles, consisten de 10-20 pares de sub-hojuelas (Brunck 1987). Como la variación de la concentración de nutrimentos con la edad con el tejido foliar es mínima, Boardman et al. (1997) presenta datos de concentraciones deficiente, adecuada y tóxica para A. mangium (Cuadro 3). En la Figura 1 se muestra la deficiencia de K. Cuadro 3. Interpretación de niveles foliares de nutrimentos en plantaciones juveniles de A. mangium en Malasia (adaptado de Boardman et al. 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1) B (mg kg-1)
Deficiente
Tóxico >0.5
Figura 1. Síntomas de deficiencia de K en plántulas de A. mangium (tomado de Australian Center for Internacional Agricultural Research 2000).
184
7. Fertilización en vivero Se ha encontrado que la fertilización de plántulas de acacia en vivero es positiva. Bajo estas condiciones, el P es el elemento más importante en promover el crecimiento inicial y además mejora la absorción de N y K. La adición de fertilizantes de liberación lenta y de estiércol de vacunos en relación 3:1 (suelo/estiércol) es muy beneficiosa, mientras que la adición de N-P es mejor que la adición de N-P-K y N-K (Paul y Hossain 1996). En un ensayo realizado en suelos ácidos (pH 4.7) de Venezuela, Pérez, Clavero y Rass (1998) encontraron que la fertilización de plántulas de acacia con NPK-Mo produjo los mejores resultados en cuanto a variables de crecimiento a los 3 meses después de aplicados los tratamientos (Cuadro 4). Cuadro 4. Producción de materia seca de plántulas de Acacia mangium bajo diferentes tratamientos de fertilización a los 3 meses de edad (tomado de Pérez, Clavero y Rass 1998). Tratamiento Relación Peso seco (g planta-1) NPK (mg planta-1) biomasa aérea/raíz Hojas Tallos Raíces Testigo 0.70a 0.20a 1.20a 3.50a 45-30-20-1* 2.22b 0.67b 1.62b 3.31a 45-20-30-4000** 1.66c 0.28a 1.10a 5.93b 45-30-20 2.24b 0.35c 2.69c 6.40c 90-60-40 2.97b 0.58d 2.48d 5.12d 45-30-0 1.82c 0.32c 0.70e 5.69b 45-0-20 1.70c 0.33c 1.78f 5.15d 0-30-20 2.60b 0.40e 2.85c 6.50c 45-0-0 1.69c 0.45f 2.36d 3.76ª 0-30-0 0.64a 0.30c 1.58b 2.13e 0-0-20 0.99a 0.45f 1.18a 2.20e abcdef Valores con letra diferente en cada columna difieren significativamente entre si. * El último valor corresponde al Mo adicionado. ** El último valor corresponde al Ca adicionado.
La producción de plántulas de A. mangium en sistemas aeropónicos e inoculadas con micorrizas arbusculares (Endorize®), es otra forma de producir material de siembra en grandes proporciones, ya que en relación a las plántulas producidas utilizando suelo como sustrato, se puede mejorar la altura, el peso seco del tallo, el peso seco de la raíz, el área foliar y los contenidos de P y clorofila en las hojas de las mismas (MartinLaurent et al. 1999), como puede observarse en el Cuadro 5.
Cuadro 5. Efecto del medio de cultivo y la micorrización en el crecimiento y desarrollo de A. mangium (adaptado de Martin-Laurent et al. 1999). Variables estimadas Altura planta (cm) Peso seco tallo (g planta-1) Peso seco raíz (g planta-1) Área foliar (cm2) Contenido P (g P-1peso seco raíz) Contenido clorofila (µmol m2)
Crecimiento en suelo Testigo Endorize® 17.1 23.0 0.70 1.20 0.05 0.11 35.5 78.3 0.13 0.21 410.5 475.0
Crecimiento aeropónico Testigo Endorize® 31.2 42.0 1.40 2.13 0.31 0.52 115.5 164.2 0.18 0.30 456.5 562.4
185
8. Fertilización de mantenimiento de la plantación En un ensayo de 5 años de duración, Sánchez (1994) comparó el efecto de la siembra de 3 sistemas de cultivo en callejones, en plantaciones de A. mangium en suelos ácidos y arcillosos de Panamá, clasificados como Typic Plintudults, finos, mezclados e isohipertérmicos. El crecimiento en altura y diámetro de los árboles fue significativamente menor cuando los árboles se asociaron con una secuencia de cultivos que incluía 1) árboles asociados con rotaciones arroz, frijol vigna y 2 años consecutivos de B. humidicola, 2) árboles asociados con gandul, mucuna, y 2 años consecutivos de B. humidicola y 3) árboles asociados con frijol vigna y 3 años consecutivos de Brachiaria humidicola (Cuadro 6). Cuadro 6. Efecto de la rotación de cultivos en callejones sobre el crecimiento de A. mangium en Ultisoles de Panamá (adaptado de Sánchez 1994). Tratamiento* 1 2 3 6.74 A 6.85 A 5.82 B 10.84 A 9.65 B 7.81 C
Variable Altura (m) Diámetro altura pecho (cm) *
1 = árboles asociados con rotaciones arroz, frijol vigna y 2 años consecutivos de B. humidicola; 2 = árboles asociados con gandul, mucuna y 2 años consecutivos de B. humidicola y 3 = árboles asociados con frijol vigna y 3 años consecutivos de B. humidicola. Los tratamientos con la misma letra en las filas no difieren significativamente entre si (p < 0.001).
En Ultisoles de Panamá, Ocaña (1994) encontró que A. mangium responde a la aplicación de P, fuera que el elemento se adicionara a plantaciones especiadas a 2 x 6 m o a 2 x 2 m (Figura 2), efecto que se vio beneficiado cuando además se adicionó cal en conjunto con el P. Bajo estas condiciones, aparentemente la adición de 110 g triple superfosfato por árbol es suficiente para maximizar el crecimiento inicial de la especie. 3,0
Altura (m)
2,6 2,2 1,8 2
Y = 1,6087 + 0,0137X - 0,00005 X
1,4
2
R = 0,66 1,0 0
25
50
75
100
125
150
175
-1
Triple superfosfato (g árbol )
Figura 2. Altura de árboles de A. mangium al año de la adición de triple superfosfato en Ultisoles de Panamá (adaptado de Ocaña 1994).
186
9. Pérdida de nutrimentos por erosión, lavado y quemas Mackensen et al. (2003) citados por Patzek y Pimentel (2005) han estimado las pérdidas de nutrimentos del suelo por erosión, lavado y quemas, tomando en cuenta la tasa mínima de erosión de 50 ton ha-1 de 3.8 milímetros del suelo superficial por hectárea, para la cosecha de una plantación de A. mangium de 8 años. En el Cuadro 7 se muestra que la pérdida de nutrimentos del suelo es mayor por quemas y mínima por erosión en este tipo de plantaciones, y los elementos se pierden en el orden N>K>Ca>Mg>P para los suelos estudiados en la India. Cuadro 7. Pérdida de nutrimentos estimada del suelo por lixiviación, en una plantación de A. mangium de 8 años (adaptado de Mackensen et al. 2003, citados por Patzek y Pimentel 2005). Pérdidas por Erosión Lavado Quemas
Total
N
113.4 214.1 596.0
77 94 369
P K kg ha-1 7.4 4 0.1 100 3.0 131
Ca
Mg
20 9 71
5 11 22
En el Cuadro 8 se puede ver la cantidad los nutrimentos que se exportan por la cosecha y por lavado. Comparado con los nutrimentos que se pierden por erosión, con una tasa de 4 milímetros de suelo por año para plantaciones forestales. Cuadro 8. Pérdida de nutrimentos totales en una plantación de 8 años de A. mangium (adaptado de Mackensen et al. 2003 citados por Patzek y Pimentel 2005). Valor Real Calculado
Unidades kg ha-1 kg ha-1 año-1 kg ha-1 kg ha-1 año-1
N 836 104 1412 176
P 14 1.8 70 9
K 342 43 372 46
Ca 334 42 484 60
Mg 53 7 90 11
10. Corrección de la acidez del suelo El género Acacia se reconoce porque sus especies tienen un comportamiento excelente cuando se utilizan en progrmas de reforestación en suelos infértiles y ácidos. En un estudio comparando 11 especies de Acacia en un Ustic Haplohumults bien drreando, arcilloso, oxídico e isohipertérmico de Hawai, Cole et al. (1996) encontraron que las mejores especies para este sitio fueron A. mangium, A. crassicarpa y A. cincinnata, tanto bajo condiciones de suelo naturales (pH 4.74, Ca, Mg y Al 0.54, 0.31y 2.76 cmol (+) kg1 , respectivamente y saturación de Al 74%), que cuando el suelo se encaló y fertilizó (pH 5.60, Ca, Mg y Al 6.61, 0.57 y 0.29 cmol (+) kg-1, respectivamente y saturación de Al 5). Aunque la especie tolera una acidez del suelo moderada, condiciones extremas de acidez afectan negativamente su sobrevivencia, mencionándose que en Costa Rica y Panamá ocurre muerte regresiva de los árboles después del tercer año de plantada, atribuible a este problema (Sánchez 1994). En Ultisoles ácidos y arcillosos de Panamá (pH 5.0 y 83% de saturación de aluminio), Aguilar (1994) encontró respuesta a la adición de cal a la siembra de plantaciones de A. mangium, efecto que duró hasta los 6 meses después de la adición de 1.45 t CaCO3 ha-1. El autor menciona que el efecto fue significativo en
187 cuanto a la variable altura y no así sobre la variable diámetro (Cuadro 9); se recomienda adicionar cantidades de cal más elevadas y más periódicas a la plantación. Cuadro 9. Efecto de la adición de 1.45 t CaCO3 ha-1 a la siembra de A.mangium sobre las varibles altura y diámetro en Ultisoles de Panamá (adaptado de Aguilar 1994). Variable Altura ( m)
Diámetro altura pecho (cm)
.
Edad plantación (meses) 6 12 18 26 12 26
Sin adición de cal
Con adición de cal
1.50 3.08 4.70 6.24 2.8 5.8
1.80 3.45 5.36 7.16 3.2 6.9
188
9. Nutrición y Fertilización de Alnus acuminata (H.B.K.) O. Kuntze Manuel Segura, Marlon Salazar, Álvaro Castillo y Alfredo Alvarado Resumen La especie crece en forma natural en una gran extensión del trópico Americano de montaña y no ha sido estudiada en profundidad en cuanto a los aspectos de nutrición y fertilización se refiere, excepto por lo realizado en Costa Rica y en menor extensión en Colombia. La adaptación de la especie a condiciones edáficas es alta, por lo que se he encontrado poca respuesta a la fertilización en los pocos estudios encontrados. Debe investigarse más en aspectos como el reciclaje de nutrimentos, los requerimientos y los síntomas de deficiencia nutricional.
Extracción de jaúl (Alnus acuminata) en el proyecto de recuperación de la cuenca del Río Virilla, Costa Rica
189
1. Introducción El jaúl (Alnus acuminata), es una especie perteneciente a la familia Betulaceae, también conocida como aliso, cerezo y chaquito en Colombia, palo de lana en Guatemala, aliso, lambrán, ramrám, rambrash y nuayoo en Perú y aile, ilete y aliso en México. El género Alnus tiene una amplia distribución en Europa, Asia y América; en este último continente se encuentran más de 30 especies que se distribuyen desde México hasta Argentina (Alfaro et al. 1993). La madera se utiliza para la fabricación de ataúdes, cajas para el transporte de hortalizas, hormas de zapatos, palos de escoba, fósforos, pulpa para papel, carbón, papelería, leña y muebles de corte recto (Camacho y Murillo 1986). Debido a su sistema radical lateral, extendido y al crecimiento acelerado de los árboles, se comporta muy bien en suelos de ladera, donde se utiliza para controlar la erosión, restaurar y repoblar áreas muy deterioradas y sostener los cortes de caminos (Tarrant y Trappe 1971; CATIE 1984; Cervantes y Rodríguez 1992; Budowski y Russo 1997).
2. Escogencia del sitio El jaúl, es una de las especies principales para la reforestación de áreas comprendidas entre los 1500 y 2600 m de elevación, temperatura media anual entre 12 y 20° C y una precipitación media anual entre 1500 y 2500 mm, con una estación seca menor a los 4 meses. Horn y Rodgers (1997), basados en análisis de polen colectado en sedimentos lacustres de Costa Rica, sugieren que el límite inferior de crecimiento de la especie podría ser de 610 msnm y Nieto et al. (1998) lo consideran como una especie que crece bien en Ecuador aún a 3050 msnm. Los vientos fuertes afectan negativamente el crecimiento y la calidad de la madera del jaúl, por lo que la especie crece mejor en las partes depresionales de las laderas, donde se protege del viento y encuentra mayor disponibilidad de humedad en el suelo. Las especies de Alnus generalmente crecen en ambientes considerados como de baja fertilidad y de estrés, tales como condiciones climáticas extremas o áreas disturbadas periódicamente (orillas de lagos y ríos, terrenos sometidos a deslizamientos frecuentes, etc.), los cuales a menudo tienen pH bajo, baja capacidad tampón y deficiencias de N y P (Grime 1992). Esta especie presenta un buen desarrollo en suelos bien drenados, franco arcillosos, de origen aluvial o volcánico, aunque también crece en suelos pobres y pedregosos; su desarrollo se ve severamente disminuido en lugares con aguas estancadas o superficiales (Muñoz 1998). Según Sánchez (1985) y Muñoz (1988), el jaúl crece bien en un rango amplio de características edáficas, incluyendo las siguientes: pH (agua) 4.7-6.4, capacidad de intercambio de cationes 0.4-18.7 cmol (+) 100 g-1 suelo, materia orgánica 0.6-28.1%, Mg intercambiable 0.1-6.5 cmol (+) 100 g-1 suelo, Na intercambiable 0.2-8.8 cmol (+) 100 g-1 suelo, N 0.01-1.5% y relación C/N 1.4-38.9. El crecimiento esperado de la especie en función de la edad de la plantación, en sitios malos, medios y altos y en Andisoles de Costa Rica, según Camacho y Murillo (1986), se incluye en el Cuadro 1, en el cual se nota que el incremento medio anual disminuye con la edad, indiferentemente de la calidad del sitio. En condiciones andinas del Ecuador (a 3050 msnm), la especie logró alcanzar alturas de 0.66, 2.80, 4.26 y 5.41 m y
190 diámetros de 1.5, 2.7, 4.9 y 6.7 cm a los 3, 4, 5 y 6 años de crecimiento (Nieto et al. 1998) Cuadro 1. Calidad de sitio en función del incremento medio anual en altura de los árboles dominantes de jaúl (A. acuminata spp. arguta) en Costa Rica (tomado de Camacho y Murillo 1986). Índice de sitio IS15 Crecimiento bajo
IS20 Crecimiento medio
IS25 Crecimiento alto
Edad (años) 2a4 5 a 10 11 a 20 2a4 5 a 10 11 a 20 2a4 5 a 10 11 a 20
Incremento altura (m año-1) 3.2-2.3 2.0-1.2 1.1-0.6 4.2-3.1 2.7-1.6 1.5-0.9 5.3-3.9 3.4-2.0 1.8-1.1
3. Preparación del terreno de la plantación En Costa Rica, para hacer la plantación, se marca el terreno y en los sitios donde se ubican los árboles se hace una rodaja en forma mecánica y química empleando Round up, Ally o Fusilade, dependiendo del tipo de vegetación y empleando WK o NP7 como adherentes. Se aplican 30-40 g de una fórmula completa de fertilizante, tal como 10-3012, 12-24-12, o 12.4-37.4-12.4.
4. Fijación biológica de nitrógeno El jaúl posee un mecanismo eficiente de fijación biológica de N con el género Frankia (Álvarez 1956), por lo que la especie requiere fertilizarse poco con este elemento (Cuadro 2). La fertilización del jaúl con N al trasplante, estimula el desarrollo de los nódulos y la fijación de N, siempre y cuando se eviten altas concentraciones de este elemento en el suelo (Ritter 1989). Bajo condiciones de invernadero, las plántulas de A. acuminata que recibieron 25, 50 y 100 ppm N aumentaron el crecimiento y el número de hojas, no así la longitud de las raíces, las cuales en el mejor de los casos, mantuvieron un tamaño similar al tratamiento testigo (Rondón y Hernández 1995). Se requiere más estudios que tomen en cuenta los contenidos nutricionales en el suelo y en el tejido foliar, para determinar con más agudeza las tazas de aumento de macro y micro nutrimentos en los suelos de las plantaciones de jaúl (Carlson y Dawson 1985). Cuadro 2. Concentración de N total en hojas, nódulos y raíces en plantaciones de A. acuminata de 1 a 10 años de edad en Andisoles de Costa Rica (tomado de Álvarez 1956).
Tejido
1
2
3
4
Hojas Nódulos Raíces
3,19 2,64 n.d
3,25 1,99 0,82
2,73 1,91 0,65
3,28 2,06 0,89
Edad (años) 5 6 7 8 N total (%) 3,08 2,85 n.d 2,73 2,21 2,46 n.d 1,78 1,12 0,78 0,76 0,88
9
10
n.d 2,11 0,64
n.d 1,93 0,70
Rango
Prom.
2,73-3,28 1,78-2,64 0,64-1,12
3,02 2,12 1,03
La asociación micorrízica es benéfica, sobre todo cuando el jaúl crece sobre suelos ácidos y relativamente bajos en fósforo (Russo 1995, Budowski y Russo 1997); cuando los suelos son deficientes en P, se inhibe la efectividad de la nodulación y se retarda el
191 proceso de fijación biológica, lo cual provoca plantas débiles deficientes de N y P, con poco crecimiento vegetativo y baja capacidad de producción (Gardner et al. 1984). Bajo estas condiciones, la aplicación de P incrementa la nodulación y el peso promedio de los nódulos (Russo 1989, Michelsen y Rosendahl 1990) y cuando el contenido de P se encuentra por encima del nivel crítico, el peso promedio de los nódulos es mayor al encontrado en suelos donde el contenido de P es deficiente (Echandi 1994). Lo apuntado implica que un adecuado suplemento de fosfatos es esencial para la fijación biológica de N, tal como encontraron Chung y Kim (1965), en suelos degradados de Corea del Sur con Alnus hirsuta, donde no solo lograron incrementar el número de nódulos, sino también el número de ramas, la altura, el diámetro y el volumen de madera al aplicar 2.76 y 5.52 g de P2O5 por planta, sin que la adición de N o K tuvieran ningún efecto. En el Cuadro 3, puede observarse la respuesta a la aplicación de N-P en suelos de Ecuador deficientes en fósforo, después de 18 meses de establecida la plantación (Añazco 1996). Cuadro 3. Respuesta del jaúl a la aplicación de 50 g de 18-46-0 a los 18 meses de establecida la plantación (tomado de Añazco 1996). Parámetro Biomasa de hojas (kg ha-1) Diámetro (cm) Altura total (m)
Sin fertilizante 83.7 1.6 1.33
Con fertilizante 110.4 20.3 1.57
Diferencia (%) 32 23 18
La adición de niveles crecientes de P como fertilizante a árboles de A. acuminata plantados en Typic Udivitrands y Entic Udivitrands de Costa Rica, no mostró diferencias en el peso seco de la biomasa de nódulos, ni en el número de nódulos activos y muertos (Cuadro 4). Sin embargo, al eliminar el efecto de sitio se observó un aumento en el número de nódulos activos con la adición de 61 g de P2O5 por árbol; el número de nódulos activos y muertos disminuyó con la edad de la plantación y la biomasa de nódulos fue alta en las plantaciones evaluadas, lo que constituye una fuente importante de material vegetal orgánico y de nutrimentos. El número de nódulos activos osciló entre 102 y 1959 cuando el diámetro de los árboles variaba entre 4 y 12 cm (2 y 3 años); sin embargo, el número de nódulos disminuyó entre 31 y 596 cuando el diámetro de los árboles oscilaba alrededor de 12 y 19 cm (4 y 5 años). Finalmente, cuando los árboles alcanzaron un diámetro entre 17 y 24 cm (7 y 8 años), el número de nódulos estaba entre 6 y 174.
192 Cuadro 4. Masa total, número de nódulos activos y muertos por árbol en árboles de jaúl en función de los tratamientos y entre tiempo de evaluación en plantaciones de A. acuminata de 2, 4 y 7 años de edad inicial. Tratamiento g P2O5 por árbol 0 61 122 183 244 Promedio Pr > F 0 61 122 183 244 Promedio Pr > F 0 61 122 183 244 Promedio Pr > F
Masa (g)* 1 2
Nódulos vivos* 1 2
LANDELINA (2 años) 45.41 52.80 440 1009 53.15 55.63 383 700 33.38 62.23 303 679 23,.6 67.46 457 1155 29.81 97.21 387 972 37.04 67.07 394 903 0.98 0.60 0.60 0.27 VISTA DE MAR (4 años) 56.71 73.96 40 226 49.53 61.54 62 363 37.42 61.49 51 225 56.20 94.92 49 135 79.85 45.68 67 240 55.94 67.52 54 238 0.92 0.40 0.99 0.93 MATINILLA (7 años) 32.63 24.35 37 57 68.05 52.64 51 122 114.08 40.54 37 82 73.54 15.45 39 45 79.80 43.96 55 73 73.62 35.39 44 76 0.55 0.58 0.99 0.99
Nódulos muertos* 1 2 36 15 18 7 12 18 0.11
23 41 57 30 48 40 0.09
8 5 6 7 5 6 0.99
18 15 10 24 10 15 0.78
7 6 8 4 1 5 0.97
5 18 17 5 14 12 072
5. Absorción de nutrimentos En la Figura 1 se presenta la cantidad de nutrimentos absorbidos por plantaciones de A. acuminata de 2, 4 y 7 años de edad; aunque el mayor contenido de elementos se encuentra en las hojas y disminuye hacia las ramitas, ramas y tronco, debido al mayor peso de la madera del tronco, el total de nutrimentos acumulados en este tipo de tejido es mayor que en otros componentes de la biomasa aérea (Segura et al. 2005). La concentración de los nutrimentos estudiados en los diferentes tejidos del árbol de jaúl, varió muy ligeramente con la edad de la plantación y las diferencias entre árboles de edades entre 2 y 7 años no fueron estadísticamente significativas. Sin embargo, se observó una tendencia de disminución de Mn (p = 0.036). El hecho de que no se encontraran diferencias entre plantaciones de 2, 4 y 7 años, no excluye el que se presentaran variaciones en períodos de meses asociadas a cambios fenológicos que ocurren durante el año. La concentración de N, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Zn, Mn y B en todas los tejidos tiene poca variación con la edad de la plantación (ausencia de la interacción componente x edad (p=0.18). Esta condición se da cuando los niveles de los diferentes elementos en el suelo logran satisfacer la demanda de los árboles de jaúl. La tendencia a disminuir de la concentración de Mn con la edad de la plantación no ha sido observada con anterioridad para A. acuminata y solo se menciona de un hecho similar en el caso de
193 la concentración de N y P en la especie A. nepalensis (Sharma et al. 2002). El análisis de regresión lineal permitió observar que la concentración promedio del Mn sumando los valores parciales encontrados para hojas, ramillas, ramas y tronco, tiende a disminuir en forma lineal (p = 0.054) con el aumento del diámetro de los árboles. Este fenómeno puede ser causa de un efecto de dilución de este elemento al aumentar el tamaño de los árboles aunado a la baja concentración del mismo en los suelos de las plantaciones estudiadas. Mills y Jones (1996) mencionan que el ámbito de los niveles críticos de este nutrimento en el tejido foliar es de 130 a 1014 mg kg-1 muy por encima de la concentración foliar encontrada en A. acuminata (37-86 mg kg-1). La concentración de todos los elementos varía en función del tipo de tejido comparado (p = 0.001). Este comportamiento se debe a que los diferentes tejidos del árbol analizados, tienen funciones diferentes; las hojas y ramas secundarias son tejidos de crecimiento activo, mientras que las ramas y los troncos, tienen concentraciones más bajas pues estos órganos actúan como estructuras de reserva y sostén, acumulando compuestos a base de C (p.e. lignina, celulosa, etc.), entre los cuales se “diluyen” los demás elementos (Mills y Jones 1996). Las concentraciones de N, P, Mg y S de A. acuminata disminuyen en el orden: hojas > ramas secundarias > ramas principales > tallos; un resultado similar encontraron Sharma (1993) y Sharma et al. (2002), con la concentración promedio de N y P en las diferentes fracciones de A. nepalensis. La concentración de K, Cu y Mn disminuyó en un orden similar al anterior, excepto para ramas principales y tallos, los cuales tenían una concentración similar.
R secundarias R principales Tallos Total
4 Edad (años)
79%
Total
60% 40% 20%
17% 4%
0% 4 Edad (años)
7
100%
R secundarias
Incremento
80% N (%)
R principales Tallos Total
73%
Total
60% 40% 20%
16%
11%
0% 2
P (kg/ha)
Incremento
80%
2
Hojas
350 300 250 200 150 100 50 0
100%
7
4 Edad (años)
7
2
4 Edad (años)
100%
Hojas
70 60 50 40 30 20 10 0
80%
R principales Tallos Total
7
84%
Incremento
R secundarias
P (%)
N (kg/ha)
2
Total
60% 40% 20%
10%
6%
0% 2
Ca (kg/ha)
Biomasa aérea (%)
Hojas
70 60 50 40 30 20 10 0
4 Edad (años)
7
Hojas
200
R secundarias
7
Incremento
80%
R principales Tallos
100
4 Edad (años)
100%
250
150
2
Ca (%)
Biomasa aérea (t/ha)
194
Total
50
40% 20%
0
73%
Total
60% 21% 6%
0% 2
4 Edad (años)
7
2
4 Edad (años)
7
Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos en plantaciones de jaúl de diferente edad en Costa Rica: Biomasa aérea, Nitrógeno, Fósforo y Calcio (confeccionada con datos de Segura et al. 2005).
100%
35
Hojas
30 25
R secundarias
Incremento 80%
R principales
20
Mg (%)
Mg (kg/ha)
195
Tallos
15
Total
10 5
40% 12%
8%
0%
2
4 Edad (años)
7
Hojas
200
R secundarias
Tallos Total
40% 17% 8%
0%
0 2
4
2
7
4
Edad (años) 100%
14
Hojas
12
R secundarias
80%
R principales
60%
10 8
Incremento
Tallos
6
Total
4
7
Edad (años)
S (%)
S (kg/ha)
74%
Total
60%
20%
50
0
70%
Total
40% 20%
2
15%
14%
0%
2
4 Edad (años)
7
Hojas
4
Ramitas
Incremento 80%
Ramas Tallos
2
4 Edad (años)
7
100%
5
3
2
Fe (%)
Fe (kg/ha)
7
Incremento 80%
R principales
100
4 Edad (años)
100%
250
150
2
K (%)
K (kg/ha)
60%
20%
0
80%
Total
Total
1
77%
Total
60% 40% 18%
20% 6%
0
0%
2
4 Edad (años)
7
2
4 Edad (años)
Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos… ..cont: Magnesio, Potasio, Azufre y Hierro.
7
100%
600
Hojas
500
R secundarias
400
R principales
300
Tallos
200
Total
Incremento 80%
Cu (%)
Cu (g/ha)
196
0
40% 17% 8%
0%
2
4 Edad (años)
7
Hojas
2000
R secundarias
Incremento 80%
R principales Tallos
1000
4 Edad (años)
Total
40% 20%
0
0%
13%
7%
500
Hojas
400
R secundarias R principales
300
Tallos Total
7
2
7
Incremento 80%
200
Total
60% 45% 40%
30%
25%
100
20%
0
0%
2
400 350 300 250 200 150 100 50 0
4 Edad (años)
7
2
4 Edad (años)
7
100%
Hojas
Incremento
R secundarias R principales
80%
B (%)
B (g/ha)
4 Edad (años)
100%
Mn (%)
Mn (g/ha)
4 Edad (años)
80%
Total
60%
500
2
7
100%
2500
1500
2
Zn (%)
Zn (g/ha)
60%
20%
100
74%
Total
Tallos Total
73%
Total
60% 40% 20%
17% 10%
0%
2
4 Edad (años)
7
2
4 Edad (años)
Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos… ..cont: Cobre, Zinc, Manganeso y Boro.
7
197
6. Niveles de deficiencia foliar Varios factores afectan la concentración foliar de los árboles, entre ellos la posición de las hojas en el dosel, la iluminación del tejido a muestrear, la edad de la plantación, la clase diamétrica, la época del año, entre otros. Varios de estos factores fueron investigados en plantaciones de jaúl en Costa Rica (Segura et al. 2006a, b, c), quienes encontraron que la edad de la plantación entre 2 y 7 años no afecta la concentración de nutrimentos, excepto en el caso del Mn cuya concentración disminuye con la edad (Cuadro 5). La concentración foliar de Mg, Fe, Zn, Mn, Cu y B fue mayor durante la época seca que durante la época lluviosa (p < 0.037), mientras que los contenidos foliares de N (p = 0.0001) y P (p = 0.0002) fueron más elevados durante la época lluviosa y no se observó variación alguna en las concentraciones foliares de Ca, K y S debidas al efecto de la época de muestreo (p > 0.082), lo que se debe a un efecto de dilución durante esta época lluviosa, cuando aumenta el metabolismo de los árboles, los cuales crecen y aumentan sus estructuras de almacenamiento con respecto a la época seca. Los mayores contenidos foliares de N y P observados durante la época lluviosa concuerdan con lo encontrado por Rodríguez et al. (1984) y Dawson et al. (1980) con en A. glutinosa, quienes atribuyen el hecho a una mayor actividad en los nódulos de Frankia durante la estación lluviosa, con lo que aumenta la fijación y translocación de N y por asocio de P (Cervantes y Rodríguez 1992). Por lo expuesto, se recomienda tomar muestras foliares una vez que la época de lluvias se estabilice, lo que representaría mejor la condición de crecimiento del árbol. Cuadro 5. Efecto de la edad y la precipitación pluvial sobre la concentración foliar de A. acuminata en Costa Rica (tomado de Segura et al. 2006).
Edad
N
P
Ca
años
Mg
K
S
Fe
Cu
2.58 2.64 2.36 2.53 0.21
0.20 0.18 0.22 0.20 0.50
0.56 0.56 0.53 0.55 0.68
0.22 0.14 0.19 0.18 0.35
3 5 8 Promedio Pr >F
3.27 3.22 3.26 3.25 0.92
0.27 0.27 0.29 0.28 0.29
0.48 0.62 0.52 0.54 0.56
0.18 0.14 0.19 0.17 0.76
Mn
B
mg kg-1
%
2 4 7 Promedio Pr >F
Zn
Época seca 0.94 0.15 1.08 0.14 1.04 0.13 1.02 0.14 0.47 0.25 Época lluviosa 1.07 0.14 1.02 0.11 1.00 0.14 1.03 0.13 0.23 0.03
114 160 136 137 0.62
25 21 21 22 0.20
53 45 54 51 0.74
86 31 37 51 0.05
19 15 11 15 0.09
87 89 84 87 0.85
16 17 21 18 0.08
34 34 25 31 0.19
42 39 26 36 0.20
20 15 18 18 0.19
En el Cuadro 6, se muestra el efecto de la posición de la hoja en la rama (edad fisiológica de la hoja) en la concentración de varios elementos, cuando se toman muestras en ramas a la sombra o iluminadas (Segura et al. 2006). En general, los elementos móviles se concentran más en las hojas jóvenes, sean estas las número 1 y 2 en las ramas a partir del ápice, o las iluminadas que ocupan una posición más alta en la copa y por ende se consideran más recientes en su formación; estos elementos se destacan con color amarillo en el Cuadro 6. Para el caso de los elementos inmóviles
198 (color verde en el Cuadro 6), ocurre todo lo contrario y otros elementos de movilidad variable no presentan ninguna tendencia definida. De esta manera, si se toman muestras foliares que incluyan las dos últimas hojas recientemente formadas en ramas iluminadas, se podría diagnosticar con mayor certeza las condiciones nutricionales del jaúl en cuanto a N, P, K, Mg, S, B y Al, siendo necesario muestrear por separado hojas viejas para detectar deficiencias de Ca y Fe. En adición, cuando se toman muestras foliares de ramas sombreadas (muchas atacadas por plagas y enfermedades y en menos cantidad), el número de hojas disminuye sustancialmente con relación al valor encontrado en hojas sanas encontradas ramas iluminadas (50 vs. 150, relación 3:1), lo que incide en la velocidad de muestreo y en la condición del árbol porque el método de muestreo es destructivo. Cuadro 6. Efecto de la posición del follaje en la copa, de la hoja en la rama y de la clase diamétrica sobre la concentración foliar (Coeficiente de variación) en árboles de jaúl en Costa Rica (tomado de Segura et al. 2006). Posición hoja desde el ápice Elemento Primera Segunda Tercera Promedio Ramas sombreadas N% 3.70 3.74 3.66 3.70 P% 0.38 0.31 0.32 0.30 K% 1.56 1.37 1.09 1.34 Mg % 0.21 0.21 0.22 0.21 S% 0.21 0.21 0.20 0.21 Ca % 0.46 0.51 0.62 0.53 Fe mg kg-1 89 88 73 83 Mn mg kg-1 33 39 46 39 B mg kg-1 19 19 17 18 Al mg kg-1 23 20 35 26 Zn mg kg-1 47 36 32 39 Cu mg kg-1 27 21 18 22 Ramas iluminadas N% 4.15 4.05 3.74 3.98 P% 0.45 0.34 0.23 0.34 K% 1.65 1.49 1.21 1.45 Mg % 0.20 0.20 0.21 0.20 S% 0.23 0.23 0.21 0.22 Ca % 0.29 0.36 0.50 0.38 Fe mg kg-1 78 72 78 76 Mn mg kg-1 26 31 44 34 B mg kg-1 17 17 19 17 Al mg kg-1 19 28 28 25 Zn mg kg-1 57 42 35 45 Cu mg kg-1 33 27 21 27
Los contenidos de N, P, Ca, Mg, K, S, Fe, Zn y B se mantienen dentro del ámbito de los niveles críticos determinados para otras especies de Alnus (Rodríguez et al. 1984; Sharma 1993; Mills y Jones 1996). Sin embargo, se observó que el contenido foliar de Mn, tanto en la época seca como en la lluviosa, se encuentra en concentraciones por debajo de los niveles de referencia (130-1114 mg kg-1) y el Cu en las dos épocas evaluadas se encuentra por encima de los niveles críticos (3-10 mg kg-1) encontrados por los mismos autores en otras especies del género Alnus. Los contenidos foliares obtenidos en esta investigación se consideran óptimos para el crecimiento de A. acuminata, ya que los árboles analizados, además de ser dominantes y representativos de las plantaciones, estaban plantados en sitios excelentes para el crecimiento de esta especie y no mostraban
199 síntomas de deficiencia alguna. En el Cuadro 7, se incluyen valores de concentración foliar encontrados para varias especies del género Alnus en plantaciones de crecimiento bueno a excelente; en todos los casos es notorio el elevado contenido de N foliar, resultado del mecanismo de fijación biológica con que cuenta el género. Cuadro 7. Niveles críticos foliares preliminares en A. acuminata (tomado de Segura et al. 2006). Concentración foliar Elemento
Ligeramente baja
Adecuada
Ligeramente Alta
2.20-2.81
2.82-4.07 0.17-0.35 0.93-1.39 0.34-0.61 0.15-0.27 0.19-0.25 51-133 12-79 10-30 19-40 12-21
4.08-4.38 0.36-0.48 1.40-1.87 0.62-0.89 0.28-0.34
N% P% K% Ca % Mg % S% Fe mg kg-1 Mn mg kg-1 Cu mg kg-1 Zn mg kg-1 B mg kg-1
0.76-0.92 0.24-0.33 < 0.15 0.09-0.18
5-11
134-194 80-123 31-37 41-70 22-28
Toxicidad
380-640
A nivel de campo, en las faldas del volcán Turrialba, Costa Rica, se encontró la posible toxicidad de Mn en una plantación de jaúl de 10 años de semilla procedente de Guatemala; los suelos del sitio clasifican como Typic Epiaquands, con bajos contenidos de Ca, Mg, K y P. La toxicidad se caracteriza por el desarrollo de manchas intervenales pequeñas, de color amarillo claro, que ocurren primero en las hojas más viejas y ramas más bajas del árbol, un amarillamiento de la lámina foliar intervenal y una disminución del tamaño de las hojas conforme aumenta la toxicidad, con desarrollo de áreas necróticas en los bordes de las hojas (Figura 2).
Tejido/Suelo
N
P
Ca
Mg
Análisis Foliar y de Suelos K S Fe Cu
% Hoja terminal (normal) Hoja basal (deficiente) Typic Epiaquands
3,38 2,63
0,19 0,12 mg kg -1
0,31 0,77
5
1,22
0,22 0,80 0,30 0,45 cmolc kg -1 0,51
0,13
0,16 0,14
Zn mg kg-1
Mn
B 9 8
50 73
14 14
26 37 mg kg-1
380 640
256
8
2,4
10
Figura 2. Síntomas foliares de la toxicidad de Mn en plantaciones de jaúl en las faldas del volcán Turrialba, Costa Rica. A la izquierda hoja no afectada, a la derecha hoja completamente afectada por la toxicidad.
200
7. Fertilización en vivero La semilla de A. acuminata germina a los 8 días en un sustrato de arena de río, al cual se le debe agregar una capa de 5 cm de espesor de lombricompost; el compuesto orgánico tiene como función suplir nutrimentos una vez que se termina la reserva de nutrimentos de la semilla, lo que ayuda a mantener el vigor de las plántulas. Al mes de germinada la semilla, en los viveros de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, Costa Rica se aplican multiminerales y Viva utilizando 2 ml L-1; posteriormente, el material se repica en un sustrato 3:1 de tierra:lombricompost y se vuelve a aplicar la misma fórmula en cantidad de 5 ml L-1. En viveros de Colombia, Cantillo (1992) encontró, que la adición conjunta de 15 kg N ha-1 con 30 kg P ha-1 permitió obtener los mejores crecimientos de los arbolitos, lográndose un mayor diámetro de los mismos cuando se adicionó 30 kg K ha-1, aunque con porcentajes bajos de germinación (29 %), como se muestra en el Cuadro 8. Cuadro 8. Efecto de la fertilización con N, P y K en viveros sobre la altura y el diámetro (valores promedio de cada interacción específica) de A. acuminata (tomado de Cantillo 1992). Tratamiento*
N0
N1
N2
N0 N1 N2 Altura de la plántula (cm) P0 2.05 2.68 3.35 K0 2.32 5.92 5.14 P1 2.50 5.21 6.03 K1 2.35 5.04 4.80 P2 1.98 6.63 4.60 K2 1.87 3.78 4.07 Diámetro de la plántula (cm) P0 0.084 0.104 0.137 K0 0.096 0.155 0.150 P1 0.106 0.151 0.170 K1 0.094 0.149 0.140 P2 0.078 0.160 0.117 K2 0.076 0.11 0.134 * 0 =0 kg ha-1; 1 = 15 kg ha-1; 2 = 30 kg ha-1
P0
P1
P2
K0 K1 K2
2.93 2.85 2.30
4.73 4.72 4.52
5.72 4.63 2.87
K0 K1 K2
0.129 0.115 0.080
0.137 0.141 0.150
0.137 0.127 0.090
8. Fertilización al establecimiento de la plantación En Andisoles de Costa Rica y Colombia, se acostumbra hacer una aplicación de fertilizante completo, de manera que se añaden 30-40 g por árbol al fondo del hoyo. El jaúl es un árbol capaz de fijar N atmosférico en asociación simbiótica con el actinomiceto Frankia; en adición, su sistema radical puede estar infectado por hongos endomicorrízicos formando la asociación simbiótica A. acuminata, Frankia y micorriza vesículo arbuscular. La nodulación en vivero se inicia a las seis semanas y cuando las plantas tienen entre 2.5 y 3.0 cm de altura, puede aplicarse soluciones de hasta 25 ppm N como sulfato de amonio para favorecer el crecimiento de las plántulas; la urea o el nitrato de sodio no deben aplicarse pues tienen un efecto inhibidor sobre la ondulación (Rondón y Hernández 1987). La tasa de fijación de nitrógeno atmosférico puede superar los 100 kg N ha-1 al año, cantidad equivalente a la adición de N como fertilizante al año en explotaciones forestales intensivas (Carlson y Dawson 1985, Cervantes y Rodríguez 1992). El N fijado en plantas noduladas por los actinomicetes es translocado en forma parcial hacia el resto de la planta y de esta manera retornado al suelo a través de la descomposición de residuos y de los exudados de las raíces, beneficiando a las plantas a su alrededor. Por ejemplo, en Andisoles del bosque húmedo Montano Bajo de Conocoto, Pichincha, Ecuador, Prado y Arévalo (1996) y Loayza y León (1996) encontraron que el pasto kikuyo (Pennisetum clandestinum) rindió 5.04 t ha-1 de materia verde cuando se sembró en asocio con jaúl, 5.01 con pino y 3.56 con eucalipto, lográndose un incremento de
201 peso de los animales de 537 g por día bajo jaúl, valor un 26 % más alto que cuando se sembró el pasto en asocio con pino. Con esta ventaja adaptativa, la especie produce una alta cantidad de biomasa por unidad de área, con un reducido requerimiento de fertilizantes nitrogenados y puede aumentar la productividad de sitios deficientes en N, al liberar una cierta cantidad del mismo al suelo a través de la mineralización de los residuos adicionados al ecosistema o por excreción directa de las raíces vivas y los nódulos (Gordon y Dawson 1979). El 60% del N presente en el suelo bajo Alnus rubra se estima que proviene de excrementos de microorganismos vivos presentes en la raíz (Tarrant y Trappe 1971) y en plantaciones de 2 años de A. acuminata en Colombia, se ha estimado que se da un incremento de 179 kg N ha-1 como resultado de la adición debida a la presencia de la especie (Carlson y Dawson 1985). Estudios realizados en plantaciones de diferente edad de Alnus nepalensis y A. rubra (Franklin et al. 1968, Sharma, Ambasht y Sing 1985, Sharma 1993), demostraron que la liberación de parte N fijado por estas especies, puede causar un aumento de N y P en el suelo, mientras que el contenido de Ca intercambiable y el pH disminuyeron en el tiempo y hasta una profundidad de 40 cm. El efecto de acumulación de nutrimentos y humificación de residuos, la acumulación de nitratos, el lavado de nutrimentos por efecto de ión acompañante y de la absorción de cationes por los árboles sobre el suelo puede verse en el Cuadro 9 (Sharma 1993). Para compensar por este problema, sería necesario realizar encalados del suelo cada cierto tiempo, para mantener la sostenibilidad de estos sistemas de producción. En Andisoles de Colombia, Cavelier y Santos (1999) encontraron que el pH del suelo más bajo ocurre cuando se planta jaúl, seguido de ciprés, pino, regeneración natural o eucalipto (Figura 3); los mismos autores también encontraron que la disponibilidad del P en el suelo aumenta cuando la cobertura del mismo es de jaúl (Figura 4). Cuadro 9. Contenido total de N, P disponible, K y Ca intercambiables y pH en los primeros 30 cm de suelo bajo plantaciones de Alnus spp .de diferente edad (tomado de Sharma 1993). Variable N (kg ha-1) P (kg ha-1) K (kg ha-1) Ca (kg ha-1) pH
7 12990 113 113 124 4.6
Edad de la plantación (años) 17 30 46 15115 16082 18272 117 181 212 180 151 154 197 92 82 4.3 4.1 4.7
56 18720 199 158 95 5.2
202
5,76
6 5,6 5,53
5,5 5,06
pH
5 4,7
4,5 4 3,5 3
Jaúl
Pino
Pastos/Eucalipto
Figura 3. pH del suelo en plantaciones de árboles nativos y exóticos con 26 años, en Andisoles de los Andes Centrales de Colombia (tomado de Cavelier y Santos 1999).
20 18
Fósforo (ppm)
16 14 12 10 8 6 4 2 0 Pino
Pastos
Ciprés
R. Natural Eucalipto
Jaúl
Figura 4. Concentración de P en plantaciones de árboles nativos y exóticos con 26 años, en Andisoles de los Andes Centrales de Colombia (tomado de Cavelier y Santos 1999).
Segura et al. (2006) encontraron que al adicionar 0, 61, 122, 183 y 244 g P2O5 por árbol sobre el crecimiento de árboles de jaúl en Typic Udivitrands y Entic Udivitrands de Costa Rica, los contenidos disponibles de P en el suelo aumentaron y los contenidos de Al y Fe amorfo y del pH en NaF disminuyeron con la adición de fósforo. La adición de niveles crecientes de P al suelo no produjo variaciones de la concentración foliar de ningún elemento en A. acuminata; sin embargo, con la adición de 61g P2O5 por árbol se observó aumentos leves en la concentración foliar de K y en el contenido de B foliar. La adición de P no causó diferencia alguna en el diámetro, la altura o el volumen de los árboles en ninguno de los sitios durante el transcurso del ensayo. Al calcular el incremento relativo de las variables de crecimiento, el tratamiento de 61g de P2O5 por árbol es el que mostró la mayor tasa en altura en las tres plantaciones (Figura 5).
203
% de incremento relativo
115
112
110
107
105 101
100
100
99 99
100
97
97 98 95
95
94
95
Diámetro Altura Volumen
90 85 80 0
61
122
183
244
Cantidad adicionada de P2O5 (g/árbol)
Figura 5 Incremento relativo promedio en diámetro, altura y volumen por tratamiento de plantaciones de 2, 4 y 7 años de edad inicial.
9. Corrección de acidez del suelo En un experimento diseñado para comparar el efecto de dosis y fuentes de encalado en plantaciones de jaúl en Andisoles de Costa Rica (Salazar 2006), no se encontró respuesta en ninguna de las variables de crecimiento a la adición de 0, 750, 1500, 2250 kg ha-1 de dolomita, y 1500 kg ha-1 de carbonato de calcio y yeso (Cuadro 10). Cuadro 10. Efecto de dosis y fuentes de encalado sobre las variables de crecimiento de jaúl, 24 meses después de la aplicación de los tratamientos (tomado de Salazar 2006). Tratamientos (kg ha-1) Variable Testigo 750 Dol 1500 Dol 2250 Dol 1500 Cal Finca Hospicio (4 años) DAP (cm) 10.47 A 10.47 A 11.53 A 10.30 A 9.87 A Altura (m) 11.00 A 11.07 A 12.10 A 11.07 A 10.17 A Área basal (m2) 0.01 A 0.01 A 0.01 A 0.01 A 0.01 A Volumen (m3) 0.06 A 0.06 A 0.07 A 0.06 A 0.05 A Finca Dorval (7 años) DAP (cm) 20.03 A 21.13 A 21.13 A 20.03 A 20.73 A Altura (m) 20.87 A 21.83 A 20.50 A 20.67 A 21.83 A Área basal (m2) 0.03 A 0.04 A 0.04 A 0.03 A 0.03 A Volumen (m3) 0.34 A 0.39 A 0.37 A 0.33 A 0.37 A * Letras diferentes implica diferencias estadísticas del 95%, según prueba de Tukey.
1500 Yeso 12.00 A 11.20 A 0.01 A 0.07 A 19.97 A 20.63 A 0.03 A 0.33 A
En el mismo estudio, tampoco se encontró que las dosis o fuentes de encalado afectaran significativamente la concentración foliar en las plantaciones comparadas (Cuadro 11). Además, se observó que en su mayoría todos los elementos se encuentran en un rango adecuado de concentración foliar (números en verde) y se destaca que, para ambas fincas
204 y en los seis tratamientos, la concentración de B fue ligeramente baja (números en amarillo), de acuerdo a los niveles críticos mencionados en el Cuadro 7. Cuadro 11. Efecto de dosis y fuentes de encalado sobre la concentración foliar del jaúl, 24 meses después de la aplicación de los tratamientos (tomado de Salazar 2006). Tratamiento (kg ha-1) Testigo 750 Dol 1500 Dol 2250 Dol 1500 Cal Variable Finca Hospicio (4 años) N% 3.55 A 3.68 A 3.60 A 3.54 A 3.65 A P% 0.21 A 0.25 A 0.23 A 0.23 A 0.24 A K% 1.10 A 1.19 A 1.09 A 1.22 A 1.12 A Ca % 0.63 A 0.54 A 0.52 A 0.51 A 0.56 A Mg % 0.14 A 0.15 A 0.13 A 0.15 A 0.13 A S% 0.19 A 0.19 A 0.18 A 0.18 A 0.19 A Zn mg kg-1 24 A 27 A 24 A 26 A 25 A -1 B mg kg 7A 7A 7A 7A 7A Fe mg kg-1 98 A 96 A 78 A 83 A 78 A Cu mg kg-1 18 A 21 A 19 A 20 A 19 A Mn mg kg-1 33 A 40 A 30 A 29 A 37 A Finca Dorval (7 años) N% 4.21 A 4.03 A 3.78 A 3.81 A 3.72 A P% 0.28 A 0.26 A 0.26 A 0.26 A 0.25 A K% 1.36 A 1.25 A 1.26 A 1.18 A 1.18 A Ca % 0.44 A 0.38 A 0.49 A 0.50 A 0.45 A Mg % 0.23 A 0.20 A 0.20 A 0.22 A 0.23 A S% 0.22 A 0.20 A 0.20 A 0.20 A 0.20 A Zn mg kg-1 34 A 27 A 27 A 29 A 29 A B mg kg-1 12 A 10 A 9A 9A 8A Fe mg kg-1 71 A 81 A 69 A 72 A 65 A Cu mg kg-1 25 A 20 A 20 A 21 A 20 A Mn mg kg-1 45 A 33 A 40 A 36 A 32 A * Letras diferentes implica diferencias estadísticas del 95%, según prueba de Tukey.
1500 Yeso 3.40 A 0.24 A 1.08 A 0.78 A 0.15 A 0.17 A 28 A 8A 111 A 20 A 42 A 4.07 A 0.28 A 1.38 A 0.48 A 0.22 A 0.21 A 32 A 11 A 80 A 23 A 42 A
Como era de esperarse, no se encontró respuesta a la adición de enmiendas calcáreas sobre las propiedades del suelo, excepto porque los niveles de Ca y Mg aumentaron con las dosis de dolomita aplicada (Figuras 6 y 7). A
B
5,0
5,00
set 04
4,5
mar 05
4,0
Ca (cmol(+) L-1)
may 06
4,00 3,00 2,00
Ca (cmol(+) L-1)
6,00
set 04 mar 05 may 06
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5
1,00
0,0 Testigo
0,00 testigo
750 Dol
1500 Dol
2250 Dol
1500 CaSO4 1500 CaCO3
Tratamientos (kg ha-1)
750 Dol
1500 Dol
2250 Dol
1500 CaSO4
1500 CaCO3
Tratamientos (kg ha-1)
Figura 6. Variación del contenido de Ca en el suelo de las fincas Hospicio (A) y Dorval (B), en función de las dosis y fuentes de cal adicionadas a las plantaciones de A. acuminata (Salazar 2006).
205
A
1,60
B
2,00 1,80
set 04 mar 05
1,20
may 06
1,00 0,80 0,60 0,40
set 04
Mg (cmol(+) L-1)
Mg (cmol(+) L-1)
1,40
1,60
mar 05
1,40
may 06
1,20 1,00 0,80 0,60 0,40
0,20
0,20
0,00
0,00 testigo
750 Dol
1500 Dol
2250 Dol
1500 CaSO4
Tratamientos (kg ha-1)
1500 CaCO3
Testigo
750 Dol
1500 Dol
2250 Dol
1500 CaSO4 1500 CaCO3
Tratamientos (kg ha-1)
Figura 7. Variación del contenido de Mg en el suelo de las fincas Hospicio (A) y Dorval (B), en función de las dosis y fuentes de cal adicionadas a las plantaciones de A. acuminata (Salazar 2006).
206
10. Nutrición y Fertilización de Calophyllum brasiliense Cambess. Jaime Raigosa, Alfredo Alvarado y Jorge A. Leiva Resumen Esta especie, conocida como Cedro María en Costa Rica, es ampliamente utilizada para producción de madera para muebles y de ella se conoce relativamente poco sobre su nutrición y fertilización. En particular, no se encontró información referente a requerimientos nutricionales, absorción de nutrimentos, niveles y síntomas de deficiencia foliar, respuesta a la fertilización de las plantaciones ni sobre pérdida de nutrimentos por erosión y lavado.
1. Introducción Callophyllum brasiliense pertenece a la familia Clusiaceae, la cual se encuentra en una gran extensión del Neotrópico formando parte del bosque húmedo primario en América Tropical. Su distribución natural abarca la parte central de México, las Islas Caribeñas, las tierras bajas de Bolivia y Brasil (CAB Internacional 2000). Aunque su crecimiento inicial en plantaciones es lento, es una especie con buena forma y calidad de su madera parecida a C. brasiliense (su nombre común en Costa Rica es Cedro María), haciendo que sea una especie muy apreciada en la industria de la construcción (Butterfield y Espinosa 1995). Esta especie se utiliza para reforestación, producción maderera, en cortinas rompeviento y como sombra para plantaciones de café; además, C. brasiliense produce frutos (drupas globosas) apetecidos por diversas aves, murciélagos y roedores, por lo que su utilización en proyectos de reforestación puede valorar esta característica como un servicio ambiental importante (CAB Internacional 2000, Hartshorn 1991).
2. Escogencia del sitio C. brasiliense es una especie de crecimiento lento y tolerante a la sombra (se considera como esciófita parcial). Se encuentra creciendo en suelos fuertemente meteorizados y distribuida en bosques tropicales húmedos primarios, por lo que se utiliza para la restauración de suelos degradados y ácidos (Wightman et al. 2001). En las zonas norte y sur del trópico húmedo de Costa Rica, se la encuentra formando rodales puros en suelos mal drenados o con riesgo de inundación (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992, Scarano et al. 1998). Su amplitud ambiental abarca elevaciones de 0-1200 msnm, precipitaciones anuales mayores a 1350 mm y temperaturas medias anuales entre 20 y 28 °C (CAB Internacional 2000). Se le ha visto creciendo bien en las laderas de colinas costeras en Centroamérica, en suelos pobres en P y K, así como en suelos aluviales y de manglar (Spittler 1997). A pesar de tolerar suelos con un pH de 4.8, se considera que prefiere suelos profundos, sedimentarios y aluviales (CAB Internacional 2000).
207
3. Preparación del terreno de la plantación Aunque se considera que esta especie necesita sombra para establecerse con éxito en su medio boscoso natural, la misma no tolera la competencia de gramíneas y arbustos en las etapas iniciales de crecimiento, en el caso de repastos abandonados y plantados en tierras bajas del Atlántico costarricense (Holl 1998). Por esto es recomendable mecanizar el terreno a plantar y establecer un buen control de malezas durante los primeros años de crecimiento.
4. Reciclaje de nutrimentos Datos de Byard et al. (1996), muestran que la velocidad de descomposición de residuos de C. brasiliense en suelos de tierras bajas del Atlántico de Costa Rica (Fluventic Dystropepts), fue más lenta que otras especies del trópico húmedo, logrando mineralizar de forma natural tan solo el 23 % de los mismos un año después de depositados en el suelo (Byard et al. 1996). Esto se atribuye a que las hojas de esta especie son cerosas, gruesas y contienen valores bajos de N, P y Mg (Cuadro 1). Cuadro 1. Contenido de nutrimentos en las hojas (%, p/p) de cuatro especies forestales del trópico húmedo de Costa Rica (tomado de Byard et al. 1996). Letras distintas a > b > c > d indican diferencias importantes entre especies para cada nutrimento (P < 0.05). Especies S. microstachyum C. brasiliense J. copaia V. guatemalensis
N 1.94 (0.07)a 1.09 (0.03)d 1.70 (0.20)b 1.43 (0.09)c
P 0.21 (0.01)a 0.09 (0.01)c 0.18 (0.02)ab 0.14 (0.01)bc
Ca 0.44 (0.05)bc 0.63 (0.09)b 0.35 (0.03)c 1.39 (0.14)a
Mg 0.21 (0.01)c 0.15 (0.01)d 0.32 (0.02)b 0.47 (0.05)a
K 0.90 (0.08)a 0.74 (0.06)a 0.72 (0.08)a 0.43 (0.11)b
5. Fertilización en vivero Wightman et al. (2001) encontraron que la aplicación de 10 g de 10-30-10 en diferentes tipos de recipientes con suelo y compost a nivel de invernadero no afectó el crecimiento de plántulas de C. brasiliense, excepto en cuanto al área foliar y un menor crecimiento en compost que en suelo, probablemente inducido por una deficiencia de elementos menores por inmovilización (Cuadro 2). La adición de micronutrimentos al suelo y al compost incrementó el peso total de las plántulas y el diámetro del tallo; además, la adición de NPK aumentó las concentraciones foliares de N, P, K y Ca (Cuadro 3), efecto que perduró en el campo hasta 6 meses después del trasplante. Gadea et al. (2004) no encontraron ningún efecto positivo sobre las variables altura, diámetro y número de hojas al inocular plántulas de C. brasiliense con micorrizas arbusculares.
208 Cuadro 2. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la morfología de plántulas de C. brasiliense de 140 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). DAC: Diámetro al cuello promedio; PST: Peso seco total por plántula; AF: Área foliar; LR: Longitud de raíces; ns: efecto no significativo (P>0.05). Tratamiento
Altura DAC (cm) (mm) Bolsa 500 cm3 1. Suelo 20 2.8 2. Suelo + NPK 20 2.8 3. 50% suelo +50% comp. A 18 2.6 4. 100% compost A 18 4.2 5. Bolsa 500 cm3 + suelo + micronut. 22 4.2 Otros recipientes 6. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 20 2.6 7. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 20 2.6 8. 140 cm3 recip. papel comp. A 21 2.8 9. 170 cm3 root trainer comp. A + micronut. 26 3.5 Contraste tratamientos Tecnología nueva vs. Convencional 6 vs. 1 ns ns Efecto del sustrato 1 vs. 2 ns ns 3 vs. 4 ns ns 1 vs. 4 * ns 4 vs. 2 * ns 5 vs. 1 * *** 9 vs. 4 * * Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños ns ns Bolsas de papel vs. Root trainer grandes ns ns
PST (g)
ÁF (cm2)
LR (cm)
AF/LR
1.6 1.8 1.3 1.0 2.1
103 130 81 60 123
273 240 260 177 171
0.4 0.5 0.3 0.3 0.7
1.5 1.3 1.4 1.5
108 90 98 119
280 223 225 128
0.4 0.4 0.4 1.1
ns
ns
ns
ns
ns ns * ** * ns
P =0.08 ns * ** ns ns
ns ns ns ns ns *
** ns ns ** * **
ns ns
ns ns
ns ns
ns ns
Resende et al. (1999) establecieron un experimento de fertilización en invernadero con plántulas de C. brasiliense, en el estado de Mato Grosso, en el Sur de Brasil (10° Latitud Sur, temperatura media anual: 19.4° C) aplicando dosis crecientes de P (0, 100, 250, 500 y 800 mg dm-3 de sustrato). La acidez del sustrato se corrigió con cal hasta un pH de 6,0 y sus contenidos nutricionales fueron homogeneizados en el sustrato inicial. El grupo de nueve especies analizadas, incluyó cinco especies consideradas pioneras y cuatro especies de bosque clímax en el cerrado brasileño (entre ellas C. brasiliense). Con una tendencia similar a estudios mencionados previamente, las plántulas de C. brasiliense no mostraron una respuesta inicial importante a las dosis crecientes de P, según su desarrollo de biomasa, altura y diámetro. La poca respuesta a la fertilización en vivero del C. brasiliense, puede estar relacionada a la estrategia regenerativa de la especie, considerada como de bosque clímax o esciófita parcial. La misma tiene un tamaño de semilla mayor a las especies pioneras usadas en el estudio (probablemente para reservar nutrientes en el establecimiento inicial), un crecimiento lento luego de germinar, la capacidad de establecerse bajo sombra y probablemente una sensibilidad baja a cambios favorables en los contenidos de nutrientes del suelo (Resende et al. 1999). En cambio, las especies pioneras fueron más sensibles a dosis crecientes de P, presentando un mayor desarrollo de biomasa, altura y diámetro.
209 Cuadro 3. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la concentración foliar de N, P, K, Ca y Mg de plántulas de C. brasiliense de 140 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). Tratamiento
Concentración foliar (%) N P K Ca Bolsa 500 cm3 1. Suelo 1.0 0.06 0.6 0.4 2. Suelo + NPK 1.1 0.12 1.0 0.5 3. 50% suelo +50% comp. A 1.5 0.12 1.4 0.4 4. 100% compost A 1.5 0.16 2.1 0.4 5. Bolsa 500 cm3 + suelo + micronut. 1.0 0.06 0.6 0.5 Otros recipientes 6. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 1.5 0.20 1.6 0.4 7. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 1.3 0.12 1.3 0.4 8. 140 cm3 recip. papel comp. A nd nd nd nd 9. 170 cm3 root trainer comp. A + micronut. 1.3 0.09 1.5 0.4 Contraste tratamientos Tecnología nueva vs. Convencional 6 vs. 1 *** ** ** ns Efecto del sustrato 1 vs. 2 * ** P = 0.07 * 3 vs. 4 ns ns ** ns 1 vs. 4 *** * ** * 4 vs. 2 *** ns ** ** 5 vs. 1 ns ns Ns ns 9 vs. 4 * ns ns * Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños ** * ns P = 0.06 Bolsas de papel vs. Root trainer grandes nd nd nd nd
Mg 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 nd 0.1
** ns ns ns ns ns P = 0.08 ns nd
6. Fertilización al trasplante Para estimar el efecto de la fertilización sobre el crecimiento de plántulas de C. brasiliense en terrenos degradados por utilización en ganadería del área protegida Las Tablas, Costa Rica, Holl et al. (2000) aplicaron 50 g de 10-30-10 al trasplante antes del inicio de la estación lluviosa. Los autores encontraron que seis meses después de la aplicación del fertilizante, el crecimiento de la especie era significativamente superior al del testigo (Figura 1).
210
Figura 1. Incremento en altura de plántulas con y sin fertilización de C. brasiliense, Pruus annularis y Quercus oocarpa, seis meses después de aplicado el producto en Las Tablas, Costa Rica (tomado de Holl et al. 2000).
7. Corrección de la acidez El Cedro María, es una especie adaptada a las condiciones de acidez del suelo comunes en el trópico húmedo. En un suelo Fluventic Dystropepts (pH 4.6) de La Selva, Costa Rica, Alvarado, Soto y Montagnini (1994) aplicaron niveles crecientes de cal a plántulas de C. brasiliense recién trasplantadas y dieron seguimiento por un año al efecto de la enmienda sobre la altura y el diámetro de los arbolitos. Se encontró que la adición de cal no tuvo ningún efecto sobre las variables de crecimiento evaluadas, pero sí tuvo efecto sobre las concentraciones foliares de Ca y Mn (Cuadro 4). Cuadro 4. Respuesta de C. brasiliense a la aplicación cal durante el primer año de crecimiento en La Selva, Sarapiquí, Costa Rica (adaptado de Alvarado et al. 1994 y Soto et al. 1996). * Diferencias significativas entre las dosis de cal. Variable (cm) Altura Diámetro de la base No árboles prendidos Ca Foliar (%) Mn Foliar (ppm)
0 77 12 77 0.41* 39*
Dosis de CaCO3 adicionada (g?árbol-1) 150 300 75 76 12 11 75 76 0.54 0.59 41 41
450 77 11 77 0.63 52
211
11. Nutrición y Fertilización de Cedrela odorata L. Alfredo Alvarado Resumen Esta especie es muy apreciada por la calidad de su madera, aunque se ve atacada fuertemente por Hypsipyla spp., principal causa de que no se explote más a nivel comercial. Como género, existen varias especies de Cedrela, de las cuales se conoce poco desde el punto de vista nutricional, con excepción de la descripción de deficiencias nutricionales desarrolladas para C. odorata y otros aspectos sobre escogencia del sitio, requerimientos nutricionales, niveles de deficiencia foliar y fertilización en vivero y al trasplante para esta especie. En particular, no se encuentra mayor información para la preparación de terreno para la siembra, la absorción y el reciclaje de nutrimentos, la fertilización de mantenimiento de la plantación, problemas de acidez del suelo y de pérdida de nutrimentos por erosión del suelo en plantaciones de C. odorata.
1. Introducción En América tropical se hallan unos siete géneros y unas 300 especies de Cedrela, familia Meliaceae, incluyendo la especie C. odorata. La especie C. odorata, se encuentra en México, el Caribe y Centro América (24º N – 27º S) bajo los sinónimos de C. guianensis A. Juss, C. mexicana Roem., C. mexicana var. puberula C. DC., C. velloziana Roem., C. brownii Loefl. Ex O. Ktze, C. occidentalis C. DC. & Rose, C. sintenisii C.DC., C yucatana Blake, C. montana, C. tonduzii y C. longipas Blake. Los nombres vulgares de la especie son: cedro, cedro amargo, cedro cebolla, cedro blanco, cedro colorado, cedro cóbano, cedro real, cedro húmedo, cedro hembra, spanish-cedar, cigar box-cedar, cedar, acajou rouge, culche, stinking mahogany, suren, surian, West Indian cedar, yom-hom, entre otros (Withmore y Hartshorn 1969, Webb, Reddell y Grundon 2001). Este tipo de cedro produce una madera aromática muy atractiva, valiosa, de excelente calidad, resistente a las termitas y hongos, liviana, rojiza, durable, fácil de trabajar y sin problemas de secado. Se utiliza para muebles, instrumentos musicales y contrachapados, tablilla, construcción liviana, interiores y carpintería
2. Escogencia del sitio C. odorata es muy abundante en terrenos de bajura y pies de monte del bosque húmedo, siendo reemplazado por el cedro de tierra fría o cedro rosado (C. montana) y C. lilloi, en los cerros y lomas entre 1800 y 2900 m de altura, con precipitaciones medias de 2000 mm (Cantillo 1992), o el cedro dulce (C. tonduzii), también conocido como ukur en lengua indígena cabécar, bribrí y guatuso, rum-kra en lengua brunca y rru-rruga en lengua Térraba, el cual prospera entre 1200 y 3200 m de altura, con precipitaciones entre 1000 y 2700 (Arnáez et al. 1992). La especie C. tonduzii prefiere sustratos de textura franco arenosa, ya que se ha encontrado que el crecimiento radical de hasta 5 cm antes del repique no se ve favorecido por texturas arcillosas en el sustrato (Arnáez et al. 1992). El cedro es un árbol nativo del Neotrópico que aparece como individuos esparcidos en bosques húmedos y estacionales mixtos, semi-siempre-verdes o semi-desiduos,
212 dominados por otras especies en las zonas de vida Subtropical y Tropical. La especie prefiere suelos bien drenados y aireados de fertilidad alta. En Argentina y en los países caribeños, a menudo se lo encuentra en forma natural sobre suelos arcillosos bien drenados, pero no exclusivamente, de origen calcáreo; también se lo encuentra en Costa Rica sobre suelos ácidos bien aireados derivados de rocas volcánicas desde 0 hasta 1200 msnm (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992). En Colombia, se considera que su ámbito natural de crecimiento ocurre en los bh-T, bmh-T, bh-T/bmh-T y bmh-T/bp-T, con temperaturas entre 24-30ºC, 0-1000 msnm, precipitación 2000-8000 mm y humedad relativa 60-100% (Guevara 1988). Tolera períodos secos prolongados pero no prospera bien en áreas con más de 3000 mm de precipitación o en sitios encharcados. Estudios realizados en Costa Rica, muestran que la especie crece hasta 5 veces más rápido cuando se planta en sistemas mixtos que como monocultivo, lo que se atribuye a una reducción del ataque de H. grandella y a una baja densidad de individuos por parcela (Piotto et al. 2004).
3. Requerimientos nutricionales De acuerdo con Guevara (1988), la mayoría de los estudios realizados con C. odorata coinciden en cuanto a los requerimientos edáficos de la especie y se señalan las siguientes características: fértiles ( pH 5.0-6.1, MO 2-6 %, P > 4 ppm, Al < 1 ppm, Ca > 5, Mg > 2, K 0.12-0.65, Na < 0.2, CIC > 15 cmol 100g-1 suelo), profundos, bien drenados, aireados, con buena disponibilidad de elementos mayores y bases intercambiables, características que promueven su crecimiento rápido y por ende mayor resistencia al ataque de insectos (barrenador). Castaing (1982) menciona que debido a lo superficial del sistema radical, el crecimiento de C. odorata se afecta de manera negativa principalmente por condiciones físicas del suelo limitantes, entre ellas: no tolera condiciones de anegamiento, se desarrolla bien en regiones con una estación seca definida o en terrenos elevados con buen drenaje natural en regiones de alta precipitación pluvial, coloniza más abundantemente suelos arcillosos que arenosos, es abundante en suelos profundos y porosos derivados de materiales calcáreos y se ve favorecida en su crecimiento por los cuidados que se le dan a los cultivos cuando se siembra en sistemas agroforestales. Castaing (1982) encontró en 1 de 3 sitios estudiados, que aumentos en la densidad aparente del suelo afectaron negativamente la altura total, el diámetro de altura de pecho, el área basal y el volumen de C. odorata y que al efectuar los análisis de regresión, la densidad aparente y la porosidad total permiten explicar el 68 y el 76 % de la variación del DAP y la altura total, respectivamente, debido al efecto que tienen sobre la aireación (rodales A vs. B) y el movimiento del aire y el agua en el suelo, efecto de compactación (Rodales B vs. C del Cuadro 1). El mismo autor menciona que la especie es decidua, por lo que una vez al año deposita grandes cantidades de hojas sobre el suelo (Castaing 1982).
213
Cuadro 1. Características dasométricas de plantaciones de C. odorata de 15 años en función de la densidad aparente y la porosidad total del suelo (adaptado de Castaing 1982). Variable Densidad aparente Porosidad total Área basal Diámetro Altura total Volumen total
Unidades g cm-3 % m2 ha-1 cm m m3 ha-1
Rodal B 0.98-1.08 58.20-60.22 11.71 35.2 21.80 107.22
A 0.96-1.12 60.12-60.52 12.25 39.5 19.40 113.51
C 1.18-1.34 50.37-54.26 2.02 17.3 13.00 11.07
4. Niveles de deficiencia foliar En pocos estudios se mencionan los valores de concentración foliar (Zech y Dechsel 1992) y más aún en pecíolos (Webb et al. 2000) de C. odorata (Cuadro 2). En general, la mayor parte de la información disponible sobre concentración foliar de esta especie, proviene de muestras tomadas del tercer par de hojuelas verdes en la segunda hoja compuesta, completamente desarrolladas y del tercio superior de la copa del árbol (Brunck 1987). Webb et al. (2000) encontraron que a nivel de predicción de respuesta a la aplicación de elementos al suelo, los pecíolos son más adecuados, pues muestran la cantidad absorbida en función de la aplicada que el tejido foliar, el cual por efecto de crecimiento (dilución) a menudo no muestra la razón de la respuesta en crecimiento. Cuadro 2. Concentración de nutrimentos en la hoja y pecíolos de C. odorata en Australia (Webb et al. 2000) y niveles en hojas, según Zech y Dreshsel (1992). Elemento
Unidades
N P K Ca Mg S Fe Mn Zn Cu B Al Na
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1)
Tejido analizado Hojas Pecíolos 3.50 1.23 2.03 1.23 0.27 0.42 70 24 28.1 11.3 37.3 66 862
2.25 0.76 0.18 0.13 33 10 45.5 13.6 19.8 24 1166
Deficiencia 1.42
nd 22 2
Niveles en hojas Bajo Intermedio 3.07 0.10 0.23 0.92 2.44 1.27-1.79 0.24-0.28 nd nd 148 25 nd 14-17 6 27 148
Alto
nd 393
562
5. Síntomas de deficiencia foliar Esta sección se basa en la descripción de los síntomas de deficiencia foliar desarrollados a nivel de invernadero para C. odorata por Webb, Reddell y Grundon (2001), utilizando la técnica del elemento faltante, trabajo que se recomienda leer para ampliar los ejemplos y discusión sobre el tema (Figura 1).
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Figura 1. Síntomas de deficiencias de algunos nutrimentos en C. odorata (tomado de Webb, Reddell y Grundon 2001).
Nutrimento
Síntomas Árbol de color verde, con un crecimiento normal.
COMPLETO
N
P
K
Los síntomas se notan como una reducción rápida del crecimiento y un desarrollo de tallos delgados y débiles. Ocurren primero en las hojas jóvenes, en las cuales se desarrolla una clorosis verde pálida a amarillenta, mientras que las hojas viejas permanecen de color verde brillante. Cuando la deficiencia es más severa las hojas viejas se tornan color verde pálido. Las hojas nuevas pueden mostrar menos clorosis que las viejas, sin que esta sea pareja entre todas las hojuelas ya que generalmente las hojas terminales son más cloróticas que las que están cerca del tallo. Aparte de la merma en crecimiento en plántulas deficientes en P, no se pueden distinguir otros efectos que diagnostiquen la deficiencia del elemento a menos que esta sea muy severa. Cuando la carencia es prolongada, el tallo de las plántulas pierde verdor y si la deficiencia es extrema, pueden desarrollar algún grado de necrosis, caída y enrollamiento de las hojas. Si se conoce el historial del vivero y se presenta un retardo en el crecimiento no atribuible a otras posibles causas, podría sospecharse de la deficiencia de P. Las plántulas de C. odorata crecen menos y los tallos son delgados y débiles. La carencia de K afecta las hojas viejas más que a las jóvenes y el primer síntoma visible de la deficiencia es una clorosis ligera en la parte media de la lámina de las hojas viejas, seguida de una clorosis marginal en las hojas jóvenes recientemente maduradas, la cual rápidamente se convierte en una clorosis intervenal fuerte. A pesar de que las hojuelas desarrollan una clorosis severa, su base se mantiene verde y cuando se hace más severa sus puntas se necrosan. En estos casos, las hojas jóvenes comienzan a mostrar clorosis y algunas hojas viejas presentan pequeños y distintivos puntos necróticos en la parte media de las hojuelas.
Foto
215
Ca
Mg
S
Fe
Las raíces son pequeñas y delgadas y se detiene el crecimiento de las raíces laterales lo que le da al sistema radical una apariencia reducida en tamaño. La carencia de Ca se nota primero en las hojuelas, las cuales se retuercen o toman una forma de cuchara. En las hojas viejas se desarrolla una clorosis amarillenta en las puntas, la cual rápidamente muere y adquiere un color pardo desteñido, por lo que el área clorótica es normalmente muy angosta (similar a la que ocurre con la deficiencia de K). En algunas hojas, las hojuelas terminales se blanquean y mueren rápidamente dando la apariencia de que están flácidas. Los primeros síntomas se notan como una clorosis amarillenta que comienza como intervenal en las hojas jóvenes y que se hace más severa conforme estas envejecen. En las hojas viejas, aparecen puntos pequeños y de color pardo los cuales tienden a crecer en forma difusa y a formar áreas necrosadas; posteriormente estos parches necróticos se blanquean y se juntan para formar áreas de mayor tamaño y de color blanco en el área intervenal de las hojas. Al principio, los síntomas más característicos son el color amarillo pálido de las hojas jóvenes mientras que las hojas viejas permanecen de color verde. La clorosis amarillenta es uniforme en la hoja y sus venas aunque puede variar a lo largo de la hoja o de las hojuelas, lo que hace difícil diferenciar esta deficiencia de la de N y S, aunque en el caso de N la deficiencia suele presentar primero en las hojas viejas. Cuando la deficiencia se hace más severa, las hojas viejas se hacen más cloróticas y se desarrolla una necrosis en las puntas de las hojuelas. Los síntomas de la deficiencia de Fe se observan rápidamente sin que inicialmente se note una disminución de su crecimiento. Cuando la carencia se hace más severa, el crecimiento de los tallos se reduce y estos se tornan delgados y débiles. La carencia de Fe se nota más en las hojas viejas las cuales adquieren una clorosis amarillenta desteñida uniforme en toda la hoja, incluyendo las venas, diferente a lo que se describe como deficiencia de Fe en otras especies.
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B
Mn
Tox.Mn
Mo
Tox. Al
La deficiencia de B tiene varias formas de expresarse; al inicio las plántulas detienen su crecimiento y presentan un enanismo y entrenudos cortos. Luego ocurre la muerte de las hojuelas terminales y la abscisión de las hojas emergentes. En pocos casos, pueden presentarse hojas viejas lobuladas, cloróticas y con pequeñas áreas necróticas blanquecinas. En algunas hojas se puede presentar un acorchado pardo cerca de la nervadura central de las hojuelas. Los síntomas de la deficiencia de Mn son más severos en las hojas jóvenes que en las viejas, de manera que toda la planta adquiere una coloración amarillenta pálida, más visible en las hojas jóvenes. En las hojuelas, la clorosis es más localizada que generalizada y en las hojas jóvenes las hojuelas pueden adquirir una forma anormal, hasta que la clorosis forma parches necróticos de color pardo. El género Cedrela parece ser extremadamente susceptible a la toxicidad de Mn. Las plántulas en solución nutritiva alta en Mn detienen su crecimiento y a menudo mueren rápidamente. Las plántulas menos susceptibles desarrollan una clorosis amarillo fuerte en todas sus hojas, la cual a menudo se presenta entre las venas pero eventualmente cubre toda la hoja. También se presentan mancas pardas en el tejido clorótico de toda la hoja, las cuales se notan hasta la muerte de la misma. La deficiencia causa una reducción en su crecimiento y una clorosis de coloración verde pálido a amarillo pálido más evidente en el crecimiento nuevo aunque la plántula como un todo se muestra como ligeramente clorótica. Conforme la deficiencia progresa, se desarrolla una clorosis amarillo pálida en la sección basal de las hojuelas jóvenes y también se notan pequeños puntos pardos en la lámina. Cuando la deficiencia es muy severa las venas tienen una coloración ligeramente más verdosa que la de los tejidos circundantes. Cuando se presenta la toxicidad de Al, las plántulas crecen menos y los tallos se hacen delgados. Toda la plántula adquiere una coloración amarillo pálido en particular entre las venas de las hojas jóvenes.
217
6. Fertilización en vivero Cedrela odorata tiene un bajo porcentaje de germinación y en vivero se logra el valor mayor utilizando arena como medio (Mena, Castillo y Cob 2000). Paniagua (2004) realizó un ensayo de invernadero con plántulas de la especie C. odorata, utilizando bolsas plásticas con un Fluventic Dystropepts ácido y bajo en P disponible al que se le adicionó 0, 0.5, 1.0 y 2.0 t CaCO3 ha-1 con una base de N y P y por aparate también se comparó la adición de 0, 140, 280 y 560 kg P2O5 ha-1. Como resultado de la adición de cal el pH aumentó de 4.4 a 5.1, el contenido de Ca intercambiable de 1.4 a 4.6 cmol L-1), la acidez disminuyó de 2.75 a 0.50 cmol L-1 y con la adición de P aumentó su contenido disponible de 3,4 a 9.8 µg ml-1 (extraído con Olsen mod.). Debido a los cambios en el suelo, las plántulas de C. odorata presentaron un incremento positivo y significativo en altura, en diámetro y biomasa aérea y radical cuando se adicionó cal y significativo y positivo solo a la adición de 560 kg P2O5 ha-1 (Cuadro 3). En general, la aplicación de cal al sustrato de crecimiento causó un mejor efecto sobre las variables de crecimiento de las plántulas que la adición de P y el único cambio positivo observado a nivel foliar fue el incremento de la concentración de Ca de 1.1 a 2.5 %. Cuadro 3. Efecto de la aplicación de cal y fósforo sobre la altura, el diámetro y el peso seco de la biomasa aérea y radical de plántulas de C. odorata en vivero (tomado de Paniagua 2004). Altura (cm) 8.38 b 13.56 a 14.08 a 13.09 a 10.38 b 11.26 b 12.72 b
Tratamiento Testigo 0.5 CaCO3 ha-1 1.0 CaCO3 ha-1 2.0 CaCO3 ha-1 140 kg P2O5 ha-1 280 kg P2O5 ha-1 560 kg P2O5 ha-1
Diámetro (cm) 0.35 b 0.52 a 0.58 a 0.58 a 0.45 b 0.47 b 0.50 a
Biom. aérea 0.50 b 1.18 a 1.39 a 0.91 b 0.66 b 0.87 b 1.26 a
Peso seco (g) Raíz 0.21 b 0.66 b 0.79 a 0.52 b 0.50 b 0.61 b 0.83 a
Total 0.62 b 1.84 b 2.18 a 1.43 b 1.16 b 1.48 b 2.09 a
En viveros de Colombia, Cantillo (1992) encontró, que la especie C. montana registró un aumento en altura con la adición de 30 kg N ha-1 y de 30 kg P ha-1 y niveles de K entre 0 y 15 kg ha-1; el incremento en diámetro respondió de manera similar al N y al P, verificándose una deficiencia de K en los testigos y un exceso del elemento al nivel de 15 kg K ha-1 (Cuadro 4). Cuadro 4. Efecto de la fertilización con N, P y K en viveros sobre la altura y el diámetro (valores promedio de cada interacción específica) de C. montana (tomado de Cantillo 1992). Tratamiento*
N0
N1
N2
N0 N1 N2 Altura de la plántula (cm) P0 6.33 10.00 8.91 K0 7.48 10.33 10.25 P1 6.70 8.37 11.16 K1 6.25 10.10 10.25 P2 5.73 9.99 10.31 K2 5.03 7.95 8.53 Diámetro de la plántula (cm) P0 0.332 0.503 0.501 K0 0.365 0.597 0.749 P1 0.341 0.510 0.722 K1 0.336 0.602 0.723 P2 0.279 0.657 0.733 K2 0.250 0.472 0.526 * 0 =0 kg ha-1; 1 = 15 kg ha-1; 2 = 30 kg ha-1.
P0
P1
P2
K0 K1 K2
8.87 8.73 7.65
9.13 9.53 7.57
10.06 9.69 6.28
K0 K1 K2
0.489 0.468 0.378
0.573 0.566 0.434
0.608 0.625 0.435
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7. Fertilización al trasplante La respuesta a la fertilización de C. odorata puede verse afectada por el daño causado por el insecto Hypsipyla grandella, el cual no solo ataca los ápices de crecimiento, por lo que reduce la tasa de crecimiento en altura, sino que causa que los árboles tiendan a cumular más carbohidratos en el sistema radical y a producir nuevos brotes (Haggar y Ewel 1994; Rodgers et al. 1995). Con el fin de observar durante 4 años el efecto de la fertilización sobre el crecimiento de la especie y observar su efecto en la recuperación al ataque del insecto, se aplicó 6 tratamientos de fertilizante (15-15-15 (50 g) + urea (50 g), 15-15-15 (100 g) + urea (50 g), 15-15-15 (50 g), 15-15-15 (100), urea (50 g), testigo); el autor no encontró repuesta a la adición de los fertilizantes, aunque observó el mejor crecimiento de la especie en Colombia, por lo que recomiendan la aplicación del mismo al momento del trasplante (Guevara 1988). En un experimento sobre Tropeptic Haplorthoxs de Australia, Webb et al. (2000) encontraron que C. odorata mostró incrementos marcados y significativos (P < 0.10) en altura y volumen como respuesta a la adición de niveles crecientes de P al suelo (0, 60, 150, y 300 g P por árbol), durante el período entre 9 y 38 meses de aplicado el elemento como superfosfato triple (Figura 2). En el trabajo, se encontró que el mayor volumen se obtiene con la adición de 75 g P por árbol, obteniéndose incrementos de volumen del 167 %. Los autores encontraron que la adición de P al suelo no elevó los contenidos de P en las hojas (efecto de dilución), pero si lo hicieron aumentar cuatro veces la concentración en los pecíolos, necesitándose valores de 0.30 % P en los pecíolos para obtener el 90 % del crecimiento máximo.
Altura (cm)
23 16
9
Meses después aplicado
38 31
P adicionado (g por árbol) Figura 2. Efecto de la adición de P sobre la altura de C. odorata (tomado de Webb et al. 2000).
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12. Nutrición y Fertilización de Coníferas: Pinus spp., Cupressus spp. Alfredo Alvarado, Jaime Raigosa y Jessica Oviedo
Resumen Las coníferas requieren una cantidad de nutrimentos menor a la que necesitan otras especies forestales tropicales de uso comercial. En el capítulo se discuten aspectos generales sobre nutrición y fertilización de P. caribaea, P. oocarpa, P. patula, P. elliottii, P. tadea y C. lusitanica, así como la información disponible sobre el tema para coníferas tropicales y subtropicales. Se incluye información proveniente de Brasil, Colombia y Centro América, con alguna otra generada en otras partes del mundo tropical.
A. Aspectos Generales 1. Introducción En este capítulo, se discute lo pertinente a la nutrición y fertilización de los géneros Pinus y Cupressus, de importancia en sistemas de producción comercial de madera, pulpa y de conservación de suelos de ladera en regiones tropicales y subtropicales. Según de Carvalho et al. (1983), los pinos pueden agruparse según las condiciones climáticas donde prosperan, en tropicales (P. caribaea, P. oocarpa y P. kesiya) y subtropicales (P. elliottii, P. taeda, P. patula). Solamente en Centroamérica (Perry 1991), existen alrededor de 21 especies del género Pinus, seis de las cuales han concentrado los principales esfuerzos de investigación: P. ayacahuite (Pinabete, Acalocote), P. montezumae (Pino, Ocote, Montezuma), P. pseudostrobus (Pino Blanco, Ocote), P. oocarpa (Pino Prieto, Pino Colorado, Ocote Chino), P. tecunumanni y P. caribaea var. hondurensis (Pino Honduras, Pino Caribe). La mayoría de estas especies tienen una gran capacidad de tolerar las quemas y los suelos ácidos, así como de resistir ambientes fríos, suelos de fertilidad baja, drenaje marginal y poca profundidad efectiva. Aún en malas condiciones edáficas y climáticas de Brasil y Colombia, los pinos pueden llegar a producir hasta 35 m3 ha-1 año-1 y el P. tecunumanni hasta 45 m3 ha-1 año-1 (Poggiani et al. 1983). Los árboles del género Pinus varían mucho en altura y diámetro, según la especie; se encuentran especies de alrededor de 3 m de altura y otras que alcanzan 50 m o más. El tronco es más o menos cilíndrico y la corteza de las especies varía de lisa a áspera, presentando un color generalmente cenizo oscuro (Carvalho et al. 1983). Los bosques de pino se relacionan con características típicas de la podsolización, proceso de formación de suelos además asociado con una precipitación pluvial alta y materiales parentales de textura gruesa (Urrego 1996).
220
2. Escogencia del sitio Davey (1990) considera que en general, para el crecimiento satisfactorio de coníferas se necesita al menos una concentración mínima de nutrimentos disponibles en el suelo (Cuadro 1). En adición, Carlson (2001) al resumir los resultados de 71 ensayos de fertilización al momento de la plantación de P. patula, P. elliotii, P. taeda y P. caribaea, menciona que en suelos de África del Sur y Swazilandia, más del 80 % de los ensayos mostraron respuesta significativa a la adición de 20 g de P y que la respuesta al elemento del 67 % de los ensayos no se mantuvo cuando los árboles alcanzaron los 9 años de edad (efecto residual), lo que obliga a realizar una o más aplicaciones de este elemento hasta alcanzar dicha edad. Cuadro 1. Concentración mínima de nutrimento en el suelo requerida para el crecimiento apropiado de coníferas (tomado de Davey 1990). Cantidad kg ha-1 ppm 8 4 80 40 200 100 40 20 10 5
Elemento P K Ca Mg Mn
Los estudios sobre fertilización de coníferas en Andisoles de Colombia a partir de 1971, comprueban la enorme respuesta que estas especies tienen a la aplicación de P > B > N, elementos que permiten aumentar el crecimiento de los árboles y el volumen de madera producido. En el caso del B, su deficiencia se reconoce porque los árboles de pino y ciprés presentan una apariencia achaparrada y porque su aplicación reduce la bifurcación y la incidencia del secamiento terminal (Ladrach 1980b). La demanda promedio de nutrimentos de algunas coníferas en regiones tropicales se incluye en el Cuadro 2, valores 2 a 3 más bajos que los encontrados en Eucalyptus grandis, especie que produce 2.19 veces más materia seca (Carvalho et al. 1983). Cuadro 2. Demanda promedio de nutrimentos de algunas coníferas (tomado de Ladrach 1980b). Especie P. caribaea P. patula C. lusitanica
Edad años 6 30 30
Suelo Ultisol Andisol Andisol
N
P
33 145 102
6 13 10
K g por árbol 8 78 74
Ca
Mg
13 109 177
4 32 16
No solo la cantidad de nutrimentos es determinante en la escogencia del sitio para plantar pinos, ya que el orden de suelo y su régimen de humedad generan diferente respuesta (Rojas 1984). En México, la utilización de especies del género Pinus en suelos volcánicos y suelos residuales, muestra un mejor desarrollo en comparación con suelos calcáreos donde se presentan altas tazas de mortalidad. En suelos residuales y volcánicos se observa una merma en la sobrevivencia de los árboles cuando el pino se planta en regiones secas, mientras que en suelos calcáreos esta variable disminuye poco, sea que se plante en regimenes secos o húmedos (Cuadro 3).
221 Cuadro 3. Porcentaje de sobrevivencia de tres especies de Pinus en tres tipos de suelo, en condiciones normales de humedad y sequía de México (tomado de Rojas 1984).
Especie P. patula P. oocarpa P. pseudostrobus Promedio
Residual Sequía Normal 12 25 10 25 8 21 10 24
Tipo de suelo Volcánico Sequía Normal 15 21 16 25 9 23 13 23
Calcáreo Sequía Normal 3 7 13 10 22 22 13 13
Promedio 14 16 18 16
3. Requerimientos nutricionales El contenido de nutrimentos de los diferentes tejidos del árbol (hojas, ramas, ramitas, madera, etc.) es muy diferente y no se ve mayormente afectado por la edad de la plantación (Egunjobi y Bada 1979; Waterloo 1994). Las concentraciones de N, P y K siguen el orden madera, ramas muertas < ramitas muertas < ramas vivas, corteza < agujas muertas, ramitas vivas < agujas vivas, mientras que las concentraciones de Ca y Mg tienen un patrón diferente en el orden madera, corteza < ramas muertas, ramas vivas < ramitas muertas, ramitas vivas < agujas vivas < agujas muertas. La mayor variación en concentración de nutrimentos entre tejidos se presenta en los casos del P y K. La concentración foliar de nutrimentos también varía según la posición de donde se tomen las muestras dentro de la copa del árbol. Las mayores concentraciones de N, P, K y Zn se encuentran en los tejidos nuevos en la parte más alta de la copa y las menores en las agujas muertas, indicando la translocación de estos nutrimentos desde las agujas senescentes hacia los tejidos vivos antes de su abscisión. Por el contrario, las concentraciones de Ca, Mg, B y Mn disminuyeron con la altura de la copa (tejidos más viejos) y alcanzaron los valores más altos en el tejido muerto, donde tienden a acumularse.
4. Absorción de nutrimentos La tasa de acumulación de nutrimentos en una plantación forestal depende de la tasa de producción de biomasa, del estado de desarrollo de la plantación, la disponibilidad de nutrimentos en el suelo y la especie forestal en consideración. Debido a lo largo del período de rotación de la plantación, normalmente no es posible monitorear una plantación desde el período de inicio hasta su cosecha, por lo que, en forma alternativa, se utilizan series de tiempo falsas (árboles de plantaciones de diferente edad), en las cuales los factores ambientales de cada plantación estudiada son similares, en particular el tipo de suelo, procurando que los sitios de estudio incluyan los períodos de acumulación de biomasa y nutrimentos más importantes, entre otros, los períodos juvenil, intermedio y de madurez de la plantación. Lo anteriormente mencionado es cierto, siempre y cuando no se presenten situaciones que afecten negativamente la distribución de los diferentes componentes de la biomasa en la plantación o el bosque, como puede ocurrir cuando se presenten incendios forestales o huracanes (Waterloo 1994). Como la concentración de nutrimentos entre los tejidos del árbol es grande, su patrón de acumulación difiere de la acumulación de los mismos en la biomasa. De esta manera, la mayor acumulación de nutrimentos ocurre en la parte más joven de la corona de los
222 árboles durante los primeros años de la rotación. Una vez que se cierra el dosel, la demanda por nutrimentos disminuye, ya que se requiere absorberlos mayormente para la producción de madera (Bruijinzeel 1983, Miller 1984; Gholz et al. 1985). A pesar de que la biomasa foliar representa tan solo el 15% del total de la biomasa, los nutrimentos asociados a esta fracción representan el 48 % del P y el 59% del Ca, mientras que la madera cosechada representa el 70% de la biomasa total y tan solo contiene el 37 % del P y el 20 % del Ca (Waterloo 1994), por lo que la extracción y reposición posterior de estos nutrimentos al ecosistema en este tipo de plantaciones es poca. Castro et al. (1980), mencionados por Carvalho et al. (1983), estudiando la distribución de biomasa de P. oocarpa con diferentes edades, observaron las siguientes proporciones: 14% copa, 13% corteza y 73% el tronco y los nutrimentos corresponden 37% la copa, 15% corteza y 45% al tronco. Waterloo (1994) documenta que la acumulación de macronutrimentos aumenta con la edad de la plantación, alcanzándose el máximo de acumulación entre los 6 y 8 años de edad, lo que coincide con el desarrollo de la copa (Cuadro 4). Cuadro 4. Contenido de nutrimentos en varias plantaciones de P. caribaea en varias regiones tropicales (tomado de Waterloo 1994).
Lugar
Fuji Brasil Nigeria Puerto Rico
Elevación Edad (m) (años) 116 50 90 50 50 230 230 220 580
6 11 15 6 9.5 6 10 4 18.5
Contenido de nutrimentos en la plantación (kg ha-1peso seco) N P K Ca Mg 149 18 87 81 37 206 30 86 114 67 235 23 133 165 53 197 33 46 78 25 673 51 218 392 136 221 10 126 98 40 374 18 258 187 74 342 12 36 1359 22 441
5. Reciclaje de nutrimentos La absorción de cualquier nutrimento, no solo depende de su disponibilidad inmediata en el suelo, sino que también de otros factores edáficos como el pH del suelo, la presencia de otros elementos y complejos que puedan interactuar con el nutrimento en consideración, el contenido de humedad, la estructura, la presencia de hongos y la distribución de raíces (todos en el mismo sitio), así como a diferencias en otras condiciones ambientales como la temperatura y la precipitación (variación estacional y entre sitios). Puggini (1981), mencionado por (Carvalho et al. 1983), cita que la exportación de nutrimentos totales en Pinus por kg de madera producida es de 3.5 g kg-1 a los 8 años y de 3.0 g kg-1 a los 14 años, hecho considerado como una desventaja de las rotaciones cortas ya que implica una mayor extracción de nutrimentos del ecosistema, como es el caso de las industrias de pulpa y papel, que normalmente tienen ciclos cortos y constantes de producción. En el Cuadro 5, se observa un aumento de C y P y una disminución de K, Ca y Mg en los suelos bajo plantaciones de Pinus, lo que causa un aumento en la cantidad relativa de Al del suelo (Rocha et al. 1978, mencionado por Carvalho et al. 1983).
223
Cuadro 5. Variación del contenido de nutrimentos en suelos sin y con Pinus en Brasil (Rocha et al. 1978, mencionado por Carvalho et al. 1983).
Parámetro pH C% PO4-3 mg 100g-1
Profundidad del suelo (cm) 0-10 10-20 Sin cobertura Con Pinus Sin cobertura Con Pinus 5.50 5.30 5.50 5.10 0.54 0.78 0.54 0.32 0.03
0.05
0.03
0.04
-1
K cmol L
0.17
0.10
0.10
0.06
Ca cmol L-1
1.90
1.57
1.10
0.99
-1
0.56
0.30
0.40
0.22
-1
0.50
0.80
1.20
1.26
-1
3.04
3.98
3.04
3.96
Mg cmol L Al cmol L H cmol L
El horizonte orgánico en una plantación de P. caribaea de 20 años, contiene 24.5 t ha-1 C, 2.6 t ha-1 N, 1.4 kg ha-1 P y 2.6 kg ha-1 S, valores más altos que los encontrados en la sabana natural adyacente (1.2 t ha-1 C, 23 kg ha-1 N, 1.2 kg ha-1 P, 2.3 kg ha-1 S) en Oxisoles de Brasil. Sin embargo dentro del suelo no se encuentran diferencias significativas en la concentración de los elementos mencionados, aunque a profundidades de 1.2 a 2 m los contenidos de C, N y S orgánico son mayores bajo cobertura de Pinus que de sabana natural, fenómeno asociado a la descomposición de las raíces del pino (Lilienfein et al. 2001).
6. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar del género Pinus, se recomienda tomar agujas jóvenes, sanas, totalmente desarrolladas del tercer o cuarto grupo de verticilos del ápice terminal, de las ramas laterales superiores en árboles que no estén fructificando (Brunck 1987). Para el muestreo foliar se deben tomar la acículas de árboles verdes y en época de poco crecimiento, de partes completamente iluminadas de la corona. La muestra debe consistir de 15 árboles del mismo tamaño en lo posible codominantes (Baule y Fricker, 1970, mencionados por Carvalho et al. 1983). Las acículas deben colocarse en bolsas de papel, con su debida identificación y la descripción del sitio. El diagnóstico de los niveles adecuados de concentración foliar en P. caribaea puede hacerse con base en los valores desarrollados por Bevege y Humphreys (1978, citado por Watwerloo 1994) en Australia. El nivel crítico de un elemento en la planta, depende de que los demás nutrimentos hayan sido proporcionados en forma adecuada, ya que la deficiencia de otro elemento puede alterar el nivel crítico del primero y varían en el follaje según su edad y con la procedencia del material genético. Para algunos autores, también debe considerarse la época de recolección de la muestra foliar; ya que como, por ejemplo en plantaciones de 6 años de edad en P. radiata en Chile, se encontró que para el caso de Ca, Zn, Fe, Mn y K la época de recolección es importante, para el N P, Mg y Na tiene una importancia moderada y para el Cu no parece tener mayor influencia (Vidal et al. 1983). A los 30-60 días después de la polinización se incrementa el contenido de macronutrimentos, efecto más acentuado para el P, K y Mg; alrededor de los 90 días de la polinización, cuando se produce una
224 reducción importante su contenido foliar. Este descenso es menos prolongado para el Ca y Mg, los cuales aumentan posteriormente su concentración hasta alcanzar los valores máximos al final del ciclo. A los 90 días luego de la polinización ocurre un rápido crecimiento vegetativo, lo que puede causar en descenso del contenido mineral (dilución) de Ca y Mg al final del ciclo es una consecuencia del envejecimiento de las acículas. En el caso de los micronutrimentos el Fe, Mn y Zn, los niveles más bajos ocurren a los 42 días después de la polinización, con un aumento gradual a medida que avanza el período de crecimiento. Sin embargo, el Zn mostró una estacionalidad muy variable comparada con los otros microelementos. Además se manifestó una correlación positiva y significativa entre el Zn y el Fe, como también entre Fe y Mg y el Zn y Ca. En resumen según Vidal et al. (1983), se puede establecer dos fases de estabilización de niveles de elementos, la primera de 15-42 días después de la polinización y la segunda 70-112 días luego de la polinización; en el primer período permanecen estables los macronutrimentos, además del Cu y Na, en tanto en el segundo se produce una estabilidad de los micronutrimentos y del Ca y K.
7. Síntomas de deficiencia foliar Empleando cultivos hidropónicos, Hernández. y Lombardo (1987) describen los niveles foliares y los síntomas de deficiencia asociados a los mismos en acículas de P. caribaea var. hondurensis (Cuadro 6 y Figura 1). Debe recordarse que estos síntomas son ciertos para plántulas bajo condiciones de invernadero de la especie mencionada y por tanto no deben utilizarse para condiciones de plantaciones ya establecidas. Cuadro 6. Concentración de nutrimentos en acículas de P. caribaea var. hondurensis en solución nutritiva y a nivel de invernadero (tomado de Hernández y Lombardo 1987). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Mn (ppm) Fe (ppm) B (ppm)
Concentración en acículas en solución nutritiva Sin el elemento Con el elemento 0.53 1.80 0.05 0.29 0.12 0.80 0.08 0.45 0.03 0.35 0.01 0.14 23 145 21 74 11 36
Figura 1. Síntomas de deficiencia nutricional en plántulas de P. caribaea var hondurensis a nivel de invernadero (tomado de Hernández y Lombardo 1987).
225
Nutrimento
N
P
K
Síntomas
La deficiencia de nitrógeno en P. caribaea, se caracteriza por un amarillamiento simultáneo y generalizado en toda la planta. La clorosis se observan en las acículas simples, extendiéndose luego a los fascículos. Las acículas inferiores presentan una coloración que varía de rojo tenue a intenso y las superiores con desecamiento apical. Las plantas son raquíticas y achaparradas.
La deficiencia de fósforo en P. caribaea se presenta como amarillamiento tenue de las acículas de la parte inferior del tallo, que pueden disponerse en forma de mosaico o extenderse homogéneamente, luego, las acículas adquieren coloraciones violáceas, grisáceas hasta alcanzar una coloración morada. A medida que continúa el crecimiento de la planta, la coloración progresa apicalmente afectando las acículas situadas en las partes superiores. Así mismo, un considerable número de las acículas de la parte inferior y media se vuelven rojizas y se secan manteniendo esa coloración. El tallo adquiere también una coloración roja a morada. Se observan defectos en el despliegue de las acículas en fascículo, presentándose los fascículos enrollados y semejando la cabeza de un ave
La deficiencia de potasio en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas situadas en la parte inferior de la planta muestran un amarillamiento hacia el ápice, el cual se torna posteriormente rojizo. La clorosis puede progresar hasta cubrir la mitad distal de las acículas, permaneciendo la región basal de color verde. A medida que progresa la deficiencia, la clorosis se extiende hacia las acículas más jóvenes. Los síntomas agudos de esta deficiencia se caracterizan por un mosaico necrótico en las acículas que rodean el meristemo apical del tallo principal, formando una roseta de acículas con pérdida de la dominancia apical.
Foto
226
Ca
Mg
S
La deficiencia de Ca en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas presentan un color verde pálido, poseen áreas necróticas en la parte apical, subapical, basal o intermedia, de extensión variable que está asociada a exudación de resina. Algunas veces el ápice de la acícula se dobla en forma de gancho. Los fascículos de las acículas se pueden enrollar apicalmente, asimismo las acículas jóvenes se pueden retorcer sobre su eje longitudinal, semejando un tirabuzón. En fases avanzadas la deficiencia de calcio provoca la muerte de los meristemos apicales del tallo principal y de las ramas laterales.
La deficiencia de magnesio en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas basales presentan un color amarillo intenso, que inicialmente ocupa la zona apical de la acícula, progresando hacia la parte basal, ocupándola homogéneamente. Al progresar la deficiencia, la clorosis se extiende hacia las acículas más jóvenes, tanto simples como en fascículo, hasta que en un estado avanzado todas las acículas de la planta presentan un amarillamiento intenso. Las acículas situadas en la parte media y superior del tallo, presentan bandas marrón rojizas, que luego se tornan necróticas.
En P. caribaea la deficiencia de S se caracteriza por un amarillamiento generalizado y uniforme de todas las acículas, aunque cuando se forman las acículas en fascículos, éstas pueden presentar una clorosis más acentuada que el resto. En numerosas acículas basales de la planta, se presenta un amarillamiento, cerca del punto de inserción de éstas al tallo, que luego se torna rosado, más tarde la anomalía termina por ocupar toda la acícula, que toma un color rosado. Cuando los síntomas son más agudos, los tallos en las partes terminales adquieren una coloración que varía de crema a rosado claro.
227
Fe
La deficiencia de Fe en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas terminales presentan una clorosis acentuada, que se torna de un amarillo pálido, mientras que las acículas basales permanecen verdes. Las zonas más jóvenes del tallo muestran un color crema claro que se puede tornar blanquecino. Se observa en algunas acículas necrosis apical. Las plantas muestran raquitismo y en la fase más avanzada, se afecta todo el desarrollo de la planta.
Las plantas con deficiencias presentaron una forma arbustiva, muerte regresiva del meristemo apical, rebrote de las yemas laterales, que permanecían enanas sin alcanzar un buen desarrollo, muriendo posteriormente. Las acículas presentaron clorosis que se iniciaba en las puntas, extendiéndose hacia la base.
B
Mn
Zn
La deficiencia de B en P. caribaea, se caracteriza por la presencia de bandas necróticas en las acículas. Las acículas en fascículo se reducen. Se evidencia la exudación de resina en diferentes partes de la planta. El meristemo apical toma la forma de un bulbo, siguiendo la muerte regresiva que se acentúa al transcurrir el tiempo. El crecimiento en longitud de las plantas cesa, presentándose un aspecto achaparrado.
La deficiencia de Mn se caracteriza porque las acículas terminales y en fascículo presentan una clorosis ligera. Las acículas situadas cerca del meristemo apical muestran un mosaico necrótico progresivo, con una coloración que varía de crema a gris. En un estado avanzado de deficiencia se desecan las acículas de la mitad de la planta hacia arriba, esta necrosis puede comenzar de la parte media de la acícula, avanzando luego en ambas direcciones. Las plantas deficientes en Mn se marchitan y tienen aspecto raquítico.
Los primeros síntomas de deficiencia de Zn observados en el campo son la hoja pequeña y en roseta de los árboles frutales, lo que resulta en la reducción en tamaño de las hojas y de la longitud de los entrenudos. El pino de Monterrey de Australia presenta un síntoma bien definido de esta deficiencia, la que consiste en el tope aplastado.
228
8. Fertilización en vivero La fertilización en vivero puede calcularse en base a los análisis de suelos y foliares, lo que permite fortalecer la evidencia de deficiencias de nutrimentos a un cierto costo (Carvalho et al. 1983). Se han realizado ensayos de fertilización en vivero empleando bolsas de plástico con una mezcla base de peat moss (55%), vermiculita (37%) y perlita (8%) como sustrato, utilizando solución nutritiva. En estos estudios, las semillas se recolectan y someten a un proceso de selección, desinfección con cloro y agua al 10% durante 30 minutos, se enjuagan con agua potable y se colocan en una cubeta de imbibición por 24 horas; posteriormente se plantan en bolsas de polietileno durante varios días dependiendo de la especie. El fertilizante de liberación lenta Micro Max (1 kg m-3 y Osmocote (3.5 kg m-3), se aplican en forma foliar tres veces a la semana (De León González, s.f.).
9. Fertilización de mantenimiento de la plantación Los pinos responden menos a la fertilización que los eucaliptos, aunque pueden mostrar incrementos del 20% cuando se fertilizan en suelos pobres, sobre todo cuando se adicionan P, K, Ca y Mg en suelos de Brasil; en algunos casos, la aplicación de N puede ser perjudicial en el crecimiento y desarrollo de los árboles ya que resulta en una reducción y compresión de las traqueídas y fibrotraqueidas (Hagg 1983). La adición de P y K tiene efectos positivos en el crecimiento y la concentración de la celulosa (Malvolta et al. 1966, mencionado por Ferreira et al. 2001).
10. Acidificación y encalado del suelo en plantaciones de coníferas Frases como “sembrar pinos acidifica y esteriliza el suelo ó los pinos acaban con los suelos por cuanto producen acidificación, lo que impide el desarrollo de cualquier otro tipo de vegetación” surgen en Europa cuando se compara las características de suelos en bosques sin coníferas contra suelos plantados con coníferas, en vez de comparar el suelo antes y después de plantar este tipo de especies arbóreas (Urrego 1996). Debe recordarse que el proceso de podsolización, que efectivamente conlleva a la formación de suelos ácidos, no ocurre exclusivamente bajo vegetación de coníferas en suelos arenoso cuarcíticos y en climas de alta precipitación pluvial, sino que es el resultado de una serie amplia de factores bióticos y abióticos de formación de suelos. De acuerdo con Ladrach (2005), “la creencia de que las coníferas acidifican los suelos parece estar basada en la historia de Europa Occidental en donde durante los siglos 15, 16 y 17 los bosques naturales fueron eliminados casi en su totalidad para obtener leña, madera para la construcción o fueron talados para convertirlos en zonas agrícolas. Durante los siglos 17 y 18, viendo que los bosques desaparecían y junto con ellos sus beneficios como la caza, la madera para la construcción y para leña se comenzó a plantar coníferas (abetos, alerce y pinos) mezclados con robles y hayas, Los campesinos comúnmente iban a las plantaciones a recoger las ramas caídas para leña y la hojarasca de acículas de las coníferas como paja para los animales. Después de muchas décadas de esta práctica de eliminación de hojarasca y sus nutrimentos, los investigadores del siglo 20 encontraron que los suelos debajo de las coníferas estaban empobrecidos y que el pH era inferior al encontrado en los suelos de los bosques adyacentes”. El mismo autor menciona que bajo condiciones de suelos ácidos y básicos,
229 tanto en Borneo como en México y Centro América, se encuentran pinos creciendo de la misma manera y adaptados a las condiciones ambientales, sin que tienda a cambiarse las propiedades de los suelos, sino más bien adaptándose a las mismas. Lilienfein et al. (2000) mencionan que la sustitución de vegetación de Cerrado por P. caribaea Morelet en Oxisoles de Brasil no permite observar cambios en la fase sólida del suelo, aunque las concentraciones de metales en la solución del suelo bajo pino indican que con este tipo de cobertura se lavan más elementos, lo que pude conducir eventualmente a la acidificación del suelo. En general, en varios artículos se mencionan incrementos en la acidez de los suelos reforestados con coníferas, aunque en la mayoría de los casos, las reducciones de pH fueron temporales y los valores de acidez regresaron sus niveles previos poco tiempo después de ser establecida la segunda rotación (Urrego 1996). En Nueva Zelanda, donde las plantaciones de P. radiata se ha establecido desde los comienzos de siglo en suelos cuyo pH fluctúa entre 4.8 y 5.5, se ha determinado, después de 40 a 60 años (dos a tres rotaciones) y cuando éstos han sido inferiores a 4.0 que la especie es capaz de aumentar estos valores, atenuando la acidez existente (Hill, 1984, mencionado por Urrego 1996). En Chile P. radiata crecen en suelo de pH entre 4.2 y 5.8, sin que después de tres rotaciones se haya detectado incrementos en la acidez o disminuciones en la productividad (Urrego 1996). En latosoles ácidos e infértiles, profundos, arenosos y bien drenados de acuerdo con Fernández y Moraes 1976, mencionados por Carvalho et al. (1983), señalan que la aplicación de 6 t cal ha-1 a plantaciones de P. caribaea var bahamensis causa un efecto significativo en el crecimiento de los árboles entre el segundo y noveno año de la plantación, mientras que cantidades mayores de cal causaron un efecto negativo. Simües et al. 1970, mencionado por Carvalho et al. (1983), indica que dosis de 3 t ha-1 de cal tuvieron un efecto significativo sobre el crecimiento de los árboles, tanto en ausencia como en presencia de la aplicación de fósforo.
11. Nutrición, fertilización y asociaciones micorrízicas La presencia de ectomicorrizas en plantaciones de pino, puede traer ventajas como una mayor tolerancia a enfermedades y a exceso de metales pesados. La colonización de las micorrizas es muy sensible a los cambios del suelo y debe hacerse cuando se introduce el pino a un sitio nuevo, o cuando el suelo por alguna razón no tiene micorrizas nativas (Carlson 1994). En Costa Rica (Vega 1964) y Brasil (Carvalho et al. 1983)., cuando se introdujeron los pinos, estos presentaban un crecimiento muy pobre, se tornaban cloróticos con síntomas de deficiencia de P y posteriormente morían, lo que obligó a introducir las micorrizas El efecto de las micorrizas en las diferentes especies de pino es mayor cuando se plantan en suelos pobres que cuando se utilizan sitios de fertilidad moderada a alta; sin embargo, este efecto no siempre es así (Tomazello y Krügner 1980, mencionado por Carvalho et al. (1983). Richards y Wilson (1963) y Fowells y Graus (1959) mencionado por da Costa et al. (1972), mostraron que en plantaciones de P. caribaea y de P. taeda, se reducía la presencia de micorrizas conforme se aumentaba la adición de nitrato al suelo, debido a que la aplicación de altas dosis de N inhiben la formación de la micorriza y disminuyen la absorción del P aplicado.
230
12. Pérdida de nutrimentos por erosión del suelo Existen varios factores que hacen de las coníferas una especie idónea para la conservación de suelos. En suelos erodados, compactados, pobres en materia orgánica y nutrimentos, las confieras pueden crecer a ritmos tales, en pocos años después de plantadas ya controlan la erosión proporcionando cobertura y materia orgánica, reduciendo la escorrentía y mejorando la infiltración. De hecho, los bosques naturales de coníferas en Centro América, se encuentran en suelos de montaña, pedregosos, poco profundos e infértiles, donde otras especies forestales no prosperan económicamente.
13. Efecto del abono sobre la calidad de la madera Santos et al. 1967, mencionado por Carvalho et al. (1983), encontraron un aumento no significativo de la concentración de N, P y K sobre el grosor de las paredes de las traqueídas (TRAQ) de P. elliottii. En ese sentido, se evidenció una reducción en la compresión y densidad de las TRAQ y fibrotraqueidas (FTRAQ) cuando se elevó el nivel de N; mientras que se observó un aumento en la compresión de los TRAQ y FTRAQ con la adición de P y K y un incremento en el grosor de las TRAQ y una disminución de la densidad de las FTRAQ con la adición de K. Resultados semejantes encontraron Malavolta et al, 1968, mencionado por Carvalho et al. 1983, es decir, que altos niveles de N causan una merma en la compresión de los elementos fibrosos y la densidad de las células, efectos que para el K y el P no fueron bien definidos; el S provocó un aumento en el contenido de celulosa. Simües, 1981, mencionado por (Carvalho et al. 1983) presenta datos de un ensayo de fertilización mineral de una plantación de P. oocarpa de 8 años y afirma que las condiciones locales no causaron una respuesta a los tratamientos con NPK más Ca y Mg y tampoco un efecto significativo en la variación de la densidad de la madera.
B. Nutrición y Fertilización por Especie 1. Pinus caribaea Introducción: Esta especie se emplea en planes de reforestación debido a su plasticidad ecológica, adaptabilidad a condiciones adversas, fácil manejo y crecimiento rápido. Como conífera, habita en suelos poco fértiles, aunque las plantaciones establecidas en sitios muy degradados y marginales no presentan los rendimientos que corresponden al potencial de la especie (Herrero et al. 2004). Calidad de sitio: En diferentes regiones del trópico americano se ha correlacionado la incidencia de variables ambientales sobre el índice de sitio de P. caribaea, incluyendo las características físicas y químicas de los suelos (Isolán 1972; Tobar 1976; Ortega 1986; Vázquez 1987; Vázquez y Ugalde 1994). En general, se considera que la productividad de esta especie disminuye conforme aumenta la altura de la plantación sobre el nivel del mar (Vásquez 1987; Vásquez y Ugalde 1994) y algunas propiedades físicas del suelo, como el mal drenaje, nivel freático cercano a la superficie, densidad aparente alta, o poca profundidad efectiva (< 80 cm) pueden limitar su crecimiento (Isolán 1972; Ortega 1986; Vásquez 1987; Zamora 1986). Marquéz et al. 1994
231 mencionan que texturas gruesas, son la causa de la baja retención de humedad del suelo, lo que aunado a la escasa precipitación pluvial, desencadenan la muerte súbita en plantaciones de pino en Monagas, Venezuela. Desde el punto de vista nutricional, el crecimiento de P. caribaea se ve afectado positivamente por niveles adecuados de Cu (Ortega 1986, Vázquez 1987) y valores de pH neutros (Vázquez 1987). Además en Costa Rica se observó una correlación positiva entre el aumento en la altura de los árboles y los contenidos de Ca y Mg en el suelo (Zamora 1986). En Oxisoles y Ultisoles de Venezuela las variables que más se asociaron positivamente con el índice de sitio fueron el porcentaje de arena (A) y la conductividad eléctrica (B) del horizonte B y en forma negativa, el contenido de N en el horizonte A (C), de acuerdo a la ecuación IS = 9.056 + 0.106A + 0.852B – 52.737C (Tobar 1976). Reciclaje de nutrimentos: Waterloo (1994), trabajando en Mollisoles y Oxisoles del Pacífico Polinesio, indica que los requerimientos nutricionales de P. caribaea son mayores antes del cierre del dosel de la plantación, reduciéndose marcadamente entre los 6 y 11 años. Lo anterior se atribuye a la liberación de nutrimentos, producto de la muerte del sotobosque que ocurre al cerrarse el dosel (especialmente K), así como al reciclaje de nutrimentos proveniente de la adición de hojarasca (5-9 t ha-1 año-1) que puede aportar cantidades significativas de Ca, Mg y B. Más del 70% de los residuos de P. caribaea se descomponen sobre el suelo entre los 18 y 20 meses, liberándose el 60% del K en los primeros 3 meses y menos del 50% del N, Ca, P y Mg hasta los 18 meses después por lo que estos elementos tienden a acumularse en el suelo Niveles de deficiencia foliar: Los niveles foliares de deficiencia, marginales y adecuados para la especie, fueron definidos por Boarmann et al. (1997) y se incluyen en el Cuadro 7. Cuadro 7. Valores tentativos para interpretar niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de P. caribaea (adaptado de Boardmann et al. 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Cu (ppm) Zn (ppm) B (ppm)
Deficiente > tallos >> ramas (Cuadro 8). Cuadro 8. Cantidad de N, P y K tomado del suelo por C alliodora de 7 años asociado con café en Turrialba, Costa Rica (adaptado de Fassbender et al. 1985). Tejido Hojas Ramas Tallos Total
N 63.3 6.3 20.9 90.5
P kg ha-1 5.4 1.2 2.6 9.2
K 51.7 8.2 24.1 84.0
11. Corrección de la acidez del suelo El laurel responde a la aplicación de cal cuando se siembra en suelos ácidos. Delgadillo, Aldunate y Alvarado (1991) encontraron en El Chapare, Bolivia que, con relación al testigo, la adición de 200 g cal y de 150 g de 15-15-15 por árbol a la siembra en Typic Dystropepts (pH 4.1-4.3) aumentó la altura total de los árboles (2.2 vs 2.8 m) y del diámetro (0.4 vs 1.0 cm) medidos 23 meses después de aplicado el tratamiento.
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14. Nutrición y Fertilización del Eucalipto (Eucalyptus spp.) Alfredo Alvarado y Helga Thiele Resumen La mayoría de la información presentada en el capítulo proviene de trabajos realizados en Brasil y Australia (Barros y Novais 1990 y Dell et al. 2001), con otras referencias de Colombia y Centro América. Debido a la gran cantidad de especies de Eucalipto, este género puede plantarse en condiciones ecológicas muy variadas y las razones por las que se desacredita el género son cuestionables en razón de esta misma diversidad (Lima 1996). En general, se encuentra información suficiente sobre todos los aspectos de la nutrición y fertilización de las especies de eucalipto más usadas en plantación.
1. Introducción El árbol de eucalipto pertenece a la familia Myrtaceae que incluye cerca de 90 géneros y más de 3000 especies; es originario del Pacífico Sur donde se encuentra desde los 7º N del ecuador en Papúa Nueva Guinea e Indonesia hasta los 43º S en Tasmania, Australia, de donde fue introducido al continente americano, por ser un género con variadas especies de crecimiento rápido, uso múltiple y de adaptación a diferentes pisos altitudinales. Las condiciones naturales en que se desarrollan las principales especies comerciales en Australia se discuten a profundidad en el trabajo de Barros et al. (1990), aunque las que más se utilizan son E. saligna, E. camaldulensis, E. deglupta, E. globulus, E. grandis y el híbrido E. urograndis (E. urophylla x E. grandis), y algunas otras en menor extensión (E. tereticornis, E. urophylla, E. citriodora, E. pellita, E. viminalis). La madera producida, se puede utilizar como fuente de leña, carbón vegetal, papel y celulosa por su fibra corta, metanol, postes, tutores para hortalizas, madera para construcción rural y postes para alumbrado público. El auge en la siembra de este género en América Central estuvo acompañado por estudios sobre adaptabilidad y manejo extensivo, sin desarrollarse programas de investigación profunda en el manejo de la nutrición. Por el contrario, en otros países como Brasil, donde la primera plantación se hizo en 1903 (Haag 1983, Barros y Novais 1990, Silveira et al. 2001, Spangenberg y Fölster 2002) y Colombia (Cannon 1983, Ladrach 1986), se desarrolló una mayor cantidad de investigación en el área de la fertilización, en estos casos con el apoyo de la industria forestal. Por su relevancia, en cuanto al conocimiento de desórdenes nutricionales de los eucaliptos, merece mencionarse el trabajo de Dell et al. (2001).
2. Escogencia del sitio Las diferentes especies de eucalipto, tiene requerimientos de suelo diferente, según su procedencia y adaptación a condiciones de crecimiento diferentes, aunque este disminuye para la mayoría de las especies cuando los valores de resistencia a la penetración son superiores a 20 kg cm-2 (Dedecek et al. 2001).
267 Costa (1990), cita un trabajo en el que se muestra el efecto de la densidad aparente sobre el peso seco de plántulas de cuatro especies de eucalipto, encontrándose que aumentos en la densidad aparente causan una disminución del crecimiento de las cuatro especies; sin embargo, no siempre los mayores pesos correspondieron con los valores menores de densidad del suelo, ya que a veces un ligero aumento en esta variable puede reducir la pérdida de agua y con ellas nutrientes en solución (Cuadro 1). Cuadro 1. Peso seco de la parte aérea de plántulas de eucalipto a los 85 días de edad, sometidas a seis niveles de densidad aparente (tomado de Costa 1990). Densidad aparente (g ml-1) 0.85 1.00 1.07 1.14 1.21 1.28
Especie E. citriodora 7.42 6.31 6.68 7.25 2.25 3.37
E. grandis 4.95 3.42 3.71 3.19 2.28 2.51
E. paniculata 5.76 4.11 6.21 4.35 2.57 2.94
E. clöeziana 1.36 1.05 1.03 1.00 1.56 0.46
En Brasil, Gonçalves et al. (1990) encontraron una alta correlación entre el contenido de limo, materia orgánica y arcilla sobre la productividad de E. saligna. Otros autores (CATIE 1997a; CATIE 1997b; CATIE 1997c; CATIE 1997d; CATIE 1997e) encontraron que la topografía es importante para el eucalipto en cuanto a su efecto sobre la profundidad del suelo y el drenaje. Su crecimiento es pobre en suelos compactados por sobre pastoreo, calcáreos, suelos mal drenados y con poca humedad disponible en todo el año. Los mejores crecimientos se presentan en suelos franco-arenosos, con buen drenaje y con pH de neutro a ácido. E. deglupta se adapta de manera natural y presenta tasas de excelente crecimiento en áreas a orillas de ríos libres de malezas, con excesivo suplemento de agua y bien drenadas. Sin embargo, al ser plantado tiene que competir con malezas, lo que disminuye la productividad y requiere realizar un buen control de malezas (Mackensen 1999). Durante las fases tempranas de crecimiento, E. deglupta no es capaz de competir exitosamente con la vegetación accesoria, y la tasa de mortalidad es consecuentemente alta, especialmente si no se realiza un adecuado mantenimiento de las plantaciones (Mackensen y Fölster 1999). El eucalipto se siembra en una gran cantidad de sitios, muchos de los cuales son relativamente secos, como crestas y partes altas de lomas, que son sitios no deseables (Spangenberg y Fölster 2002). Por otro lado, un exceso de agua en el suelo implica un menor contenido de oxígeno, tornando el ambiente poco adecuado para el crecimiento de las raíces de eucalipto. A pesar de que algunas especies presentan tolerancia a la deficiencia de agua, las observaciones de campo evidencian un crecimiento insatisfactorio de la mayoría de las especies plantadas (Barros y Novais 1990). Mackensen y Fölster (1999), dan un ejemplo de las consecuencias de una equivocada selección de sitio. En 1996, el 80% de un área estaba plantada de E. deglupta. Como la producción de estos sitios no llenó las expectativas, entre el 70 y 80% de las plantaciones de eucalipto fueron eliminadas y plantadas con A. mangium entre los años 1996 y 1997.
268 Comparado con A. mangium, un programa de fertilización para una plantación de E. deglupta es aproximadamente 60% más costoso. Por lo tanto, para que resulte rentable, debe sembrarse en sitios con un buen suplemento natural de nutrimentos, en los que la fertilización para remplazar la pérdida de nutrimentos no es necesaria o es necesaria sólo en grado limitado en rotaciones tardías (Mackensen 1999).
3. Preparación del terreno de la plantación E. camaldulensis y E. saligna se pueden sembrar en una amplia variedad de suelos sin necesidad de preparar el terreno (Martínez 1990; CATIE 1991). En el caso de suelos compactados por ganadería (principalmente ándicos) es necesario subsolar y sembrar en hoyos profundos y anchos (30 x 30 x 30 cm). En Oxisoles compactados, el utilizar equipos con un subsolador de una línea no es suficiente para corregir todo el problema y en el caso de utilizarse un aparato de tres líneas bajo condiciones de humedad inadecuadas, puede causarse más compactación después de un tiempo. En esta fase de preparación del suelo se debe realizar un análisis químico, con el propósito de definir el tipo de enmiendas que deben de aplicar de acuerdo a las limitaciones en contenidos de Ca, Mg, P (suelos altamente fijadores como los Andisoles) y acidez. Según Barros y Novais 1996, citados por Silveira et al. (2001, las aplicaciones de Ca deben ser en cantidades suficientes para suplir la demanda del cultivo en el ciclo de producción, lo cual se podría lograr con dosis de 1 a 2.5 t ha-1 de dolomita. Para el caso del P éstos mismos autores recomiendan su aplicación, especialmente cuando los suelos tienen un pH (CaCl2) menor a 5.0. En América Central, se ha cultivado E. saligna en Inceptisoles con características ándicas (al presente Andisoles), Alfisoles y Ultisoles en alturas medias, mientras que el E. camaldulensis en suelos poco desarrollados, más pobres y de pisos altitudinales más bajos y secos, entre ellos Entisoles, Inceptisoles, Mollisoles y Alfisoles (Martínez 1990; CATIE 1991). En Colombia se menciona su cultivo en Inceptisoles ándicos (Cannon 1983).
4. Requerimientos nutricionales y absorción de nutrimentos Reis y Barros (1990) mencionan que la cantidad de nutrimentos que se remueven en plantaciones de eucalipto depende de factores como la especie, la densidad de la plantación, la densidad de corta, la calidad de sitio y el componente del árbol que se exporta.; en general, se exporta más nutrimentos de una plantación de eucalipto cuanto más grande sea la cantidad de producto extraído y, entre los diferentes factores que afectan la pérdida de nutrimentos, lo absorbido causa la mayor remoción de nutrimentos del ecosistema (Cuadro 2). La variación en la cantidad de nutrimentos exportado por diferentes especies, puede ser el resultado de la distribución o utilización de nutrimentos, la cantidad de biomasa producida y/o su capacidad de absorción (coeficiente de utilización biológica E. citriodora 143, E. urophylla 152, E. saligna 173, E. grandis 182, E. clöeziana 224).
269 Cuadro 2. Producción de biomasa contenido y coeficiente de utilización biológica (CUB), de nutrimentos en el tronco de especies de eucalipto cultivadas en Brasil (tomado de Reis y Barros 1990). Nutrimentos en el tronco Biomasa del tronco N P K Ca Mg Años t ha-1 kg ha-1 E. saligna 10 72 115 20 90 130 30 E. saligna 9 122 148 36 90 216 75 E. saligna 8 111 294 19 157 238 58 E. saligna 8 262 660 34 427 402 162 E. saligna 8 106 218 28 176 186 42 E. citriodora 10 108 195 20 196 380 75 E. citriodora 9 117 170 44 169 190 90 E. citriodora 8 77 261 13 122 247 71 E. citriodora 8 284 635 26 513 400 184 E. grandis 9 132 338 15 97 208 78 E. grandis 8 163 465 25 235 260 45 E. grandis 8 90 211 14 97 172 33 E. grandis 8 396 808 30 554 564 228 E. grandis 7 161 220 9 180 600 65 E. grandis 7 112 90 6 70 340 30 E. grandis 6 72 185 15 117 115 26 E. grandis 5 28 49 3 20 27 7 E. clöeziana 8 102 246 12 76 64 38 E. clöeziana 8 215 507 15 158 181 143 E. urophylla 9 154 282 45 161 414 108 1 Unidad de biomasa producida/ sumatoria de nutrimentos absorbidos. Especie
Edad
CUB1 187 216 143 156 163 125 177 108 161 179 158 171 181 150 209 157 265 234 214 152
En sitios, donde el suelo es deficiente en un elemento específico, la exportación de este puede ser más relevante que la del total de nutrimentos. En este caso, la especie o genotipo a utilizarse en el sitio debe ser aquella con la menor eficiencia para el nutrimento en cuestión. E. citriodora es más exigente en K que otras especies como E. saligna, con un 26% y un 14% de K en las hojas respectivamente, por esta razón, la utilización de E. citriodora para extracción de aceites esenciales significa una fuente de pérdidas de reservas de K en el suelo. Si se considera el Ca, E. saligna concentra mucho más este nutrimento en la corteza, mientras que E. citrodora inmoviliza más cantidades de este nutrimento en la madera; los datos incluidos permiten observar la gran cantidad del Ca que se asocia a la corteza del tronco, por lo que la devolución de este componente de la biomasa al ecosistema sería de suma relevancia económica y ecológica (Cuadro 3). En sitios con mayor capacidad productiva, la cantidad absoluta de nutrimentos exportados de manera general es más elevada, exportación ligada a una mayor productividad de las especies. Cuadro 3. Biomasa y contenidos de K y Ca en los componentes de E. saligna y E. citriodora en plantaciones de 8 años de edad (tomado de Reis y Barros 1990).
Especie E. saligna E. citriodora
Biomasa t ha-1 291 325
Elemento K Ca K Ca
Madera 329 75 382 137
Componente total del árbol Corteza Ramas Hojas kg ha-1 99 31 75 327 56 55 131 73 205 263 63 47
Total 534 513 791 510
270 Normalmente, el aumento en la densidad de plantas por área lleva en una fase inicial antes de que se detenga el crecimiento a obtener una mayor cantidad de biomasa y por consiguiente, a una exportación más elevada de nutrimentos (Cuadro 4). A pesar de todo, cuando los árboles comienzan a ocupar el espacio que les es disponible en las plantaciones menos densas ocurre una tendencia a que las cantidades de biomasa y nutrimentos absorbidos sean iguales a las más densas. Cuadro 4. Biomasa y contenido de nutrimentos en la parte aérea de E. grandis y E .saligna de 3.5 años de edad, cultivados en dos densidades de siembra (tomado de Reis y Barros 1990). Especie E. grandis E. saligna
Población árboles ha-1 5000 1667 5000 1667
Biomasa t ha-1 78 43 66 50
N
P
306 203 187 258
11 8 10 3
K kg ha-1 69 51 97 81
Ca
Mg
71 46 63 60
23 17 21 25
En suelos de baja fertilidad del Brasil (Oxisoles) con el aumento de la demanda de madera y métodos más intensivos de manejo de las plantaciones (mecanización del suelo, aumento de la densidad de plantación, fertilización y reducción de la edad de corte), se nota que a pesar de la aplicación de fertilizantes minerales, las cantidades que se adicionan son muy inferiores a las que salen de la plantación, lo que lleva a una reducción de la productividad forestal en función de un agotamiento gradual del suelo. Al estudiar la cantidad de nutrimentos exportados como madera de E. grandis de 7 años de edad en Brasil, Haag (1983) menciona que el total exportado del total absorbido es alto, siendo el macro elemento Mg el que más sale del sistema y en orden decreciente P > Ca > K > S > N. En cantidad total exportada, el Ca fue el que más salió del sistema y en orden decreciente N > K > S > Mg > P. Dentro de los micronutrimentos, el Mo es el elemento que más se exporta del total absorbido, aunque los más exportados siguen el orden decreciente Mn > Fe > B > Cu > Zn > Mo (Cuadro 5). Cuadro 5. Cantidad de nutrimentos absorbidos y porcentaje de extracción exportado como madera de E. grandis de 7 años de edad considerando una población de 1500 árboles ha-1 y un volumen con corteza de 355.44 m3 ha-1 (tomado de Haag 1983). Nutrimento N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Mo Zn
g planta-1 260 20 177 387 85 106 mg/planta 884 538 2618 12135 7 259
kg ha-1 390 31 266 580 128 159 g/ha 1326 808 3927 18203 10 388
% del total 72.0 86.9 31.2 86.4 92.9 81.2 % del total 81.6 84.9 64.5 84.8 91.4 87.5
271 Los factores que conducen a que una especie absorba mayor o menor cantidad de nutrimentos son complejos. Se puede decir que una especie que absorbe mayor cantidad de nutrimentos por unidad de biomasa producida de otra que absorbe una cantidad menor, así se puede decir que E. saligna y E. citriodora son más exigentes en N, P y K que E. grandis (Cuadro 6) y que E. citriodora es particularmente exigente en K. También podría decirse que E. clöeziana es la especie menos exigente en nutrimentos, a excepción del Mg, para el cual no difiere de las demás especies. Si se considera la absorción media anual, se verifica que para N, los valores varían de 83 kg año-1 para E. clöeziana, hasta 164 kg año-1 para E. grandis y que para P estos valores son de 2.6 y 6.7 kg año-1 respectivamente. Cuadro 6. Cantidad de nutrimentos por cantidad de biomasa de la parte aérea de varias especies de eucalipto de 8 años de edad (tomado de Reis y Barros 1990).
Especie E. grandis E. saligna E. clöeziana E .citriodora
Biomasa t ha-1 448.3 291.3 231.5 325.1
N
P
2.92 3.19 2.87 3.19
0.12 0.16 0.09 0.14
Nutrimentos K kg t-1 biomasa 1.68 1.82 0.91 2.43
Ca
Mg
1.73 1.76 1.00 1.57
0.77 0.78 0.76 0.75
Total de nutrimentos kg ha-1 3240 2249 1303 2627
Normalmente, la tasa de absorción es mayor en las edades más jóvenes de la plantación con un máximo que coincide con la mayor tasa de productividad. Para E. grandis, la tasa máxima de acúmulo de biomasa y de absorción de algunos nutrimentos ocurre a la edad de 48 meses; a partir de esta edad se reduce la tasa de acúmulo (Cuadro 7). Cuadro 7. Tasa media de acumulo de biomasa total (parte aérea y raíces) y absorción de nutrimentos en plantaciones de E. grandis de varias edades (tomado de Reis y Barros 1990). Edad
Biomasa
Meses 12 24 36 48 60 72
t ha-1 9.6 17.3 17.7 22.5 18.4 16.1
N
P
85 117 105 81 70 61
6 8 7 6 5 4
Nutrimentos K kg ha-1año-1 52 67 65 52 43 35
Ca
Mg
36 40 39 38 31 27
11 14 14 13 11 10
La distribución de la biomasa y de los nutrimentos en los diferentes componentes de la planta es de mucha importancia en la determinación de la edad de corta y del componente del árbol a ser extraído, de manera que se pueda minimizar la exportación de nutrimentos. Este tipo de estudios puede llevarse a cabo en plantaciones de diferente edad aunque los datos que así se obtienen provienen de plantaciones con suelos diferentes y a menudo de diferente densidad de plantación, lo que puede conducir a variaciones inesperadas de resultados como por ejemplo una menor cantidad de biomasa a mayores edades. En Brasil, la exploración forestal consiste en retirar del terreno solamente el tronco (madera y corteza) dejando entonces en el terreno la copa (hojas y ramas) y las raíces. En plantaciones jóvenes la contribución de la biomasa de la copa es elevada y debido a
272 que la concentración de nutrimentos en las hojas también es más alta (más del 50% de los nutrimentos se encuentran en la parte aérea), la contribución de nutrimentos de esta fracción es considerable.
5. Reciclaje de nutrimentos Según Reis y Barros (1990), los primeros estudios sobre el reciclaje de nutrimentos en plantaciones de eucaliptos se inician en Australia en 1977 y en Brasil en 1976 y este depende de los estadios nutricionales de las plantaciones, a saber: ?
?
antes de que se cierre la copa, el reciclaje se caracteriza por una demanda elevada de nutrimentos para la formación de la copa sin que haya retorno por caída de hojas; en esta fase se esperan las mejores respuestas a la fertilización dado que las necesidades nutricionales de los árboles dependen de la disponibilidad de nutrimentos; después del cierre de la copa, cuando son más importantes los ciclos biogeoquímicos y bioquímicos, pues en esta etapa domina la descomposición de material orgánico depositado en el suelo y ocurre una redistribución interna de los nutrimentos; en este estadio puede ocurrir algo de inmovilización biológica de P y N, lo cual puede causar una deficiencia de estos nutrimentos en el estadio tres. Este estadio puede no alcanzarse en plenitud en suelos muy pobres, en otras palabras que solamente una porción muy pequeña de las necesidades nutricionales de la planta sean satisfechas por el reciclaje biogeoquímico. A menudo, puede observarse una merma en crecimiento de eucalipto a los tres o cuatro años después de la siembra, proceso que se reinicia al quinto o al sexto año cuando se liberan los nutrimentos anteriormente inmovilizados en los residuos en plantaciones previamente fertilizadas.
En el caso de Brasil, se encontró que una plantación adulta de eucalipto es capaz de depositar anualmente sobre el suelo cantidades importantes de residuos mientras que sus raíces son capaces de extraer grandes cantidades de nutrimentos del subsuelo, favoreciendo así su reciclaje. En un estudio con plantaciones de E. citriodora de 24 años de edad, Haag (1983) encontró que la cantidad de nutrimentos asociada al mantillo de dicha plantación fue de 212 kg N ha-1, 8.91 de P, 31.4 de K, 161.0 de Ca, 33.0 de Mg, 32.7 de S, 0.6 de B, 0.2 de Cu 25.2 de Fe, 14.7 de Mn y 0.9 de Zn, en un total de 2.87 y 17.11 t ha-1 de mantillo en la capa superior e inferior, respectivamente. Dedecek et al. (2001) mencionan que la cantidad de residuos recolectados antes de la cosecha en plantaciones de E. grandis de doce años sobre un Oxisol arenoso, fue de 19.8 t ha-1, valor que se redujo a 2.64 t ha-1 una vez efectuada la cosecha y la nueva plantación; en otra plantación de 7 años los valores fueron de31.3 y 7.6 t ha-1, antes y después de la cosecha, en un Oxisol de textura media. La quema reduce en casi tres veces la cantidad de residuos orgánicos en plantaciones de E. pilularis de 6 años y elevó la pérdida de Ca y Mg casi en 38 y 15 kg ha-1 respectivamente, ya que el proceso de convección de los vientos retira la ceniza del lugar de la quema. En un trabajo de quema controlada en plantaciones mixtas, E. paucifora, E. dives y E. delegantensis se encontraron los siguientes rangos de pérdida en kg ha-1 74 a 109 de N, 1.96 a 3.04 de P, 12.1 a 21 de K, 18.7 a 27.7 de Ca y 4.9 a 9.7 de Mg (Reis y Barros 1990). En plantaciones de eucalipto de 7 años de edad en Oxisoles de Brasil, se encontró que cuando los residuos de cosecha se queman o se retiran del ecosistema,
273 ocurren variaciones grandes en la temperatura y contenido de humedad de suelo (2-5 cm de profundidad), en contraposición a lo que ocurre cuando se dejan sobre el suelo. La remoción de los residuos también causó un efecto adverso sobre el crecimiento de las plántulas hasta los 15 meses después del trasplante; en general, la corta y no remoción de los residuos de cosecha tienen un efecto positivo sobre el crecimiento, mientras que la quema de los residuos estimula aún más el crecimiento debido a la liberación rápida de los nutrimentos en los tejidos quemados. En este tipo de plantaciones, se depositan 7.7 t ha-1 (59% hojas y 41% ramas), cantidad que contribuye con 42 kg N ha-1, 2.3 de P, 20 de K, 47 de Ca y 14 de Mg, adición que ocurre en un 50% en los primeros 10 meses y llega alcanzar valores del 80% después de 23 meses (Gonçalvez et al. 1998). Bellote et al. (2001) encontraron que en plantaciones de 7 y 12 años de E. grandis creciendo en Oxisoles de Brasil, del total de la biomasa, las hojas representan el 9%, las ramas el 7% y el tronco el 83%, mientras que el 37% del total de nutrimentos absorbidos se encuentra en la hojas, el 10% en las ramas y el 53% en el tronco; además, se encontró que la albura en las plantaciones de 7 años es mayor que el duramen, mientas que a la edad de 12 años los contenidos de ambos componentes de la madera son similares y representan el 86% de la biomasa aérea total. Los autores consideran que del total de la biomasa el 92% se encuentra en el tronco y que de un total de 302 t ha-1 cosechada, se exportan 296 t ha-1 o su equivalente de 277 t ha-1 como madera comercial, lo que implica que la remoción de nutrimentos del suelo debe ser repuesta con la adición de fertilizantes. Debido a que la mayoría de los nutrimentos que se salen del ecosistema se exportan como madera, se ha analizado la composición nutricional de las fracciones del tronco. Así, se encontró que el mayor incremento en nutrimentos en el tronco ocurre entre los 3 y los 5 años de edad (223%), mientras que entre los 5 y los 7 años el incremento fue del 20%, lo que se atribuye a la competencia por nutrimentos entre árboles (da Silva et al. 2001). Los mismos autores, mencionan que en el tronco de los árboles los contenidos de Ca, K y P aumentan hasta el quinto año, con un incremento mayor entre el quinto y el sétimo año, mientras que el contenido de N se estabiliza al quinto año, y el de Mg decrece después de esta edad. Aunque a estas edades la corteza (floema funcional) representa el 7.5% del tronco, esta fracción acumula más N, P, K, Ca y Mg que las ramas y el duramen; el Ca acumulado en la corteza es mayor que el estimado en la albura, hecho atribuible a que es un constituyente de las paredes celulares. En el caso del N y el Mg, a pesar de que la biomasa aumenta, la cantidad encontrada se estabiliza después del quinto año, reflejando la movilidad de estos elementos vía floema y su translocación hacia el duramen (Cuadro 8). Sin embargo (Costa 1990), las especies de eucalipto extraen diferentes cantidades de nutrimentos y los acumulan de manera diferente en los tejidos del árbol (Cuadro 9).
274 Cuadro 8. Nutrimentos acumulados y biomasa de los componentes del tronco de árboles de E. grandis en plantaciones sobre Oxisoles de Brasil de 3, 5 y 7 años de edad (tomado de da Silva et al. 2001) Edad (años) 3
5
7
Componente de la biomasa Tronco Corteza Albura Duramen Tronco Corteza Albura Duramen Tronco Corteza Albura Duramen
N 44.5 14.5 30.3 0.04 78.50 23.42 38.40 16.65 78.10 21.22 41.30 125.61
Nutrimentos acumulados (g) P K Ca 5.50 43.90 44.90 2.26 11.81 33.07 3.20 32.00 11.80 0.0007 0.018 0.02 10.60 56.00 87.00 4.10 17.18 64.15 6.00 36.00 11.70 0.58 2.8 11.17 18.40 67.10 107.90 8.61 20.48 77.14 9.20 43.40 14.40 0.59 3.22 13.34
Mg 11.70 6.27 5.40 0.007 28.50 13.77 10.80 3.91 23.20 12.08 7.80 3.29
Biomasa (kg) 39 4 36 51 89 7 52 29954 107 8 60 38559
Cuadro 9. Cantidad de nutrimentos en los diferentes tejidos de árboles de Eucalyptus saligna y E. citriodora de siete años de edad, después del segundo corte (tomado de Costa 1990). Parte del árbol Hojas Madera Corteza Ramas
N
P
K
Ca
Mg
Biomasa seca
6.5 3.6 11.7 30.9 26.2 45.7 12.7 12.9
2174 3078 73500 100400 9690 25550 6319 6387
Especie E. saligna E. citriodora E. saligna E. citriodora E. saligna E. citriodora E. saligna E. citriodora
36.5 51.8 80.4 80.8 38.7 58.6 19.9 20.1
3.9 3.7 11.7 10.0 10.9 7.4 2.8 1.9
kg ha-1 27.3 17.3 47.2 13.2 51.0 35.0 92.9 221.4 73.8 155.2 126.9 221.6 18.3 21.2 21.4 20.0
Un estudio realizado por Silva et al (1983), citados por Spangenberg y Fölster (2002), en suelos pobres de la región de Cerrado en Brasil describe los contenidos de Ca en la corteza de cinco especies de eucalipto de 10 años de edad. Los mismos variaron desde 30 kg ha-1 (E. propinqua), hasta 53 kg ha-1 (E. robusta), 70 kg ha-1 (E. dunnii) y 71 kg ha-1 (E. grandis), hasta 102 kg ha-1 (E. saligna). Entre estas especies, E. grandis y E. saligna mostraron la mayor producción de biomasa (incremento medio anual de 18 t ha1 ) y E. grandis la mayor acumulación de nutrimentos. Mediante la implementación de plantaciones mixtas, combinando especies fijadoras de N con especies que no son capaces de fijarlo, Mackensen (1999) menciona la bondad de la combinación de E. deglupta y A. mangium, y el uso de los residuos de esta última en forma de mulch o ceniza. A pesar de lo recomendable que es dejar la corteza de los árboles cortados en el sitio, donde sirve como mulch, cubre el suelo, reduce la erosión y ayuda a mantener la humedad del suelo, esta resulta ser una práctica de alta dificultad técnica en eucalipto (Spangenberg y Fölster 2002)
275 Ante la pregunta de cómo el eucalipto suele lograr grandes crecimientos a pesar de plantarse en suelos de baja fertilidad, de Paula (1996), cita a Attiwill (1980) quien menciona que cerca de la mitad del fósforo es suplida por el ciclo interno o bioquímico, a través de un proceso efectivo de removilización de fósforo de las hojas senescentes. Cita igualmente a Baker y Attwill (1985), quienes también observaron ese aspecto. Ellos encontraron que para eucalipto, apenas el 4% de la demanda de N y el 10% de la demanda de P vienen de la reserva del suelo, el resto es suplido por el ciclo bioquímico. En contraste, los valores para pino rondan el 23% y el 34% respectivamente.
6. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar de este género, se recomienda tomar la segunda hoja madura de color verde oscuro (las hojas más jóvenes son de color verde claro con un ligero tinte rojizo), excepto para E. deglupta especie en que se toma la tercera hoja, todas provenientes de árboles que no estén fructificando y de la parte inferior de la cuarta a sexta rama del árbol, en forma descendente (Brunck 1987). En los Cuadros 10 y 11 se presentan los ámbitos de deficiencia y adecuados de nutrimentos a nivel foliar para varias especies de eucalipto de acuerdo con Dell et al. (2001) y Boardman et al. (1997). Se observa que los ámbitos de concentración foliar son ligeramente diferentes entre 9 especies, lo suficiente para manejar la fertilización de cada una de ellas de manera diferenciada. Para todas las especies comparadas, el orden de concentración foliar sigue el orden N > Ca > K > Mg = Na = Cl > P >> B > Zn > Cu. Cuadro 10. Ámbitos de concentración adecuada en la hoja madura más joven de árboles de E. globulus, E. grandis, E. urophylla y E. urograndis (tomado de Dell et al.2001). E grandis E. urophylla Deficiente Adecuado Deficiente Adecuado mg g-1 materia seca N 10-17 19-27 5-15 18-34 Mg > P = S (Negi et al. 1990), mientras que en suelos más lixiviados de África la cantidad de nutrimentos absorbidos sigue el orden K > N > Ca >> Mg = P (Nwoboshi 1983; 1984); en ambos casos, la cantidad de nutrimentos absorbidos en la biomasa aérea aumenta en forma paulatina con la edad, por lo que su adición puede resultar en incrementos significativos a cualquier edad (Nwoboshi 1983; 1984; Drechsel y Zech 1994), en particular en suelos distróficos. En suelos de fertilidad baja, la adición de N, P, K o Ca permiten un incremento del área basal y del volumen de madera, mientras que cuando la fertilidad del suelo es baja y no se aplican enmiendas se presentan deficiencias nutricionales (clorosis y necrosis) y hasta muerte descendente de los árboles (Kumar 2005). Cuando la acidez aumenta con la profundidad del suelo, la plantación puede crecer normalmente durante cierto número de años, estancándose el crecimiento cuando las raíces encuentran el subsuelo ácido; bajo dichas condiciones, el crecimiento radical se constriñe, por lo que cualquier período seco causa un amarillamiento de las hojas de abajo hacia arriba. En un estudio de simulación sobre el balance de nutrimentos en varios sistemas de producción de la zona Atlántica de Costa Rica, incluyendo plantaciones de teca, Poels (1994) encontró que este cultivo alcanza el máximo de extracción de todos los nutrimentos a los 23 años (excepto Ca que alcanza esta situación al año 24), notándose que los niveles de extracción de todos los elementos (excepto Mg) son siempre superiores a los de adición, causando problemas nutricionales después de la corta de la plantación (Cuadro 2). Bajo estas condiciones, los suelos infértiles de la región no podrían soportar un segundo turno de corta, a no ser que se repongan los nutrimentos exportados en la madera. Cuadro 2. Resumen del flujo de nutrimentos en plantaciones (kg ha-1 año-1) de teca al año 24 (tomado de Poels 1994). Elemento Adición atmosférica Adición meteorización Reciclaje de materia orgánica -Liberación -Absorción Exportado cosecha Exceso máximo anual Déficit máximo anual Pérdidas por erosión y lavado
N 5 0
P 0.1 0.2
K 1 7
Ca 1 7
Mg 3 3
204 267 21.0 33 311 5
12 16 1.3 2 19 0.3
133 175 18.1 60 203 8
108 186 44.2 158 224 8
24 31 3.6 42 36 6
333
5. Absorción de nutrimentos La absorción de nutrimentos por la teca depende del requerimiento de la especie, de la cantidad que pueda suplir el suelo y de la cantidad de nutrimentos que se adicionen como fertilizante; en general, los nutrimentos que más requiere la especie son N, P, K, Ca, Mg y S (Drechsel y Zech 1994). Datos recolectados por Kumar (2005), indican que en la extracción de madera en plantaciones de 30 años remueven 247, 41, 170, 632 y 198 kg ha-1 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente y tasas de absorción anual de 264, 17 y 132 kg ha-1 de N, P y K, respectivamente en plantaciones de 20 años en India. Al estudiar la cantidad de nutrimentos absorbidos en la biomasa aérea de plantaciones de crecimiento lento entre 1 y 15 años de edad en Nigeria, Nwoboshi (1984) encontró que el requerimiento de estos elementos aumenta con la edad y que el total requerido por la plantación fue del orden K > Ca > N > P > Mg; en la Figura 1, se nota que los mayores requerimientos de nutrimentos por parte de la teca ocurren a las edades mayores a 9 años, por lo que es de esperar que se encuentre respuesta a la fertilización de plantaciones adultas, como se demuestra en la Figura 3. Jha (1999) menciona que bajo condiciones de la India, la contribución de la biomasa aérea en plantaciones de teca es del orden de 87.2-88.2%, mientras que la biomasa radical contribuye en un 11.8-12.8%, sin que haya mucha variación entre plantaciones de edades entre 1.5 y 30 años de edad. La contribución de los diferentes componentes de la biomasa aérea total (94.381 kg ha-1) en una plantación de 38 años es del orden de: 69% tronco, 21% ramas vivas y corteza, 4% ramas muertas, 2% hojas y 2% ramillas (Kaul et al.1979). En el Cuadro 3 se presenta la cantidad de nutrimentos absorbidos en diferentes tejidos en plantaciones de teca de 6 10, 20 y 30 años de edad (Salas 1987; Negi et al. 1995). Las diferencias debidas a la edad se explican por si mismas y se deben a una mayor acumulación de biomasa con el tiempo. Las mayores cantidades absorbidas de N, P y Mg se encuentran en el tronco, mientras que las de Ca se encuentran en la corteza y la raíz; el Ca que se acumula en la corteza puede ser devuelto a la plantación, una vez realizada la operación de corta, causándose así un menor impacto ambiental. Aún así, la extracción de Ca del ecosistema en suelos distróficos puede reducir drásticamente la posibilidad de un segundo turno de corta y el volumen extraíble en el caso de que pueda darse esta situación, excepto en zonas aledañas a los ríos donde el contenido de nutrimentos puede ser compensado por deposiciones aluviales y ocurre un proceso de enriquecimiento por medio del agua capilar (Hase y Foelster 1983; Hernández et al. 1993). Sin embargo, en plantaciones de rotación larga de la India, Balagoparlan, Rugmini y Chacko (2005), encontraron que el efecto de dos y tres rotaciones de teca solamente causaron una disminución del C orgánico, el N total y el Ca disponible en el suelo, lo que afecta negativamente a la altura de los árboles y no así su diámetro a la altura del pecho.
334
Madera
Ramas
Hojas
Total
100% Incremento
3
5
Madera
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
50%
35%
25% 1%
3%
1
3
7 9 Edad (años) Corteza
11
13
Ramas
Hojas
15 Total
8%
12%
5
7 9 Edad (años)
11
13
15
100% Total
% P absorbido
75% 50%
32%
28%
14% 25%
16% 1%
4%
5
7 9 Edad (años)
Madera
Corteza
Ramas
11
13
Hojas
15
1
3
Total
8%
5
7 9 Edad (años)
11
13
15
17%
18%
11
13
15
32%
28%
13
15
100% Incremento
3000 2500 2000 1500 1000
Total
75%
% K absorbido
K absorbido (kg/ha)
8%
0% 3
3500
50% 33% 11% 25%
500 0
1%
3%
6%
1
3
5
10%
0% 1
3
5
Madera
2500
7 9 Edad (años) Corteza
11
Ramas
13 Hojas
15 Total
7 9 Edad (años)
100% Incremento
2000
% Ca absorbido
Ca absorbido (kg/ha)
23%
10%
Incremento
1
1500 1000 500
75%
Total
50% 11%
25%
0
0%
3%
3%
1
3
5
16%
7%
0% 1
3
5
Madera
400
7 9 Edad (años)
Corteza
11
Ramas
13
Hojas
15
Total
7 9 Edad (años)
11
100% Incremento
350 300
% Mg absorbido
Mg absorbido (kg/ha)
Total
75%
0% 1
P absorbido (kg/ha)
Corteza
%N absorbido
N absorbido (kg/ha)
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
250 200 150 100
Total
75% 50%
16% 25%
50
1%
0
5%
22%
9%
23%
23%
13
15
2%
0% 1
3
5
7 9 Edad (años)
11
13
15
1
3
5
7 9 Edad (años)
11
Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos en plantaciones de teca de diferente edad en Nigeria (confeccionada con datos de Nwoboshi 1984).
335 Cuadro 3. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa y del mantillo asociados a plantaciones de T. grandis en regiones tropicales (adaptado de Salas 1987 y Negi et al. 1995). Edad plantación
6 años, Venezuela
10 años, India
20 años, India
30 años, India
Peso seco
N
P
Componente Hojas Ramas Tronco Mantillo Total Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total
t ha-1 3.4 4.2 39.4 20.8 68.3 5.2 5.0 8.3 7.9 48.2 15.4 90.0 5.5 5.5 12.7 8.9 58.1 17.9 108.6 7.8 8.5 35.1 13.9 98.8 28.5 192.6
K
Ca
Mg
49 37 200 240 526 61 51 37 196 81 143 569 14 39 62 320 102 177 713 82 34 108 338 185 244 992
11 6 39 33 79 14 9 11 17 56 40 147 14 7 13 8 71 58 171 21 10 33 8 157 59 288
kg ha-1 68 19 125 159 371 60 17 28 28 93 47 272 64 17 20 36 92 72 300 111 33 43 28 176 64 422
9 7 46 18 81 3 1 3 2 4 4 18 1 1 4 3 10 6 26 2 2 2 4 18 12 41
52 42 161 36 291 35 25 23 34 36 84 236 49 22 37 63 61 145 377 61 34 72 52 46 191 456
6. Reciclaje de nutrimentos La poca adición de residuos orgánicos (5.5 a 12.1, con un promedio de 7.7 t ha-1 año-1 en plantaciones entre 15 y 56 años) y la consecuente reducción en liberalización de nutrimentos por mineralización de los mismos, conlleva a la degradación del sitio en plantaciones de teca (Kumar 2005). Amponsah y Meyer (2000) mencionan que bajo bosques naturales puede encontrarse una mayor cantidad de nutrimentos que bajo plantaciones de teca del mismo lugar, debido a la adición de residuos del sotobosque, en el primer caso, y una mayor pérdida de nutrimentos por lavado y mineralización, en el segundo caso. En general, la adición de residuos en plantaciones de teca aumenta con la edad, hasta que cierra la copa de la plantación, a partir de ese momento más del 90% de los residuos que caen de los árboles se mineralizan en un período de menos de 6 meses (Egunjobi 1974) y algunos nutrimentos pueden ser translocados del subsuelo a la superficie vía absorción/deposición de residuos. Bajo condiciones no disturbadas, más del 70% del N requerido por una plantación establecida puede ser suministrado a través de la mineralización de residuos y N atmosférico, siendo que esta cantidad se puede reducir al 15% cuando ocurren incendios regularmente, forzando el sistema a ceder parte del N de reserva del suelo. En países asiáticos, donde la teca tiene un crecimiento lento y las condiciones de pH del suelo son neutras (Egunjobi 1974; Kaul et al. 1979; Balagopalan 1987; Nath et al. 1988;
336 Shanmughavel y Francis 1988; Sharma y Pande 1989; Chaubey et al. 1989) se considera que una plantación de teca de 30 años de edad deposita 10.175 kg ha-1 de residuos, los que adicionaron 139.0, 1.6, 114.9, 215.7 y 118.3 kg ha-1 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente (Shanmughavel y Francis 1988); en este caso, el 91% eran hojas, el 7% ramas y el 2% restante, órganos reproductivos y corteza (Cuadro 4). Cuadro 4. Cantidad de nutrimentos (kg ha-1) adicionados al suelo como residuos en plantaciones de teca de 30 años de edad (Tomado de Shanmughavel y Francis 1988). Componente Hojas Ramas Corteza Órganos reproductivos Total
N 134.10 1.78 0.01 1.05 138.94
P 1.38 0.10 tr 0.16 1.64
K 107.1 4.55 0.01 3.21 114.86
Ca 209.46 3.85 0.03 2.34 215.68
Mg 117.00 0.98 0.01 0.34 118.32
Según Nath et al. (1988) la adición de residuos causa un aumento de la saturación de bases y del pH del suelo en plantaciones de 14 años y más aún en las de 28 años, al punto de que la clasificación de los suelos cambió de Inceptisoles a Mollisoles. Del Cuadro 4 se deduce que las mayores cantidades de nutrimentos se adicionan al suelo vía hojas y que los elementos adicionados en mayor cantidad son Ca >> N > Mg = K >>> P, tal cual encontraron en condiciones similares Sharma y Pande (1989), por lo que bajo condiciones normales en suelos bajo teca se pierden menos nutrimentos que en suelos bajo bosques naturales (Chaubey et al. 1989). Los cambios edáficos atribuidos a la liberación de nutrimentos, producto de la biodegradación de la hojarasca sobre el horizonte A, en plantaciones de teca de 2, 7 y 12 años de edad implican aumentos de Mg, N, materia orgánica, N, capacidad de intercambio catiónico y pH y una disminución del contenido de P (Márquez et al. 1993).
7. Niveles de deficiencia foliar El tejido que más se recomienda para hacer el análisis foliar de la teca consiste en tomar el segundo par de hojas maduras (a veces un grupo de 3 hojas), que se distinguen de las hojas jóvenes por su superficie glabrosa, de la parte iluminada de la copa de árboles que no estén fructificando (Brunck 1987). Otros autores (Jayamadhavan, Sudhakara y Washid 2000) realizaron un estudio en plantaciones de teca de 10 años de edad en el clima monzónico de la India; los autores midieron la variación en la concentración de N, P y K, en función de la hora de muestreo (0600, 0800, 1000, 1200, 1400, 1600 y 1800 horas), la edad de la hoja (hoja 1, 2, 3, 4 y 5 a partir de la porción terminal de la rama), la posición de las hojas en la copa (tercios superior, medio e inferior), clase diamétrica (7.10-10.25, 10.26-13.50, 13.51-16.75 y 16.75-20.00 cm) y la variación anual (muestras por mes durante el año). El estudio concluye que para esta edad de plantación, el muestreo foliar debe realizarse entre las 0900 y 1100 horas, cuando la concentración de los 3 elementos analizados es la mayor y su coeficiente de variación el menor, preferiblemente de la segunda hoja desde la terminal de la rama, del tercio inferior de la copa (no hubo diferencias significativas en la concentración por efecto de luminosidad) y de la clase diamétrica mayor, encontrándose además que el mes del año en que se dan las mayores concentraciones foliares es junio durante la época lluviosa (Cuadro 5). Drechsel y Zech (1994), encontraron que las concentraciones foliares de N y P en árboles de teca decrecen durante los primeros 4 a 6 años, mientras que la concentración de otros elementos como K, Mg, Zn y Cu permanecen relativamente estables. Es
337 necesario desarrollar protocolos de muestreo foliar para plantaciones de edades entre 6 meses y 3 años de edad, donde todavía no se ha desarrollado una copa tal que se cierre el dosel. Cuadro 5. Variación del contenido foliar de acuerdo a la posición de la hoja en la copa, en la rama, la clase diamétrica de los árboles y la hora de muestreo, en plantaciones de teca de 10 años de edad en la India (tomado de Jayamadhavan, Sudhakara y Washid 2000). N
P K Coef. Var. Conc. Foliar Coef. Var. Conc. Foliar Coef. Var. (%) (%) (%) (%) (%) Posición en la copa de los árboles (Tercios) 11.04 0.28 38.98 1.64 36.56 11.38 0.24 46.49 1.58 32.51 9.02 0.27 25.21 1.65 27.65 Hora de muestreo durante el día 14.20 0.29 29.69 1.65 17.86 9.01 0.31 25.38 1.69 12.05 6.35 0.30 37.55 1.78 12.04 6.32 0.29 36.66 1.66 30.11 5.27 0.27 31.51 1.57 22.56 12.78 0.26 30.28 1.48 22.10 12.13 0.24 20.25 1.39 33.65 Posición de la hoja desde la parte terminal de la rama 9.24 0.18 51.43 1.65 23.42 8.21 0.30 46.61 1.67 21.34 7.97 0.25 47.76 1.59 29.82 7.48 0.24 50.21 1.50 34.56 9.31 0.22 60.63 1.45 38.36 Clase diamétrica (cm) 8.00 0.20 49.05 1.48 28.54 8.16 0.24 51.45 1.62 34.66 7.25 0.26 47.79 1.63 32.53 6.78 0.29 38.44 1.67 27.43
Variable
Conc. Foliar (%)
Superior Medio Inferior
2.51 2.45 2.59
0600 0800 1000 1200 1400 1600 1800
2.52 2.58 2.66 2.62 2.53 2.43 2.41
1 2 3 4 5
2.63 2.64 2.58 2.56 2.48
7.10-10.25 10.26-13.50 13.51-16.75 16.76-20.00
2.51 2.57 2.61 2.63
Una vez que se determina el mejor tejido a muestrear y la mejor época para realizar el muestreo, se puede hacer la comparación de valores entre sitios y árboles con diferentes condiciones nutricionales para determinar los niveles de insuficiencia, suficiencia y exceso, tal cual lo informan en las compilaciones realizadas en África (Drechsel y Zech 1991) y en Australia (Boardman et al. 1997) que se resumen en el Cuadro 6. Cuadro 6. Interpretación de niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de teca (adaptado de Drechsel y Zech 1991, Boardman et al 1997). Elemento Deficiente Marginal Adecuado N (%)
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