DIVISIÓN DE CIENCIAS FORESTALES DETERMINACIÓN DE LA TRANSICIÓN DE MADERA JUVENIL A MADERA MADURA DE Pinus ayacahuite Ehrenb. y Pinus montezumae Lamb. TESIS PROFESIONAL QUE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO FORESTAL Presenta: JUAN CARLOS DÍAZ FÉLIX Chapingo, Texcoco, Edo. de México Agosto de 2004 Esta tesis fue realizada por el C. Juan Carlos Díaz Félix bajo la dirección de la Dra. Amparo Borja de la Rosa y asesorada por el M. C. Alejandro Corona Ambriz. Ha sido revisada y aprobada por el siguiente Comité Revisor y Jurado Examinador: PRESIDENTE: ___________________________ Dra. Amparo Borja de la Rosa SECRETARIO: ___________________________ M. C. Alejandro Corona Ambriz VOCAL: ___________________________ M. C. Mario Fuentes Salinas SUPLENTE: ___________________________ M. C. Roberto Machuca Velasco SUPLENTE: ___________________________ M. C. Georgina F. López Ríos Chapingo, Texcoco. Estado de México, Agosto de 2004 ii AGRADECIMIENTOS A la Universidad Autónoma Chapingo y a la División de ciencias Forestales por permitirme cursar en ellas esta carrera. A la Dra. Amparo Borja de la Rosa por su valiosa orientación para la dirección de esta tesis, así como por la confianza, apoyo y comprensión que me brindo durante la realización de la misma. Al M. C. Alejandro Corona Ambriz por su disposición en el asesoramiento y revisión de la tesis. Al comité revisor M. C. Mario Fuentes Salinas, M. C. Roberto Machuca Velasco y a la M. C. Georgina F. López Ríos, por las sugerencias y acertadas opiniones que contribuyeron a mejorar mi trabajo. Al Sr. Francisco Pérez Cuevas, por brindarme su apoyo en la colecta del material. Así mismo agradezco su amistad y confianza hacia mi persona. A mi amigo Osyel Alberto Rivera Ayala, por su ayuda en la recolección del material. A mis maestros, amigos y todas aquellas personas que son parte de mi formación como persona y profesional. iii DEDICATORIA Dedico este sencillo trabajo a las personas más importantes en mi vida. A mi padres: Ricarda Félix Torres y Juan Carlos Díaz Olivas, por su amor, cariño y apoyo que me han dado durante mis 22 años de vida. A mi hermano mayor: Alain Ricardo, porque más que un hermano eres mi mejor amigo, gracias por tu cariño y apoyo que me has dado siempre. A mis hermanos menores: José Luís y Abraham, a los cuales quiero mucho y espero algún día poder ayudarlos a forjar una carrera. A mi novia: Sagrario Silva Luna, porque junto a usted he vivido momentos inolvidables y muy importantes en mi vida, la amo preciosa. iv CONTENIDO Pág. INDICE DE CUADROS………………………………………………......…..….. vii INDICE DE FIGURAS……………………………………………………........… viii RESUMEN………………………………………………………………….......... ix SUMMARY……………………………………….………………………………. x 1. INTRODUCCIÓN………………………………………………..………..…. 1 2. OBJETIVOS…………………………………………………………..…..…..… 3 3. REVISIÓN DE LITERATURA………………………………………….….... 4 3.1 Estudios sobre densidad básica de la madera…………………... 4 3.2 Estudios sobre la longitud de traqueidas………………….……… 9 3.3 Edad de transición de madera juvenil a madera madura………… 12 4. DESCRIPCIÓN DEL AREA DE COLECTA………………………………… 14 4.1 Localización………………………………………….…………….… 14 4.2 Aspectos físicos……………………………………………..……..… 16 4.3 Aspectos biológicos……………………………………………….… 17 5. DESCRIPCIÓN DE LAS ESPECIES…………………………………..….… 18 5.1 Pinus ayacahuite Ehren……………………………………………… 18 5.1 Pinus montezumae Lamb……………………………………….…. 19 6. MATERIALES Y METODOS…………………………………………….…. 21 6.1 Colecta del material…………………………………………………. 21 6.2 Obtención del porcentaje de madera tardía……………………… 21 6.3 Densidad básica de la madera…………………………………….. 23 6.4 Medición de traqueidas…………………………………………….. 24 6.4.1 Preparación del material disociado…………………………. 24 6.4.2 Determinación del tamaño de muestra…………………...... 25 6.4.3 Medición de la longitud de traqueidas………………….…… 26 v 6.5 Determinación de la transición de madera juvenil a madera madura………………………………………………………………... 27 7. MATERIALES Y METODOS…………………………………………….…. 28 7.1 Porciento de madera tardía……………………………………….… 28 7.2 Densidad básica……………………………………………………… 30 7.3 Dimensiones longitudinales de las traqueidas…………….……… 33 7.4 Transición de madera juvenil a madera madura………………… 35 8. CONCLUSIONES…………………………………………………….…..….… 40 9. RECOMENDACIONES…………………………………………….….…….. 41 10. LITERATURA CITADA……………………………………………….….….. 42 11. ANEXOS…………………………………………………………………….… 50 vi INDICE DE CUADROS Pág. Cuadro 1. Promedios de madera tardía de las especies en estudio 30 Cuadro 2. Valores de densidad básica de las especies en estudio 33 Cuadro 3. Dimensiones longitudinales de las traqueidas de P. ayacahuite y y P. montezumae 35 Cuadro 4. Edades de transición de madera juvenil a madera madura de P. ayacahuite y P. montezumae 38 Cuadro 5. Edad de transición de madera juvenil a madera madura de diez especies de coníferas 39 vii INDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1. Ubicación geográfica del área de estudio 15 Figura 2. Medición de los anillos mediante el programa Image Tool 22 Figura 3. Esquema de seccionado de un cilindro de madera 23 Figura 4. Medición de las traqueidas de madera tardía 26 Figura 5. Tendencia de los promedios de madera tardía de P. ayacahuite 28 Figura 6. Tendencia de los promedios de madera tardía de P. montezumae 29 Figura 7. Tendencia de la densidad básica de P. ayacahuite 31 Figura 8. Tendencia de la densidad básica de P. montezumae 32 Figura 9. Tendencia de la longitud de traqueidas de P. ayacahuite 34 Figura 10. Tendencia de la longitud de traqueidas de P. montezumae 34 Figura 11. Punto de transición de madera juvenil a madera madura considerando la longitud de traqueidas de P. ayacahuite 36 Figura 12. Punto de transición de madera juvenil a madera madura considerando la longitud de traqueidas de P. montezumae 37 Figura 13. Punto de transición de madera juvenil a madera madura considerando la densidad básica de P. montezumae 37 Figura 14. Edad de transición de madera juvenil a madura de diez especies de coníferas 38 viii RESUMEN En el presente trabajo se utilizaron dos características de la madera para determinar la edad de transición de la madera juvenil a la madera madura de Pinus ayacahuite Ehrenb. y Pinus montezumae Lamb., mediante el método de regresión por etapas, se identifico el patrón radial de la proporción de madera tardía, la densidad de la madera y la longitud de traqueidas en una muestra de 40 árboles por especie. De cada árbol se tomo una muestra de madera con un taladro de incremento a 1.3 m de la altura del fuste. Un análisis de regresión segmentada utilizando los valores anuales promedio de la longitud de traqueidas y densidad de la madera mostraron que la edad de transición de madera juvenil a madera madura ocurrió a los 10 años para Pinus montezumae, en Pinus ayacahuite la edad de transición de madera juvenil a madera madura ocurrió a los 8 años empleando la longitud de traqueidas. Dado a la tendencia de los datos de la densidad básica de Pinus ayacahuite no se pudo aplicar el método para determinar la edad de transición con esta variable. 9 SUMMARY Presently work two characteristics of the wood were compared to determine the transition age from the juvenile wood to the mature wood of Pinus ayacahuite Ehrenb. and Pinus montezumae Lamb., by means of the regression method for stages, radial trends of latewood proportion, wood density and tracheid length were identified in a sample of 40 trees for species. A wood sample from each tree was taken with an increment borer at 1.3 m stem height. A piecewise regression analysis, using mean annual values for tracheid length and wood density showed that age of transition from juvenile to mature wood occurred at age 10 of Pinus montezumae, transition from juvenile wood to mature wood the length tracheid of Pinus ayacahuite occurred at age 8. Given to the tendency of the data of the basic density of Pinus ayacahuite you could not apply the method to determine the transition age with this variable. 1. INTRODUCCIÓN En los primeros años de crecimiento, un árbol produce madera juvenil, esta madera presenta características que la hacen indeseable para los productos de madera sólidos, debido principalmente a las deformaciones que presenta durante el secado y a la poca fuerza que ésta tiene en comparación a la madera madura (Bendtsen, 1978). Todos los árboles presentan madera juvenil, pero ésta tiene poca importancia cuando la madera proviene principalmente de árboles desarrollados en condiciones de bosques naturales. Los árboles mejorados provenientes de las plantaciones manejadas intensivamente alcanzan el turno más rápido y por lo tanto se cosechan a una edad más joven. La reducción del turno de cosecha como consecuencia de la mayor tasa de crecimiento, 10 ocasiona un aumento en la proporción de madera juvenil en estos árboles (Kucera, 1994). La madera juvenil se caracteriza por tener células cortas, paredes celulares delgadas, baja proporción de madera tardía, contenido elevado de hemicelulosa y lignina, baja densidad y un bajo contenido de celulosa (Zobel y Van Buijtenen, 1989); estas características hacen que sus usos sean diferentes a los de la madera madura. La transición de madera juvenil a madera madura difiere entre géneros y aún entre especies dentro del género. Ésta puede afectarse por varios factores: situación geográfica, calidad de sitio, diferencias genéticas y las prácticas silvícolas. Por consiguiente, generalizaciones acerca de la longitud del periodo juvenil y edad relacionada puede ser erróneo debido a la gran variabilidad en que se presenta la misma. Pese a la esperada homogeneización de las condiciones de crecimiento, es importante conocer las propiedades de las maderas producidas y el impacto de las prácticas forestales sobre las propiedades de estas, con el fin de mejorar su utilización. Pinus ayacahuite y Pinus montezumae son especies de alto valor económico, sus maderas de buena calidad tienen una gran variedad de usos y ambas son recomendables para el establecimiento de plantaciones comerciales por lo que se considero que la determinación de la transición de madera juvenil a madera madura de estas especies, contribuirá al conocimiento de las tecnologías de proceso que se les puede aplicar con el fin de mejorar la valorización de su madera. 11 2. OBJETIVOS Objetivo General Determinar la edad de transición de madera juvenil a madera madura de Pinus ayacahuite Ehrenb. y Pinus montezumae Lamb. Objetivos específicos • Obtener el porcentaje de madera tardía. • Determinar la densidad básica. • Conocer las dimensiones longitudinales de las traqueidas. • Definir la edad de demarcación entre la madera juvenil y madura. 12 3. REVISIÓN DE LITERATURA 3.1 Estudios sobre densidad básica de la madera Zobel, Webb y Henson. (1959), indican que la madera del centro del árbol tiene un peso especifico mas bajo que la madera ubicada en la periferia de la sección transversal, esto debido principalmente a la presencia de mayor proporción de madera temprana. En cuanto a la variación del peso específico con la altura del árbol se menciona que éste es mayor cerca del tocón y menor a 1.3 m, lo mismo ocurre cuando se compara el peso específico de la parte más alta con el valor de la parte mas baja del árbol. Zobel (1965), en un muestreo realizado para 5 árboles de Pinus hartwegii distribuidos en el Popocatepetl, encontró que el valor mas bajo de densidad básica de 0.34 g/cm3 correspondió a los primeros 10 anillos, mientras que el mas alto se encontró en la ultima decena de anillos. Kramer (1966), en un estudio realizado con Tsuga microphylla afirma que el peso específico en la parte mas baja del árbol es alto, y que a medida que la altura aumenta el valor disminuye. Aunque son muchos los factores externos que influyen en el peso específico, menciona que uno de los que mayor influencia tienen son los relacionados con las condiciones ambientales y microambientales en que se desarrollan los árboles. Okkonen, et al. (1972), mencionan que la variación de la densidad básica a diferentes alturas de los árboles es una manera de medir la variación interna del árbol en cuanto a la calidad de la pulpa producida y a la variación de las propiedades mecánicas. Esta clase de información puede ser empleada dentro de los inventarios de recursos forestales, donde existe una diversidad de fustes 13 para varios procesos de manufactura. Al estudiar 28 especies maderables de coníferas importantes en los Estados Unidos, encontraron que la densidad básica en 17 especies disminuyó al incrementar la altura, correspondiendo a gran cantidad de madera tardía en los anillos de crecimiento; en cinco especies la densidad básica aumentó al incrementar la altura, pues tuvieron un porcentaje bajo de madera tardía; en tres especies la densidad básica inicialmente disminuyó conforme aumenta la altura, correspondiendo a un aumento en la densidad básica con un aumento en la altura; finalmente, en tres especies no se observaron cambios significativos. Barnes, et al. (1977), en Pinus caribea Morelet de distintas variedades y de 8 procedencia plantados en dos sitios en Rhodesia, obtuvieron un rango de densidad básica de 0.339 a 0.356 g/cm3. Así mismo, relacionaron con la diferencia de humedad en el suelo obteniendo una alta correlación (0.94). Lenhart, et al. (1977), llevaron a cabo una investigación con 158 árboles de Pinus taeda, en donde notaron el decremento de la densidad básica conforme aumenta la altura. Además desarrollaron una ecuación de predicción de la densidad básica basándose en la edad y el porcentaje de madera tardía. Resch y Bastendorff (1978), obtuvieron una densidad básica de 0.35 a 0.42 g/cm3 en árboles de entre 5 y 17 años para Pinus caribaea y de 0.40 a 0.42 g/cm3 para P. oocarpa en árboles de 5 a 15 años de edad. Candelario (1980), en un estudio realizado en Pinus patula y Pinus ayacahuite, reporta que para la primera especie existe variación entre árboles y entre localidades, siendo mayor entre árboles y menor entre localidades. 14 Cown (1981), en un estudio realizado en Pinus caribea var. Hondurensis, reporta que la edad del árbol y la altura del sitio sobre el nivel del mar, son factores decisivos en la variación del peso específico. Se le atribuyó un 61% de la variación del peso específico a la edad, mientras que al analizar la altura por separado, ésta aportó el 66 % de la variación total. Yañez (1981), reporta que el peso especifico de Pinus strobus var. chiapensis Martinez presenta diferencias significativas entre árboles y entre sitios, lo cual no sucede entre localidades, deduciendo que la elevación, la latitud y clima no influyen en la densidad de la madera. Este valor clasificó a la madera como liviana, dado que la densidad relativa fue de 0.35 g/cm3. Hernández (1984), en nueve localidades del Eje Neovolcánico, a 3400 msnm, hizo un muestreo de 180 árboles de Pinus hartwegii, afirmando que dentro y entre las localidades existen diferencias significativas. Encontró que para la madera de los árboles del Nevado de Toluca el peso específico fue de 0.39g/cm3, mientras que para el Cofre de Perote fue de 0.46 g/cm3. López (1984), en Pinus hattweggi, al estudiar la variación del peso especifico de la madera en secciones de 15 anillos, a diferentes alturas a lo largo del fuste, observó que el peso específico se incrementa del centro a la periferia en dirección transversal y a medida que aumenta la altura del fuste el peso especifico disminuye. Ladrach (1987), evaluó 156 árboles de Pinus oocarpa de entre 4 y 11 años, encontrando que la densidad básica aumentó conforme avanza la edad y que la densidad básica disminuye conforme aumenta la altura, siendo a 12 metros de 0.48 y a 19 metros de 0.44 g/cm3. 15 Vaca (1992), en Pinus cembroides Zucc, de la región de Santiago Papasquiaro Dgo. analizando el peso específico y longitud de traqueidas. Determinó que el peso específico promedio para los cuatro árboles analizados fue de 0.58 g/cm3, y observó que esta característica disminuye en la sección transversal del centro a la periferia y en la sección longitudinal no se encuentran diferencias significativas. Concluye que la densidad básica de la madera es afectada por la presencia de resina y otros extractivos. Bermejo y Eguiluz (1993), analizaron la densidad básica de Pinus pseudostrobus Lindl. en seis poblaciones naturales de la región central de México. Reportan que la variación de la densidad básica se debe en su mayor parte a la fuente entre árboles. Observaron que el valor promedio en la densidad básica es de 0.48 g/cm3 y comprobaron que ésta tiende a aumentar con la edad del árbol. Andel, et al. (1993), reportan valores de densidad en siete rangos de proporción de madera tardía tanto en madera juvenil como madura de Pseudolsuga menziesii. En él primer rango (0.200-0.249) la densidad en la parte juvenil de la madera fue de 0.446 g/cm3 y de 0.440 g/cm3 en la madera madura. En el séptimo rango de proporción de madera tardía (0.500-0.549) los valores de densidad de la madera juvenil y la madura fueron de 0.606 g/cm3 y de 0.603 g/cm3 respectivamente. Kucera (1994) comparó distintas propiedades de la madera con el incremento corriente anual en altura, de Picea abies de dos procedencias del sureste de Noruega; en la primera procedencia (Spikkestad) se hicieron tres espaciamientos y en la segunda (Rustad) solo uno. En la primera procedencia la densidad básica disminuye drásticamente hasta estabilizarse y empieza a elevarse entre los 18 y 20 años; los valores van de 0.50 g/cm3 cerca de la médula a un mínimo de 0.30 g/cm3 En Rustad la densidad básica tiene un 16 comportamiento similar a través de los años, pero en este sitio la densidad básica cerca de la médula es de 0.65 gr/cm3 llegando a un mínimo de 0.30 g/cm3 a la edad de 29-30 años. Calixto (1996), en un estudio realizado en Pinus herrerae demostró que la densidad básica sigue un patrón definido dentro del árbol aumentando sus valores de la médula hacia la corteza. Paraskevopoulu (1999), en Cupressus sempervirens var. horizontales, de una población natural en Grecia, llevó acabo un estudio en el cual determino la densidad básica y la longitud de traqueidas para cuatro alturas del árbol. Encontró que la densidad disminuye de la medula hacia la corteza mientras que la longitud de traqueidas tiene un aumento en las dimensiones de la medula hacia la corteza. Goche et al. (1999), en un estudio llevado acabo en Abies religiosa y Pinus ayacahuite var. vietchii,. encontró que la densidad básica no presenta ningún comportamiento definido en las dos especies. Martínez (2003), en una plantación de Pinus oaxacana determinó la densidad básica en cada uno de los anillos de crecimiento a dos alturas del fuste (0.30 y 1.3 m), encontrando que ésta aumenta conforme avanza la edad del árbol. La densidad básica encontrada a 0.30 m fue de 0.40 g/cm3 mientras que para la altura dos fue de 0.41 g/cm3. Meza (2003), en un estudio realizado con 100 árboles de Pinus patula SHL. et CHAM. provenientes de una plantación de 16 años identificó el patrón radial de la densidad básica, encontrando que ésta muestra un descenso en los 17 primeros años y posteriormente un incremento gradual, estabilizándose a los 12-14 años. El valor promedio obtenido en los árboles muestreados fue de 0.44 g/cm3. 3.2 Estudios sobre la longitud de traqueidas Voorhies y Jameson (1969), estudian la variación de longitud de las fibras en el crecimiento juvenil de Pinus ponderosa en el sureste de Estados Unidos. Este tipo de información tiene aplicaciones prácticas en la producción de pulpa así como en la explicación de las variaciones en los valores de contracción y ciertas propiedades mecánicas de la madera. Reportan que la longitud de la fibra, generalmente se incrementa con la edad hasta alcanzar un máximo, o bien no se alcanza, aproximándose asintóticamente. Guth (1970), determinó la densidad, porcentaje de madera tardía, longitud y diámetro de las traqueidas, año por año, en sentido de la médula a la corteza, y encontró que todos los caracteres comprendidos, salvo el diámetro de las traqueidas, van en aumento del centro a la periferia. Asimismo recomendó como indicadores de la calidad de la madera a temprana edad: la longitud de las traqueidas, densidad y porcentaje de madera tardía. Larios (1979), determinó la variación de las dimensiones en las traqueidas en dirección de la médula a la corteza de Pinus hartwegii y Abies religiosa, con base en los datos obtenidos calculó el coeficiente de flexibilidad, índice de rigidez, coeficiente de Peteri y la relación de Runkei, concluyendo que las dos especies muestran índices de calidad de pulpa para papel intermedios y se califican como regulares para la elaboración de papel. Taylor y Moore (1981), al comparar la longitud de traqueidas de madera temprana y madera tardía en madera juvenil y madera madura en Pinus taeda, encontraron que las traqueidas de la madera temprana fueron más cortas que 18 en la madera tardía, mientras que en la madera madura la longitud promedio fue la misma para las traqueidas formadas al inicio de la madera temprana y las formadas al final. Seth y Agrawal (1984), llevaron a cabo un estudio de análisis multivariado de los efectos de la edad y la distancia de la médula sobre la longitud de traqueidas al iniciar la formación de la madera temprana en Pinus wallichiana. El análisis mostró que la longitud de traqueidas es afectada por ambas variables. En la zona I (anillos 1-10), los efectos de la edad parecen ser más importantes que la distancia desde la médula; en la zona II (anillos 11-40) la influencia de la distancia de la médula sobre la longitud de traqueidas es mayor que la edad y en la zona III (después de los 40 anillos) es más o menos constante y no se afecta por la edad ni por la distancia de la médula. Hernández (1985), en un estudio realizado en Zoquiapan, México, para Pinus hartwegii, a través de un muestreo de 15 árboles en 10 sitios a diferentes alturas sobre el nivel del mar (de 3,000 hasta 3,900), determinó los patrones de variación en peso especifico y longitud de traqueidas en un gradiente altitudinal y en la sección transversal. Llegó a la conclusión de que la longitud de traqueidas aumenta a medida que la edad avanza de la médula hacia la corteza. También concluyó en que conforme la altitud es mayor la longitud de traqueidas disminuye. Hernández (1985) en Pinus hartwegii, determinó la variación natural de las dimensiones transversales de las traqueidas en Zoquiapan, México, utilizó 150 árboles de 10 sitios a diferentes alturas sobre el nivel del mar. Encontró que el diámetro de las traqueidas y el grosor de la pared celular tienen sus menores dimensiones cerca de la médula y aumentan en sentido radial hacia la periferia del árbol, mientras que en ancho del lumen sucede lo contrario a medida que la edad incrementa. 19 Hernández (1987), en un estudio para cuatro especies de pino de la Sierra Juárez, Oaxaca, analizó la variación en la longitud de traqueidas a través de un muestreo de 80 árboles en cuatro localidades. Se observó un incremento en los valores de longitud del centro a la periferia del árbol, mostrando variabilidad con diferencias altamente significativas entre árboles dentro de cada especie. Se observó una mayor variación en la fuente árboles dentro de especies mientras que las diferencias entre especies no fueron significativas. Ladrach (1987), en un estudio realizado para 156 árboles de Pinus oocarpa de entre 4 y 11 años, encontró que la longitud de traqueidas presenta un aumento conforme avanza la edad; de 2.90 mm a los cuatro años y de 3.82 mm a los doce años. Feria (1989), realizó un estudio en tres especies del género Pinus; P. maximinoi, P. oocarpa y P. michoacana var. cornuta. Determinó la longitud y dimensiones transversales de las tres especies encontrando que el diámetro y el grosor de la pared celular aumentan del centro del árbol hacia la periferia. Concluyo que en las tres especies estudiadas, la longitud de las traqueidas hasta los 70 años siguen aumentando, sin llegar todavía a una edad en la que disminuya, exceptuando en P. michoacana var. corneta, donde empezó a decrecer a partir del ultimo año. Kucera (1994), en un estudio realizado en Picea abies de dos procedencias del sureste de Noruega encontró que la longitud de las traqueidas aumenta considerablemente de 980 µ desde la médula a 2390, µ a la edad de 20 años, logrando un valor máximo de 3000, µ después de los 50 años. Calixto (1996), en Pinus herrerae determinó la longitud de traqueidas, encontrando que en la sección transversal existe un patrón definido en esta 20 característica dentro del árbol aumentando sus valores de la médula hacia la corteza. Goche et al. (1999), en un estudio sobre la variación de traqueidas y densidad básica en Abies religiosa y Pinus ayacahuite var. vietchii, encontró que la longitud de las traqueidas en sentido transversal presentan un incremento de la médula hacia la corteza. 3.3 Edad de transición de madera juvenil a madera madura Nicholls y Waring (1977), encontraron en Pinus radiata que por medio de la densidad se podía determinar la transición de madera juvenil a madura, la cual ocurrió en el año 14. Ciark y Saucier (1989), encontraron una densidad básica de 0.54 en Pinus ellioti y de 0.53 en P. taeda. La producción de madera juvenil se extiende de 10 a 14 años en P. taeda y de 10 a 12 anillos en árboles de P. ellioti. Abdel-Gadir y Krahmer (1993), a través de un análisis de regresión lineal por piezas, determinaron la edad de demarcación entre la madera juvenil y madura en seis árboles de Pseudotsuga menziesii utilizando la densidad básica, encontraron que la edad de transición ocurrió a los 26 años. Hemández (1994), determinó el rango de transición de madera juvenil a madera madura en Pinus arizonica, utilizando un análisis de regresión; encontró que la longitud de traqueidas es el mejor carácter para determinar la transición de madera juvenil que fue de 18 años con un rango de 15 a 21 años. Hui y Yung (1996), en Criptomeria japónica, aplicó una nueva técnica para determinar la demarcación entre madera juvenil y madera madura. Midiendo la longitud de 40 traqueidas de madera tardía por cada anillo, se 21 tomaron números impares del 1 al 33, y la edad de transición fue tomada en el punto en donde el componente de varianza con respecto a la posición del anillo alcanzaba el cero porciento. La edad de transición se encontró a los 23 años. Tasissa y Burkhart (1998), mediante la regresión segmentada estudiaron la demarcación de madera juvenil a madera madura de Pinus taeda, por medio de la densidad de la madera. Encontraron que la edad de transición madera juvenil a madera madura ocurre aproximadamente a los 11 años. Meza y Romero (1999), mediante el método de Diagramas de Control de Calidad, con base en la longitud de traqueidas, determinaron la edad de demarcación de madera juvenil a madera madura de Pinus caribea var. hondurensis, procedente de una plantación forestal en “La Sabana”, Oaxaca. La edad de transición se presentó a los 11 años. Sánchez (1999), determinó la transición de la madera juvenil a madera madura en Picea chihuahuana, aplicando el método de Diagramas de Control de Calidad, con base en la longitud de traqueidas y la densidad básica, la cual fue de 30 y 20 años respectivamente. Martínez (2000), aplicando el método de Regresión por Piezas, encontró que para Pinus chiapensis, con base en la longitud de las traqueidas y la densidad básica, la edad de transición de la madera juvenil a madera madura fue de 22 y 26 años respectivamente. Martínez (2003), mediante un Diagrama de Control y por regresión en etapas, encontró que para Pinus oaxacana el inicio de transición de la madera juvenil a madera madura fue a los 9 años con el método de Regresión por Etapas, y de 8 años por el método de Diagrama de Control, utilizando la longitud de traqueidas en dos alturas. 22 Meza (2003) comparó la efectividad de la proporción de madera tardía, la densidad básica y la longitud de traqueidas para identificar la edad de transición de madera juvenil a madera madura en una plantación de Pinus patula. El inicio de la transición utilizando la longitud de traqueidas y la densidad básica la encontró a los 10 años mientras que para la proporción de madera tardía ocurrió a los 14 años. 4. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE COLECTA 4.1 Localización La colecta se realizó en la Estación Forestal Experimental Zoquiapan de la Universidad Autónoma Chapingo (figura 1), localizada entre las coordenadas 19˚12´30´´ y 19˚20´00´´ Latitud Norte y 98˚42´30´´ y 98˚30´00´´ Longitud Oeste (Zavala, 1984), con un área de 2,683.5 ha. Ésta se ubica dentro de los municipios de Tlahuapan, Puebla y Tlalmanalco, Edo. de México (Zavala 1984). El parque presenta un rango altitudinal que va de los 2,850 a los 4,150 metros sobre el nivel del mar (Vargas, 1984). 23 ESTADO DE MÉXICO N W O S Figura 1. . Ubicación geográfica del área de colecta. 24 4.2 Aspectos físicos El material litológico está formado por andesitas, dacitas, arenas y cenizas volcánicas. En el extremo occidente del parque se ubican los denominados aluviales que forman lomeríos de topografía llana. En todo el parque existen también los valles intermontanos, que son áreas de acumulación de materiales acarreados fluvialmente. Los suelos son andosoles mólicos, que se forman a partir de las cenizas volcánicas, aunque su evolución es diversa, según lo accidentado del terreno y de su acumulación; tienen buena aeración, buen drenaje, consistencia friable y ligeramente pegajosos y plástica, pH cercano a la neutralidad, buena disponibilidad de nutrientes, contenido de materia orgánica que disminuye con la profundidad, buena retención de humedad, ambiente favorable para microorganismos, buena disponibilidad de nitrógeno y baja concentración de fósforo en forma asimilable. Son de desarrollo pedogenético incipiente, con un adecuado nivel de fertilidad y con susceptibilidad a la erosión. Predominan las rocas como basaltos y las andesitas (SARH, 1993). Los riachuelos de Río Frío y Aculco permanecen activos a lo largo del año, incrementando su caudal de manera notable durante la temporada húmeda. Ambas corrientes desempeñan un papel decisivo en el área, ya que la primera es la fuente de abastecimiento acuífero para los habitantes de Río Frío, mientras que la de Aculco garantiza el funcionamiento del Campo Experimental. Presenta un tipo de clima C(w2) (w)big semifrío subhúmedo, con temperatura media anual de 5˚ a 12˚C, con el mes más frío de -3˚ a 10˚C (Vargas, 1984). 25 4.3 Aspectos biológicos En cuanto a la vegetación, en sectores elevados que rebasan la cota de los 3,300 metros sobre el nivel del mar, la comunidad de Pinus hartwegii se desarrolla en difíciles condiciones ambientales, soportando mínimas temperaturas, insolación prolongada, escasa humedad, incipiente formación del suelo y relieve accidentado. Bajo este marco ecológico la comunidad adquiere una fisonomía de aparente subdesarrollo, exhibiendo un dosel semiabierto, a veces ralo, con árboles de talla corta y ramificación deforme. Asimismo, los efectos del ambiente repercuten en la pobreza florística del sotobosque integrado por el dominio casi absoluto de gramíneas tipo amacollado, (Melo y Oropeza, 1982). En contraste, algunos sectores comprendidos entre los 2,900 y 3,300 msnm, están sujetos a la influencia de un patrón altimétrico que determina condiciones ventajosas para el desarrollo exhuberante de vegetación forestal, en virtud de que el ambiente se torna más húmedo, la temperatura se incrementa, el suelo adquiere consistencia y profundidad y la morfología del relieve pierde vigor, este medio ecológico sostiene denso bosque integrado por la asociación arbórea de Pinus hartwegii, P. montezumae, P. teocote, P. leiophylla, Cupressus spp., Abies religiosa, y en menor grado latifoliadas. En cuanto a la fauna silvestre destacan las siguientes especies: venado cola blanca (Odocoileus virginianus mexicanus), gato montés (Lynx rufus escuinapae), zorrillo (Conepatus mesoleucus mesoleucus), (Memphitis macrorura macrorura), comadreja (Mustela frenata perotae), zorra (Urocyon cinereoargenteus nigrirostris), coyote (Canis latrans cagotis), diversos ratones, tuza (Thomomys umbrinus), ardilla (Sciurus aureogaster socialis), teporingo (Romerolagus diazi), conejo mexicano (Sylvilagus cunicularis cunicularis), conejo castellano (Sylvilagus floridans orizabae), armadillo (Dasypus novemcinctus) (SARH, 1993). 26 5. DESCRIPCIÓN DE LAS ESPECIES 5.1 Pinus ayacahuite Ehren. Sinonimias: Pinus ayacahuite var. veitchii (Roezl) Shaw. Nombres comunes: ayacahuite, pino blanco, acalote, ocote y salacahuite. Descripción botánica Martínez (1992) lo describe como un árbol que alcanza de 20 a 30 m de altura, ramas extendidas, frecuentemente verticiladas. Corteza grisácea y lisa en los árboles jóvenes, áspera y de color moreno rojizo en los viejos, dividida en placas irregulares. Ramillas grisáceas o rojizas, a veces en verticilos dobles; bases de la brácteas caedizas. Distribución Pinus ayacahuite se localiza en el rango longitudinal que va de 92º 10’ a 103º 55’ W, latitudinal de 15º 15’ a 20º 55’ N. Esta especie es típica del SE de México, aunque se extiende hasta el centro del país, puede mezclarse con otros pinos y abetos en las montañas de México; hay grupos considerables en las montañas de Chiapas, Oaxaca y Guerrero; además de un pequeño grupo en Puebla y Tlaxcala (Martínez 1992). Ecología Se le encuentra comúnmente asociado con Pinus montezumae, Pinus teocote, Abies religiosa, Alnus firmifolia, Arbutus glandulosa y Quercus laurina (Eguiluz, 1978). 27 Crece en suelos tipo migaron arenoso, profundos, de buen drenaje, con un pH de entre 6.5 y 6.7, de color café grisáceos. Se considera que es una especie de clima templado, requiere de precipitación entre los 1200 y 2100 mm anuales y temperaturas entre los 10 y 18˚ C y constantes días nublados (aproximadamente 200 días anuales), crece preferentemente en cañadas y en laderas protegidas (Eguiluz, 1978). Importancia y usos Es una especie con madera de buena calidad, normalmente se usa en aserrío, chapa, molduras para interiores, muebles rústicos, pulpa para papel, postes, construcciones y artesanías. Su madera es muy suave y fácil de trabajar, pero el hecho de no formar masas puras le resta posibilidad de abastecer a una industria determinada. Es recomendable como árbol ornamental, para árbol de navidad y para construcciones comerciales, además su madera es de muy alto valor monetario y comercial (Eguiluz, 1978). 5.2 Pinus montezumae Lamb. Sinonimias: Pinus montezumae f. macrocarpa Martínez, Pinus montezumae var. lindleyi Loudon. Nombres comunes: pino, ocote, pino montezuma, chalmaite blanco – Veracruz; pino real, yutnu-santu - Oaxaca; pino blanco, ocote macho. Descripción botánica Es un árbol de 20-35 m de alto en promedio, pudiendo alcanzar alturas de hasta 40 m y diámetros de 1 m. Corteza moreno rojiza, gruesa, áspera y agrietada; ramas extendidas frecuentemente bajas que forman una copa irregularmente redondeada; ramillas morenas y muy ásperas, con la base de las 28 brácteas persistentes, abultadas y muy aproximadas, que comúnmente se descaman. Distribución Pinus montezumae se localiza en el rango longitudinal que va de 92˚ a 107˚ W, latitudinal de 14˚ a 26˚ N y altitudinal de 900 a 3,350 msnm, alcanzando su mejor condición entre los 2,400 y 2,800 msnm (Mirov, 1967). Se desarrolla generalmente en condiciones de clima templado, con precipitaciones de 600 a 1,200 mm anuales, distribuidas de junio a septiembre, siendo los meses de julio y agosto los mas secos. La temperatura media mensual oscila entre 12˚ y 40˚C (Eguiluz, 1978). Importancia y usos Por su amplia distribución natural en la Republica Mexicana el Pinus montezumae es indefectiblemente una especie de aprovechamiento maderable, sobre todo en el eje neovolcanico. Se utiliza en construcción y para la obtención de chapa, celulosa, papel, minas, durmientes, postes, muebles, duelas y resina, también se ha empleado para la reforestación en la recuperación de suelos delgados (Eguiluz, 1978). 29 6. MATERIALES Y MÉTODOS 6.1 Colecta del material Se seleccionaron 40 árboles representativos de cada especie, tomando en cuenta que estos estuvieran libres de plagas y enfermedades. De cada árbol se obtuvo un cilindro de madera con un taladro de Pressler de 12 mm a una altura de 1.30 m, los cilindros se marcaron con un lápiz tinta y en ellos se anotó el número de árbol y la especie. Posteriormente cada muestra fue colocada en un recipiente con agua para después ser transportados al laboratorio de Anatomía de la Madera de la UACh. A los cilindros se les cambió periódicamente el agua para evitar el desarrollo de hongos mientras estos se utilizaban para la determinación del porcentaje de madera tardía, densidad y longitud de traqueidas. 6.2 Obtención del porcentaje de madera tardía Para la cuantificación de la madera tardía se realizó en el plano transversal de los cilindros un corte muy fino con el fin de que pudieran observarse lo más claramente posible los anillos, después se procedió a escanear cada uno de ellos. Cada cilindro fue escaneado con una ampliación del 250% y una resolución alta. Para el apoyo de la medición se escaneo una regla al lado de los cilindros de madera, con la finalidad de calibrar el programa que se utilizaría en la medición. Posteriormente para determinar la proporción de madera tardía presente en cada anillo de crecimiento, se midió la proporción de madera temprana y el total de madera presente en el anillo, a partir de la médula hacia la corteza, para este fin se utilizó el programa “Image Tool” (figura 2), el cual dió resultados con una precisión de 0.01 mm. 30 La proporción de madera tardía presente se calculó mediante la diferencia existente entre las mediciones antes mencionadas. El número de anillos a medir en ambas especies fue tomado en base a la edad que al menos todos los árboles cubrían, ésta fue de 24 años para Pinus ayacahuite y 37 años para Pinus montezumae; esto con el fin de disminuir ligeramente la dispersión de los datos. Medición de madera temprana Medición de un anillo completo Medición de madera tardía Figura 2. Medición de los anillos mediante el programa Image Tool. 31 6.3 Densidad básica de la madera Para la determinación de la densidad básica se tomó como base cada anillo de crecimiento de cada uno de los árboles muestreados y se utilizó la metodología según Smith (1954). Cada cilindro de madera fue dividido en dos partes iguales, una de ellas fue utilizada para la determinación de la densidad y la otra para la medición de traqueidas (figura 3). Cada espécimen fue marcado con un lápiz tinta, enumerándola de la médula hacia la corteza, estos fueron depositados en un recipiente con agua para evitar la pérdida de humedad mientras se obtenía su peso en estado verde en una balanza analítica marca OHAUS, con precisión de 0.0001 g. Estos mismos especimenes fueron colocados en una estufa de secado a una temperatura constante de 100 ± 5˚C, durante un tiempo de 24 horas con lo cual se obtuvo el peso anhidro. Viruta completa para la determinación del porcentaje de madera tardía Sección para densidad Sección para material disociado Especimenes Figura 3. Esquema de seccionado de un cilindro de madera 32 Para el cálculo de la densidad básica se utilizó la siguiente fórmula (Smith 1954). Db = 1 Pv − 0.346 Po donde: Db = Densidad Básica. Pv = Peso saturado. Po = Peso anhidro. 6.4 Medición de traqueidas 6.4.1 Preparación del material disociado De cada anillo de crecimiento se preparó material disociado; basándose en el procedimiento realizado por Huerta (1978). Se cortaron pequeñas astillas de madera de cada anillo y se colocaron en frascos de vidrio a los cuales se les agregó una mezcla de ácido acético y peróxido de hidrógeno en partes iguales hasta cubrir las astillas. Los frascos fueron sellados y colocados dentro de una estufa a 60° C ± 2°C durante 24 horas. Al material ya disociado se le eliminaron los residuos de la solución disociante mediante un lavado con agua destilada; posteriormente el material se tiñó con Pardo de Bismarck, dejándolos reposar de 3 a 5 minutos; una vez teñidas se enjuagaron con agua para eliminar el exceso de colorante, quedando listas para su medición. 33 Para la medición de las traqueidas se emplearon fotografías digitales tomadas a las preparaciones temporales. Las fotografías fueron tomadas mediante una cámara digital Canon conectada a un microscopio marca Leica en el cual se utilizó un objetivo de 2.5X. Posteriormente las fotografías fueron transferidas a una computadora en la cual se llevó a cabo la medición de las longitudes de traqueidas empleando el programa “Image Tool”. 6.4.2 Determinación del tamaño de muestra Para determinar el tamaño de muestra se utilizó el material disociado de un árbol, se hicieron preparaciones temporales y se realizó un premuestreo, se midió la longitud de 20 traqueidas de madera tardía de cada anillo. Para diferenciar las traqueidas de madera temprana de las de madera tardía se tomó en cuenta el diámetro de las paredes y el color que adquirieron con el Pardo de Bismarck, ya que las traqueidas de madera tardía absorben una mayor cantidad, dándoles un color más oscuro (figura 4). Con estos datos se obtuvo la media aritmética, la varianza y la desviación estándar para determinar el tamaño de muestra, el cual fue calculado con la siguiente fórmula. n= (t 2 * s2 e2 ) donde: n= tamaño de muestra t2= t de student al cuadrado s2= varianza e2= error reducido al 5% 34 6.4.3 Medición de la longitud de traqueidas Se tomaron fotografías digitales a todo el material disociado, posteriormente se procedió a la medición de la longitud de traqueidas para lo cual se utilizó el programa Image Tool (figura 4), el cual fue debidamente calibrado mediante una foto tomada a una reglilla microscópica (2000µ) con el mismo objetivo que fueron tomadas las fotos de las preparaciones. Las traqueidas se midieron al azar, considerando solo aquellas que estuvieran completas y que fueran de madera tardía. Traqueida de madera temprana Traqueida de madera tardía Figura 4. Medición de las traqueidas de madera tardía. 35 6.5 Determinación de la transición de madera juvenil a madera madura Para la demarcación de la madera juvenil se utilizaron los valores de longitud de traqueidas y densidad básica. Para esto se aplicó el método propuesto por Shepatd y Shottafer (1992) y Abdel-Gadir y Krahmer (1993) denominado “regresión por etapas”. Toda característica de un ser vivo tiene una determinada forma de crecimiento, sin embargo debido a los subprocesos anabólico y catabólico de este ser, existe una etapa de desarrollo rápida en el crecimiento que pierde velocidad a medida que pasa el tiempo para llegar a una etapa lenta de desarrollo. La densidad y la longitud de traqueidas son características cuyo crecimiento sigue esta tendencia, en la etapa de rápido crecimiento, los datos mostrarán una tendencia cuyos cambios serán mas grandes y una mayor dispersión que en la etapa de lento crecimiento. La mayor dispersión es consecuencia de los mayores cambios en la tendencia y estos son el resultado del crecimiento. La longitud de traqueidas y la densidad básica tienen la etapa de rápido crecimiento durante el desarrollo de la madera juvenil, por ello, estudiando el comportamiento de la dispersión de los datos a través del tiempo (desviación estándar) podemos determinar la edad a la que termina de presentarse la madera juvenil. Este método consiste primeramente en conocer el punto (año) donde inicia un comportamiento diferente de la variable dependiente (longitud de traqueidas o densidad básica) Posteriormente se llevan a cabo varias regresiones simples y considerando el valor mínimo del cuadrado medio del error de todas las regresiones se obtiene tal punto. Una vez obtenido el punto se procede nuevamente a aplicar una regresión considerando dos conjuntos de datos definidos por el punto encontrado y graficando dichas regresiones el intercepto de ellas determina el punto de transición de la madera juvenil a madera madura. 36 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 7.1 Porciento de madera tardía Al comparar las proporciones de madera tardía para ambas especies se observa que para Pinus ayacahuite los valores más elevados se encuentran en los anillos más cercanos a la médula, mientras que para Pinus montezumae ocurre lo contrario, teniendo los valores más altos en la última década. El valor promedio general de la proporción de madera tardía encontrado para Pinus ayacahuite fue de 4.42%, con un máximo promedio de 7.55% obtenido en el primer anillo de crecimiento y un mínimo promedio de 3.59% obtenido en el anillo 10. En la figura 5 se muestra la tendencia de los promedios de madera tardía de Pinus ayacahuite, se puede apreciar un decremento en la primera década, después tiende a mantenerse constante. % de madera tardía 8 6 4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Edad (años) Figura 5. Tendencia de los promedios de madera tardía de Pinus ayacahuite 37 Para Pinus montezumae el valor promedio general de la proporción de madera tardía encontrado fue de 24.53%, con un valor máximo promedio de 30.61% en el anillo 36 y un valor mínimo promedio de 8.86% en el primer anillo. En la figura 6 se puede apreciar la tendencia de los promedios de madera tardía de Pinus montezumae, a diferencia de Pinus ayacahuite, ésta muestra un aumento gradual de la médula hacia la corteza, con una ligera dispersión en la última década. 35 % de madera tardía 30 25 20 15 10 5 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 Edad (años) Figura 6. Tendencia de los promedios de madera tardía de Pinus montezumae Es importante mencionar que la cantidad de madera tardía producida a través de cada año de crecimiento de un árbol es altamente influenciada por las condiciones medioambientales, a su vez esta característica junto con otras variables, determinan la densidad básica que la madera adquiere, esto hace que aumente la cantidad de sustancia madera, lo que ocasiona una mayor proporción de materia seca por unidad de volumen (Nicholls, 1966). 38 Cuadro 1. Promedios de madera tardía de las especies en estudio. MADERA TARDÍA (%) VALORES Pinus ayacahuite Pinus montezumae Máximo 7.555 30.61 Medio 4.42 24.53 Mínimo 3.59 8.86 Desv. Estándar 1.00 4.42 7.2 Densidad básica La densidad constituye unas de las propiedades físicas de la madera mas importantes, de ella dependen la mayoría de sus propiedades físicas y mecánicas, sirviendo en la práctica como referencia para clasificarlas (Coronel, 1994). La mayor variación de densidad ocurre dentro del anillo de crecimiento anual, debido a que en el género Pinus presenta diferencias muy acentuadas entre el leño de primavera y el leño de otoño. Por ejemplo, Ifju (1969), citado por Zobel & Van Buijtenen (1989), demostró que la densidad del leño de primavera de pinos del sur de Estados Unidos varía entre 0,30 a 0,46 g/cm3, mientras que la densidad del leño de otoño varía entre 0,65 a 0,92 g/cm3. Las dos especies presentaron comportamientos diferentes con respecto al patrón de variación de la densidad básica. En Pinus montezumae la tendencia encontrada es la que Panshin y De Zeeuw (1980), le nombran tipo I, donde la densidad básica aumenta a partir de la médula hacia la corteza. En Pinus ayacahuite por el contrario, presenta la tendencia tipo II reportada por Panshin y De Zeeuw (1980), donde la densidad básica más alta se presenta cerca de la médula y disminuye al aproximarse a la corteza. 39 Se puede observar que las tendencias de la densidad de cada especie tienen un comportamiento similar a la que se mostró en la proporción de madera tardía; esto se debe a que la madera tardía tiene una influencia directa en la densidad básica, sin embargo, se ha encontrado en otros estudios que la densidad de la madera depende principalmente de la edad (Hocker, 1984). En Pinus ayacahuite la media general estimada de la densidad básica fue de 0.34 g/cm3, con un rango de 0.33g/cm3 a 0.40 g/cm3. Atendiendo al valor medio y de acuerdo a Fuentes (1995), esta madera se clasifica como Liviana. En los promedios de densidad básica de Pinus ayacahuite se puede observar una tendencia ligeramente a disminuir en los primeros 5 anillos de la médula hacia la corteza, después de esto tiende a estabilizarse hasta los últimos anillos (figura 7). Densidad (g/cm 3) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Edad (años) Figura 7. Tendencia de la densidad básica de Pinus ayacahuite 40 Los resultados de la densidad básica promedio son parecidos a los encontrados por Quiñones (1974), para Pinus ayacahuite de la región de Chignahuapan, Puebla (0.35 g/cm3); así mismo Goche (1999) reporta que la tendencia de la densidad básica de Pinus ayacahuite tiende a disminuir en los primeros anillos y después se estabiliza. En cuanto a Pinus montezumae se obtuvo que la media general estimada de la densidad básica fue de 0.46 g/cm3, con un rango de 0.40g/cm3 a 0.50 g/cm3. Con base en el valor medio y de acuerdo a la clasificación presentada por Fuentes (1995), la densidad básica corresponde a una madera moderadamente pesada. La tendencia de la densidad básica de los árboles de Pinus montezumae se presenta en la figura 8, se puede observar un aumento gradual, conforme se acerca a la corteza. 3 Densidad (gr/cm ) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 Edad (años) Figura 8. Tendencia de la densidad básica de Pinus montezumae 41 Haciendo una comparación de los valores reportados por Fuentes (1987), donde se determinó la densidad básica para la misma especie, los valores que él encontró para de la densidad promedio y densidad mínima tienen una similitud a los encontrados en este estudio (0.41g/cm3 y 0.435g/cm3), sin embargo, el valor máximo que reporta Fuentes, tuvo un valor más bajo al encontrado en este trabajo (0.45g/cm3); de igual manera Borja (1995) reporta un valor alto de la densidad básica promedio para esta especie de 0.55 g/cm3. Cuadro 2. Valores de densidad básica de las especies en estudio. DENSIDAD BÁSICA (g/cm3) VALORES Pinus ayacahuite Pinus montezumae Máximo 0.40 0.50 Medio 0.34 0.46 Mínimo 0.33 0.40 Desv. Estándar 0.015 0.030 7.3 Dimensiones longitudinales de las traqueidas La patrones de variación encontrados en la longitud de traqueidas para Pinus ayacahuite y Pinus montezumae presentaron un comportamiento similar, donde incrementa la longitud de traqueidas de la medula hacia la corteza, encontrando un mayor aumento en los primeros anillos hasta llegar a un punto donde la longitud comienza a estabilizarse (Figura 9 y 10). La media del promedio de longitud de traqueidas obtenido para Pinus ayacahuite fue de 2967.78 µ; el valor mínimo promedio fue de 1965.93 µ obtenido en el primer anillo; el máximo promedio se obtuvo en al anillo 23 con 3542.54 µ. 42 Longitud (micras) 4000 3000 2000 1000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Edad (años) Figura 9. Tendencia de la longitud de traqueidas de Pinus ayacahuite En Pinus montezumae se obtuvo una media de los promedios de la longitud de traqueidas la cual fue de 3741.58 µ, con un valor mínimo promedio de 2406.51 µ, correspondiente al primer anillo, y un valor máximo promedio de 4430.03 µ para el anillo treinta y siete. Longitud (micras) 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 Edad (años) Figura 10. Tendencia de la longitud de traqueidas de Pinus montezumae 43 Los valores obtenidos para la longitud de traqueidas de Pinus montezumae son similares a los obtenidos por Fuentes (1987) para la misma especie, reportando una longitud media mínima de 2521.54 µ obtenido en la primer década, con una máxima en la cuarta década de 4184.03 µ y un valor medio de 3458.24 µ. Cuadro 3. Dimensiones longitudinales de las traqueidas de P. ayacahuite y Pinus montezumae. LONGITUD DE LAS TRAQUEIDAS (µ) VALORES Pinus ayacahuite Pinus montezumae Máximo 3542.54 4430.03 Medio 2967.78 3741.58 Mínimo 1965.93 2406.51 Desv. Estándar 465.13 565.66 7.4 Transición de madera juvenil a madera madura Con base en criterios como la longitud de traqueidas, la densidad básica, la proporción de madera tardía, el contenido de celulosa, el ángulo de las microfibrillas, el módulo de elasticidad y el módulo de ruptura, es posible definir la edad de transición de madera juvenil a madera madura; este punto se define donde la característica de interés alcanza un valor predeterminado o el patrón radial se estabiliza. Considerando la longitud de traqueidas y la densidad básica como variables dependientes, se aplicó el método de regresión por etapas, con el cual se obtuvo el punto de transición entre la madera juvenil y la madera madura. 44 A través de una serie de regresiones simples que se realizaron a cada variable, se tomo como base la edad donde el cuadrado medio del error fue menor, graficándose una recta hasta este punto. Posteriormente se graficó una segunda recta con los datos restantes y el punto de intersección de las mismas dió el punto de transición. Este punto es tomado dado que la recta sufre un cambio de pendiente debido a la disminución de la etapa de rápido crecimiento (madera juvenil) a una etapa de lento crecimiento (madera madura); esto se puede observar en las líneas de tendencia para la densidad y la longitud de traqueidas. En la figura 11 y 12 se muestran las dos rectas ajustadas para la longitud de traqueidas de Pinus ayacahuite y Pinus montezumae respectivamente. Se puede observar el punto de intersección en el cual ocurre la transición de la madera juvenil a la madera madura, así mismo cada recta tiene su ecuación ajustada de los datos y su respectiva R2. Long. Traqueidas (µ) = Y 4000 3000 y = 44.824E + 2503.9 R2 = 0.9318 2000 y = 120.73E + 1879.8 R2 = 0.989 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Edad (años) = E Figura 11. Punto de transición de madera juvenil a madera madura considerando la longitud de traqueidas de Pinus ayacahuite. 45 Long. traqueidas (µ) = Y 5500 4500 3500 y = 33.794E + 3216.4 R2 = 0.9041 2500 y = 120.83E + 2300.7 R2 = 0.9891 1500 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 Edad (años) = E Figura 12. Punto de transición de madera juvenil a madera madura considerando la longitud de traqueidas de Pinus montezumae. Para la densidad básica se realizó la misma operación que con la longitud de traqueidas. Este procedimiento solo pudo llevarse acabo para Pinus montezumae ya que los valores de densidad de Pinus ayacahuite presentaban una tendencia que no permitían aplicar esta metodología. 0.5 3 Densidad (g/cm ) = Y 0.6 0.4 y = 0.002E + 0.4363 R2 = 0.9206 y = 0.0052E + 0.404 R2 = 0.9256 0.3 0.2 0.1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Edad (años) = E Figura 13. Punto de transición de la madera juvenil a la madera madura considerando la densidad básica de Pinus montezumae. 46 En el cuadro 4 se pueden observar las edades en las que se presentó la transición de la madera juvenil a madera madura de las dos especies, así como una comparación de los resultados obtenidos por la densidad básica y longitud de traqueidas en Pinus montezumae. Cuadro 4. Edades de transición de la madera juvenil a madera madura de P. ayacahuite y P. montezumae. EDAD DE TRANSICION (años) ESPECIE Mediante la densidad Mediante Long. traqueidas --------- Pinus ayacahuite Intervalo de confianza (95%) Pinus montezumae Intervalo de confianza (95%) 8.2 7.55 – 8.44 10.1 10.5 8.69 – 11.13 10.07 – 10.94 10 P. radiata P. ellioti P. taeda P. montezumae P. caribea 15 P. oaxacana Edad (años) 20 P. ayacahuite 25 Picea chihuahuana P. chiapensis P. arizonica En la figura 14. se muestra el rango de variación en que se presenta la transición de madera juvenil a madera madura entre diferentes especies de coníferas. 5 0 Figura 14. Edad de transición de madera juvenil a madera madura de diez especies de coníferas. 47 Cuadro 5 . Edad de transición de madera juvenil a madera madura de diez especies de coníferas. ESPECIE P. ayacahuite* P. oaxacana* P. caribea var. hondurensis* P. montezumae P. taeda P. ellioti P. radiata P. arizonica P. chiapensis Picea chihuahuana * Provenientes de Plantaciones REFERENCIA En este estudio Martínez (2003) Meza y Romero (1999) En este estudio Clark y Saucier (1989) Clark y Saucier (1989) Nicholls y Waring Hernández (1994) Martínez (2000) Sanchez (1999) TRANSICIÓN 8 9 10 10 11 12 14 18 24 25 En el cuadro anterior se puede observar que las especies provenientes de plantaciones presentan la transición de madera juvenil a madera madura a una menor edad, en Pinus montezumae en comparación con otras especies provenientes de bosques naturales presentó la transición de madera juvenil a una edad menor. 48 8. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos concuerdan con otros trabajos que indican que la longitud de traqueidas en comparación a la densidad básica de la madera es una mejor característica para determinar la transición de madera juvenil a madera madura. La transición de madera juvenil a madera madura para Pinus ayacahuite utilizando la longitud de traqueidas fue a los 8 años. Debido a la tendencia que presentaron los valores de densidad básica para esta especie, no se pudo aplicar el método de regresión por etapas para determinar la edad de transición. La transición de madera juvenil a madera madura para Pinus montezumae empleando la longitud de traqueidas ocurrió a los 10 años, teniendo el mismo resultado al utilizar la densidad básica. En Pinus montezumae, la densidad de la madera, la longitud de traqueidas y la proporción de madera tardía aumentan con la edad, mientras que en Pinus ayacahuite, solo hay un incremento en la longitud de traqueidas, la densidad básica y la proporción de madera tardía disminuyen en los primeros anillos. 49 9. RECOMENDACIONES Pinus ayacahuite se recomienda para el establecimiento de plantaciones dado a su rápida transición de madera juvenil a madera madura y a la buena calidad de su madera. Se recomienda que para Pinus montezumae se lleven acabo estudios del mismo tipo, con árboles provenientes de plantaciones y comparar resultados. 50 10. LITERATURA CITADA Abdel-Gadir, A., R. L. Krahmer y M. D. McKimmy. 1993. Relationships between intra-ring variables in mature dougias-fír trees from provenance plantations. Wood and Fiber Science. 25(3):182-191. Abdel-Gadir, A., y R. L. Krahmer. 1993. Estimating the age of demarcation of juvenile and mature wood in dougias fir. Wood and Fiber Science. 25(3):242-249. Barnes, R. D., J. J. Woodend y L. Schweppenhauser. 1977. Variation in diameter grow and wood density in six-year-old provenance trials of Pinus caribaea Morelet on five sites in Rhodesia. Silvae Genetica. 26 (5-6): 163-167. Bendtsen, B. A 1978. Properties of wood from improved and intensively manager trees. For. Prod. J. 28: 69-72. Bermejo, V. B. y T. Eguiluz. P. 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Densidad básica Clasificación 3 (g/cm ) Menos de 0.2 Extremadamente livianas 0.2-0.25 Excesivamente livianas 0.25-0.3 Muy livianas 0.30-0.36 Livianas 0.36-0.42 Moderadamente Livianas 0.42-0.50 Moderadamente pesadas 0.50-0.60 Pesadas 0.60-0.72 Muy pesadas 0.72-0.86 Excesivamente pesadas 0.86- o más Extremadamente pesadas Fuentes (1995). 59 ANEXO 2. Características dasométricas de los árboles muestreados. No. de árbol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Diámetro (cm) 36 33 36 31 43 31 33 36 48 48 32.5 32.5 30.5 43.5 39.5 37 39.5 35 40 40.5 44.5 47.5 37 31.5 35 44 23 42.5 23.5 36 38.5 35 47.5 39 39.5 28.5 25.5 25.5 31 30 Altura total (m) 16 15.5 17 17 18 12 18 17 25 24 17 15 14 17 19.5 20 22 18 20 19 20.5 26 16 14 14 14.5 17 18 16 13 18 16 18 17 20 16 14 12 12 15 Inclinación (cm 25 0 0 0 15 23 0 9.5 11 0 13 19 5 9 0 9 5 7 30 7 0 4 3 12 10 6 4 9 15 6 17 11 6 10 5 40 13 16 0 11 60 ANEXO 3. MEDIAS DE LOS PORCENTAJES DE MADERA TARDIA ANILLOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Media general Pinus ayacahuite Medias de madera tardía (%) 7.55176645 6.70813143 5.90666599 5.26635002 4.7107904 4.64397336 3.96957061 4.1143256 3.96444929 3.59200016 3.87403112 4.56310204 4.13536893 4.01546949 4.01142752 4.1268321 4.43729343 3.62874417 3.61172688 3.68648171 4.12047801 3.89494398 3.79201127 3.79798575 4.42 Pinus montezumae Medias de madera tardía (%) 8.861970851 15.27524301 16.63246508 18.32875242 19.02831046 21.26855974 21.72699692 21.44003556 22.21582841 22.87892246 22.87807671 23.7703939 24.47790101 25.93449205 25.70356365 26.33330362 27.096989 25.6670165 25.418099 26.40942017 26.33476191 26.48023792 26.97767915 25.63157575 27.1670273 27.71585246 28.23485943 26.00188488 26.21218067 26.92918561 29.15363683 27.25570291 25.67035988 30.16444894 26.35755483 30.6196498 29.53365731 24.53 61 ANEXO 4. MEDIAS DE DENSIDAD PARA CADA UNO DE LOS ANILLOS ANILLOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Media general Pinus ayacahuite Medias de densidad (g/cm3) 0.40620685 0.37468222 0.36200465 0.36222785 0.36062554 0.34704785 0.34336103 0.34031925 0.34425976 0.34435903 0.33614792 0.34060093 0.34373842 0.34038186 0.33908423 0.33802801 0.33989619 0.33367122 0.33963236 0.34161575 0.33995774 0.33647941 0.34271946 0.34222277 0.33512989 0.34 Pinus montezumae Medias de densidad (g/cm3) 0.407289033 0.398937804 0.407350329 0.406292341 0.403090676 0.414208369 0.427640006 0.428557715 0.423711956 0.429549291 0.43647769 0.449460348 0.450535228 0.454482348 0.451862647 0.455777455 0.469831784 0.467558952 0.465777855 0.462706405 0.466430127 0.462854204 0.465021985 0.474942844 0.473437199 0.472699178 0.480700765 0.488071111 0.484367868 0.487143635 0.486181946 0.500145609 0.491405405 0.491882203 0.493198284 0.494974049 0.501967365 0.46 62 ANEXO 5. MEDIAS DE LA LONGITUD DE LAS TRAQUEIDAS ANILLOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Media general Pinus ayacahuite Medias de longitud (µ) 1965.93984 2111.63756 2288.94107 2402.63689 2463.1989 2577.91056 2744.26035 2830.30703 2839.08732 2888.68206 2916.71859 3063.51112 3121.9492 3197.06457 3293.50442 3255.28657 3317.37654 3324.83848 3372.60781 3405.51759 3364.24643 3440.13913 3542.54694 3538.87628 2967.78 Pinus montezumae Medias de longitud (µ) 2406.514806 2589.963006 2652.247519 2742.039603 2875.086831 3085.358252 3139.170917 3285.978099 3367.696303 3439.248032 3530.824531 3509.542544 3549.076872 3564.730626 3740.781973 3765.146986 3918.985745 3907.881869 3988.307491 4037.500752 3935.557381 3988.782259 4102.60038 4151.253842 4032.185755 4196.731797 4077.748206 4111.398141 4157.142119 4305.554193 4337.792771 4299.497696 4263.120929 4183.798848 4419.961722 4349.338969 4430.036031 3741.58 63