Caracterización y evaluación de la calidad de madera de Prosopis alba en rodales semilleros Dr. Ing. Ftal Moglia J G. González D. Cisneros A.B. Pan E. [email protected](Prof. Dendrología de la FCF – U.N.S.E) Objetivos Generales Caracterizar y evaluar la variación de los parámetros de calidad de la madera de distintos orígenes de Prosopis alba, relacionándolo con sus rasgos morfológicos y las características ambientales de cada sitio. Objetivos específicos 1. Caracterizar el leño de las diferentes poblaciones de P. alba Evaluar los parámetros de calidad de madera en los diferentes rodales. 2. Correlacionar características morfológicas externas de los árboles con variables de calidad de madera. 3. Evaluar la interacción entre las variables de calidad de leño con el ambiente. 4. Evaluar la relación entre calidad de madera y ritmo de crecimiento. 5. Identificar los rodales más promisorios para uso sólido. Metodología empleada En cada uno de los sitios muestreados se seleccionaron 6 individuos adultos y sanos, sin daños visibles, según las recomendaciones de Burley y Wood (1979). Se midieron los Caracteres dendrométricos: Altura total y de fuste (considerada hasta la primera ramificación) y el diámetro a 1,30 m, se marcó la orientación Norte.Inclinación del grano a partir de la inclinación de la fibra de la corteza para relacionar la presencia de grano inclinado. Radios de las copas, con el método de ángulos fijos en 4 direcciones. Se contaron el número de orden de las ramas (se considera 0 el fuste o tronco). Fig. N 1 Criterios utilizados en las mediciones a) Mediciones sobre el árbol b) Esquema de seccionamiento y obtención de secciones para las diferentes muestras. Anillos Tendencias de Crecimiento Se realizó el acabado fino con lijadora orbital manual con juego de lijas de granulometría ascendente de 100 a 600, hasta la obtención de una superficie lisa (progresivamente más fina) hasta obtener una óptima visión macroscópica del leño. La identificación y recuento de los anillos de crecimiento se realizó siguiendo las indicaciones de Moglia y Giménez (1994), sobre dos radios perpendiculares a los anillos de crecimiento, Se elaboraron las tendencias de crecimiento basadas en la edad biológica, mediante la medición de los espesores de anillos. Para el análisis de los datos, se alineó el espesor medio de los anillos de cada árbol con los de otros individuos según la edad biológica y no cronológica y fue promediado para obtener la curva de crecimiento del árbol base. Se calculó para cada variable el incremento medio anual (IMA) y el incremento anual (IA). La curva de incremento corriente anual (curva de crecimiento ajustada) se graficó de manera simultánea con la curva de incremento medio anual. El punto de intersección de ambas fue usado para estimar la edad de máximo incremento biológico. A través de modelos de regresión de las variables dendrométricas en función de la edad, se pretende establecer la relación existente para ser ajustada a una función. Los modelos utilizados fueron líneal y polinómico y allí se seleccionó el que presentaba mejor R2. Determinación de las propiedades físicas Fig 2 a-b Secuencia de preparación previa de las trozas y obtención de probetas para determinación prop físicas En cada ejemplar a partir de la troza un tablón radial central, descartando la médula, se cortaron listones desde la periferia hacia el centro,(N o S) se obtuvieron muestras de 20 x 20 x 20 mm para las dimensiones radiales y tangenciales y de 20 x 20 x 90 mm para las direcciones longitudinales, dentro de cada listón, se consideró la posición en altura de cada una de las muestras obtenidas. Para la densidad se utilizó el método de inmersión de agua según la al método de desplazamiento de agua establecido en la Norma IRAM 9544.La densidad básica anhidra fue obtenida como cociente entre peso y volumen anhidro (ρ0). La densidad básica se calculó como cociente entre el peso anhidro de la probeta y su volumen a saturación de humedad (db). Se realizaron dos medidas por orientación en cada muestra, para luego calcular el promedio. Para estabilidad dimensional se determinaron los coeficientes de contracciones diferencial “q” confeccionados y obtenidos mediante las contracciones diferenciales según las normas DIN 52.184, y los coeficientes de contracción máximo radial tangencial y volumétrico. Microscopia Se obtuvieron los preparados de para el estudio de la variabilidad radial de las variables microscópicas. de acuerdo al protocolo del Laboratorio de anatomía de maderas (LAM) perteneciente al instituto de silvicultura y manejo de bosques (INSIMA).Las muestras se tomaron en secuencia sobre uno de los radios, se seleccionaron en cada una de las rodajas, los anillos del 5 al 11, 17 al 22 y 26 al 30. La descripción microscópica se realizó de acuerdo a la terminología recomendada por el Comité de la IAWA (International Association of Wood Anatomists, 1989).Con base en estas descripciones se procedió a la elaboración de la base de datos, que contiene la descripción microscópica de la especie y fotomicrografías de cada sección: transversal, radial y tangencial. La metdología empleada en cada sitio se resume en el diagrama siguiente: Diagrama de flujo dela Metodología del proyecto Fase 1 Campo Obtención de material experimental siguiendo las recomendaciones de Burley y Wood (1979) Medición de caracteres dendrométri cos a- Posición social: árboles dominantes dap> 30 cm b- Calidad de fuste c- Copas bien desarrolladas d- Vitalidad * Dap * Altura de fuste * Tipo de fuste * Altura de la 1º ramificación Apeo de los 6 árboles seleccionados Traslado de muestras Extracción de 1 rodajas a 1.30 m y troza para prop. físicas Determinación Fase 2 Laboratorio Crecimiento Método basado en edad biológica ( Macroscopia Preparación de probetas-microscopia Aserrado de trozas para obtención de tablones alb/duramen defec Pulido de rodajas Stoker y Smiley (1968) Determinación func de crecimiento Variabilidad en sentido radial: Deter sobre radio promedio Apilado de tablones en cámara climatizada Determinación prop según Normas Resultados parciales obtenidos Hasta ahora se muestrearon 3 sitios de los rodales semilleros Villa Ángela (Chaco), Los Arias (Sgo. del Estero), Isla Cuba (Formosa) y se incorporó la plantación de Prosopis alba situada en la localidad de San Isidro sitio N4 (Santiago del Estero) que se muestran en la Figura 3 Figura 3 Localización de los sitios del muestreo de P. alba Los resultados que se presentan tienen indicados el número de sitio que está siendo procesado. La incorporación de la plantación obedece a la oportunidad que se tuvo de interactuar y operar con otro proyecto lo que permitirá además comparar los mismos parámetros evaluadas en plantación. Tabla N 1 Caracterización de los rodales muestreados Código Nombre Rodal Provincia Material R-10 Villa Ángela Chaco P. alba chaqueño sur R-05 R-09 Isla Cuba Los Arias San Isidro Formosa Sgo. del Estero Sgo. del Estero P. alba chaqueño P. alba santiagueño Plantación P. alba Región Chaco subhúmedo Chaco semiárido Chaco semiárido Chaco semiárido De acuerdo a Verga et al (2006)las diferencias morfológicas más importantes se dan entre los algarrobos blancos chaqueños y santiagueños, especialmente anivel de hoja. El santiagueño es de hojas mayores, con mayor largo y ancho de foliólulo, mayor longitud de pecíolo y de pina y mayor distancia entre foliólulos. Tiene un menor número de foliólulos por pina y son raras las hojas con tres pares de pinas. También se diferencian en cuanto a la forma del foliólulo. El santiagueño es más delgado y de ápice más aguzado que el chaqueño. Entre los dos tipos de algarrobo blanco chaqueño la diferenciación es significativamente menor. Los resultados con promedios por sitio muestran que los individuos del sitio 1 tienen mayor diámetro altura y el menor ángulo de corteza. Sin embargo en el sitio N2 la altura de fuste promedio es mayor. Tabla N 2 Dendrometría de los árboles apeados delos 3 sitios muestreados Sitio N 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Ht 11.5 10.5 6.5 9 11 12.5 8.15 6.1 7.8 9.75 9.45 8.4 9.02 8.63 9.6 8.05 7.55 8.36 Hf 1.7 4 3.5 4 3.5 3.5 2.4 2.87 4.37 3.95 3.25 1.51 1.54 1.5 1.95 2.05 1 Dap 55.39 39.15 37.56 40.74 30.6 32.15 33.42 25.78 23.55 35.33 20.05 26.42 29.7 27.8 34.6 32.2 17.3 23.5 Angulo de corteza 10º 50º 5º 10º 15º 6º 10-15° 20-25° 10° 10° 15° 10° 15° 15° 15° 10° 15° 10° Nº tramos 8 8 7 6 5 6 7 7 9 7 7 6 7 7 6 7 7 Radio de Copa 1 (Norte) 8.1 3.65 no tiene 3.65 2.4 5.7 7.1 0.1 8.3 5.4 6 4.6 7.1 0.1 8.3 5.4 6 4.6 2 (sur) 6.4 2.6 6.7 6.2 4.3 no tiene 4.2 0.1 0.1 5.4 1.9 4.6 4.2 0.1 0.1 5.4 1.9 4.6 3 (Este) 5.9 10.3 6.9 4.7 6.1 3.5 6.6 0.1 3.2 5.4 2.8 3.6 6.6 0.1 3.2 5.4 2.8 3.6 4 (Oeste) 6.2 no tiene 6.4 5.8 4.1 4.75 0.1 6.5 2.7 6.2 4.2 5.1 0.1 6.5 2.7 6.2 4.2 5.1 Tipo de Ramificación- Número de orden de las ramas-Superficie de copa El modelo arquitectural de Prosopis alba se ajusta al modelo de Trol, (Moglia Giménez, 1997) característico de varias especies de Leguminosas. La especie tiene, en el proceso de ramificación, la potencialidad de generar tres ramas a partir de tres yemas laterales. En cada orden de ramas nacen 3 ramas, una de ellas aborta, una de las restantes, en general la más gruesa, es la que se vuelve ortótropa (se hace erecta) para continuar con la formación del tronco, por la superposición de los nódulos de crecimiento. En los individuos estudiados, se contabilizaron 6-8 tramos en las ramas principales en las diferentes clases de edad Los tramos de crecimiento disminuyen a medida que aumenta el orden de las ramas y originan una copa asimétrica. La medida de la superficie de la proyección horizontal de una copa, es interesante porque está estrechamente unido al crecimiento en diámetro del tronco. Hay predominio de desarrollo de copa para las orientaciones NE y en algunos de los árboles no hay desarrollo en alguna dirección. La Fig 2 muestra los promedios de proyecciones por sitio. 1 (Norte) 8 6 4 2 0 4 (Oeste) Sitio 1 2 (sur) Sitio 2 Sitio 3 3 (Este) Figura 4: Promedios de radio por sitio Determinación color de albura y duramen Sanidad: presencia de defectos En la determinación del color se realizó una clasificación visual, agrupándolos por rangos. El color en forma cuantitativa se determinó mediante el uso del Atlas Munsell 1969 para tejidos vegetales. Los colores de albura varían entre blanco amarillento y blanco rosáceo. El color de duramen es diferente para cada árbol variando entre castaño a rosáceo a castaño grisáceo. la variabilidad en color, se debe a diferentes extractivos presentes en el duramen. Las muestras del sitio 2 analizadas presenta la albura de color blanco amarillento, con los vasos sin ningún tipo de oclusión. El contorno de la albura es regular, concéntrico, con diferencias de hasta 1 anillo en la sección. El color del duramen es castaño oscuro con un tinte más oscuro que las muestras del sitio 1. El espesor de la albura en número de anillos es de 3 (2 - 6), S: 1.032, CV%: 28.19, similares valores a los obtenidos en las muestras de Villa Ángela. Los defectos más encontrados fueron las grietas que se encuentran en el 100% de los individuos. Los nudos en un 66,6% del total de las muestras excentricidad de médula en un 50% de las muestras Anillos de Crecimiento – Tendencias de crecimiento Se contaron el número de anillos de cada árbol con edades de hasta 36 años en Villa Ángela 20 a 24 años, en Los Arias y de 18 años en Sitio de plantación .En la Tabla N 3 se muestra los espesores de anillos promedio para cada uno de los sitios analizados Tabla N 3 Espesores de anillos Sitio Parámetro Media CV% 1 Media CV% 2 Media Plantación CV% 3 Espesor de anillos 0.4622 32 0.5357 35 0.6729 30 Edad 36 21 23 12 18 12 El análisis epidométrico de los arboles permitió elaborar las tendencias de crecimiento basadas en la edad biológica, expresadas en la tabla. Se presentan en este informe los resultados obtenido en el sitio 1. La relación entre el dap y la edad ajusta a una ecuación lineal y la de la sección normal y la edad se ajusta a una ecuación polinómica de segundo grado. Las ecuaciones correspondientes se muestran en la Tabla N 4 RELACION DE VARIABLES ECUACIÓN R2 DAP y edad y = 0,9993 x - 1,0853 R2 = 0,9991 Sección normal y edad y= 0,72x2 + 1,2178x - 19,471. R2 = 0.99 50 40 30 Sn (cm2) Diametro acumulado(cm) En la Fig.5 a y b se muestran la evolución del dap y la sección normal 20 10 0 0 20 40 Edad (años) 60 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 Edad (años) Fig 5 Sitio N1 Evolución de a) Dap. acumulado b) Sección normal Se calcularon y determinaron las curvas de Incrementos anuales Incrementos mediosSe calculó el incremento anual (IA) y el incremento medio anual (IMA) en función de la variable DAP. Las curvas se intersectan a la edad de 15 años indicando un máximo de incremento medio. El IA. Se observa un máximo en el IA de 1,23 cm de diámetro a los 23 años Determinación de las propiedades físicas de Prosopis alba (sitio 1) La humedad de equilibrio higroscópico se calculó por diferencia de pesadas entre estado húmedo y estado anhidro, dividiendo por el peso anhidro. El contenido de humedad inicial de la madera, determinada en cada una de las rodajas fue de 37 %, lo que permitió comprobar el estado de saturación de la fibra, indispensable para la determinación del comportamiento higroscópico de la madera. El contenido de humedad en el punto de saturación de las fibras por muestra (2 repeticiones 1,2 ) orientación Norte(N) y Sur(S) y árbol El promedio total fue de 19,3%(15,1-23,6). Los cambios dimensionales son indicados en función de la determinación del hinchamiento y/o contracción máxima de la madera y de su anisotropía, si bien esto es válido cabe señalar que pudiera ser incompleto, ya que en muy pocos usos, los productos de madera son llevados hasta tales extremos. Las Contracciones totales máximas y Densidad Básica Promedio su variación por árbol para el Sitio 1 Tabla Nº 5 Contracciones totales máximas y Densidad Básica Promedio y su variación por árbol Sitio 1 Contracciones totales máximas Árbol 1 Media C.V. (%) 1,66 14,92 2,99 23,16 0,55 24,54 5,20 15,35 Densidad Básica 0,62 4,24 Árbol 2 Media C.V. (%) Media C.V. (%) Media C.V. (%) 1,68 15,33 1,65 13,57 1,64 15,03 2,98 22,12 2,97 19,65 2,98 23,19 0,56 23,94 0,56 25,36 0,55 25,53 5,22 13,17 5,18 13,28 5,17 14,73 0,64 4,45 0,63 4,09 0,63 3,91 Media C.V. (%) Media C.V. (%) 1,650 13,982 1,686 13,605 2,971 22,135 3,015 22,253 0,536 24,046 0,558 23,356 5,157 14,923 5,259 13,291 0,624 4,274 0,626 6,204 Árbol 3 Árbol 4 Árbol 5 Árbol 6 El valor promedio de anisotropía de 1,69, con valores de contracción radial y tangencial bajos encontrándose diferencias entre árboles en el primer sitio evaluado Los resultados muestran que la madera de algarrobo es muy estable y su variabilidad de acuerdo al porcentaje muy baja. La densidad básica promedio fue de 0,58 g/cm3. Microscopia Análisis de la Varianza de las variables anatómicas La descripción anatómica es similar a los estudios anteriores realizados para esta especie Tortorelli 1956, Castro Giménez et al 2005. El xilema de P. alba en cuanto a sus variables cualitativas presenta porosidad difusa con tendencia a semicircular, con poros solitarios, múltiples de 2, 3 y 4, geminados y racemiformes. Se calcularon las variables cuantitativas con 25 mediciones en cada una de las posiciones mencionadas en la metodología. La efectiva delimitación de los anillos permitió relacionar la variabilidad radial por rangos de edad. Para el análisis estadístico el ANAVA fue realizado mediante un modelo mixto, con efecto aleatorio de árboles, y fijo de fijo en posición radial (rango de edad). Se determinó la incidencia de las dos fuentes de variación El muestreo fue multietápico con submuestras de orden jerárquico (Van Lar, 1991). El proceso de muestreo comprende las variables clasificatorias, “árboles” y “distancias radiales”(a,b) anidadas en forma sucesiva. La estimación de los componentes de varianza fue realizada por el método de Máxima Verosimilitud Restringida. Los resultados del ANAVA para el sitio N 1 se muestran en la Tabla N 6 Los resultados mostraron que la posición radial (rango de edad) es la fuente de variación más importante en todos los caracteres analizados. Se encontraron diferencias significativas entre árboles en la densidad básica, frecuencia de vasos, diámetro interno y externo espesor de pared de fibras, y longitud de radios. El diámetro de poros y altura de radios tienen una tendencia radial ascendente mientras que la densidad básica, y la frecuencia de radios tienen una tendencia decreciente. El diámetro de lumen interno y externo y espesor de pared de fibras no tienen una tendencia definida y presentaron pocas variaciones. Tabla N 6 Análisis de varianza de las variables anatómicas Variable Diam De poros Frec De poros Fibra diam ext Fibra diam Int Espesor de pared Log. De radio Ancho de Radio Nº radios/mm2 % de vasos % parénquima % fibra % radio Fuente de variación Distancia Árbol 0.0131 0.1866 0.0051 0.0142 0.0234 0.8174 0.4781 0.1095 0.4758 0.0805 0.0089 0.2958 0.0005 0.0994 0.0889 0.0998 0.0273 0.0727 0.0963 0.7932 0.0826 0.1667 0.0004 0.0165 R2 0.75 0.84 0.69 0.59 0.62 0.77 0.87 0.69 0.76 0.53 0.66 0.89 Entre la informaciónmas importante de las encuestas de calidad de madera realizada se destaca que el 63 % de la madera que compran para su trabajo los encuestados es el algarrobo blanco. Bibliografía Giménez, Moglia, Hernández y Bravo 2000Leño y Corteza de Prosopis nigra en relación a Algunas Magnitudes dendrométricas. Revista Forestal Venezolana Mérida.- Venezuela. Vol 9 (2). Giménez, Ríos; Moglia; Hernández y Bravo, 2001Evolución de Magnitudes dendrométricas en función de la Edad en Prosopis alba Griseb., algarrobo Blanco, Mimosaceae. Revista Forestal Venezolana ISSN: 0556-6606 Vol 45 (1): 175- 183. Giménez, A..; Moglia, J. G.2003. Árboles del Chaco Argentino. Guía para el reconocimiento dendrológico. ISBN: 987 95852-9-1. 310 p. Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable del Ministerio de Desarrollo Social junto a la Facultad de Ciencias Forestales, UNSE. Moglia J. G. Giménez. Recomendaciones para la determinación, medición y recuento de anillos en especies del Chaco Seco Revista de Ciencia y Técnica. UNSE. ISSN Nº 0328-5928 Serie Divulgación Nº 5 año 2002 Moglia J. G. Giménez. 2006 Análisis de la arquitectura Vegetal: Resultados preliminares de la Arquitectura vegetal de Prosopis alba y P. nigra . II Jornadas Forestales de Santiago del Estero. El algarrobo. 16-17 Junio de 2006. ISSN 1669-5070. Stokes, M. y Smiley,, T. (1968) The tree Ring Dating An Introduction. University Press Chicago .68p Van Laar , A. (1991) Forest Biometry. Publication sponsored by Sappi Forests.590p. Verga et al. (2006) Caracterización morfológica de los algarrobos (Prosopis sp.) en las regiones fitogeográficas Chaqueña y Espinal norte de Argentina. Quebracho Vol.17(1,2) (31-40). Tortorelli Maderas y bosques Argentinos 2009 2da edición Editorial ACME Publicaciones realizadas 1. Evaluación de la Calidad de madera de Prosopis alba en rodales semilleros. Moglia,González I.C, Giménez A.M. I Jornadas del algarrobo Córdoba 15-16 Nov. 2012 2. Especies del genero Prosopis en los bosques del Chaco semiárido, sus potencialidades Giménez a. M. Moglia J.G. I Jornadas del algarrobo Córdoba 15-16 Nov. 2012 3. Relación entre la superficie de copa y el diámetro del árbol en Prosopis alba Griseb" Moglia J. G, Cisneros A B, González D aprobado presentación Congreso IUFRO LAT Junio 2013 Costa Rica 4. Variación radial de caracteres anatómicos y densidad básica en el leño de Prosopis alba: El rol de la edad cambial Moglia J. G, Cisneros A B, Molina A. Aceptado Congreso Forestal Argentino Misiones Set 2013. 5. Caracterización macroscópica y estabilidad dimensional en ejemplares selectos de Prosopis alba de la Región Chaqueña Argentina. Molina A. Moglia J. Cadena M., Pan E., Umlandt M. Congreso Forestal Argentino Misiones Set 2013 En prensa Estimación de la superficie de copa de Prosopis alba Moglia JG Cisneros A.B Crecimiento anual y producción de brotes en ejemplares juveniles de Prosopis alba Griseb. (algarrobo blanco) en plantación Moglia J, Bravo S, González D, Pece M , Bender A. In press Transferencia de los resultados al medio Con el objetivo de capacitar y difundir las acciones del proyecto se realizó el curso Herramientas Económicas para la Toma de Decisiones en las Mipymes de la Madera y el Mueble dictado por en conjunto con el INTI (filial Sgo del Estero y el auspicio de la FCF de Sgo. para productores y empresarios de la madera en Sgo del Estero.Docentes: con una carga horaria total de 8 horas Diseño y confección de Encuesta sobre Calidad de madera entre los empresarios asistentes Organización de la 1era Jornada de campo Prácticas de evaluación con métodos no destructivos en elcual participaron técnicos y operarios del INTA Bella Vista y estudiantes de Ing. Forestal.12-16 Junio 2012 Formación de recursos humanos en el marco del Proyecto Becarios de posgrado de doctorado Ing. Adrián Gabriel Bender tema: Variabilidad de los patrones estructurales en Algarrobo blanco (Prosopis alba) y Ñandubay (Prosopis affinis) y su influencia sobre las magnitudes dendrométricas- de la F. Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Litoral doctorado FONCYT–RPH 100 Damián González tema Evaluación de la calidad de madera en Eucalyptus camaldulensis en Sgo del Estero con métodos no destructivos. Becarias de grado Alisson Molina Bejarano trabajo final de grado tema Caracterización y Evaluación de parámetros de calidad de la madera de Prosopis alba Griseb en rodales semilleros ubicados en Santiago del Estero FCF Universidad Distrital de Caldas. Colombia Becaria CIN Ana Belén Cisneros estudiante de Ingeniería Forestal de la F C F UNSE tema: Relación entre el crecimiento y la calidad de madera en individuos de Prosopis alba en el 2do año de la beca CIN . Acciones futuras Continuar con los sitios de muestreo y las acciones indicadas en la metodología, la incorporación de una plantación permitirá la comparación de las variables planteadas entre el bosque nativo versus plantación.