EXISTENCIAS DE BIOMASA AEREA y STOCK DE NUTRIENTES

EXISTENCIAS DE BIOMASA AEREA y STOCK DE NUTRIENTES EN UNA
MASA ARBOREA DE Pinus sylvestris EN LA SIERRA DE GUADARRAMA.
VALSAIN (SEGOVIA).
J. M. GARCIA DEL BARRIO, M. LOPEZ ARIAS & F. PENALVA RODRIGUEZ.
CIT-INIA. AREA DE CONSERVACION DEL MEDIO NATURAL CRTA. LA CORUÑA KM. 7. 28040
MADRID.
RESUMEN
Se evalúan las existencias aéreas de los estratos arbóreo, arbustivo y herbáceo de la
cuenca CV02 de Valsaín, así como los niveles de acumulación de los principales nutrientes
(N, P, K, Ca y Mg). Se presenta un esquema general de la distribución de dicha biomasa y
mineralomasa por componentes y tejidos, y se comparan los valores con los
correspondientes de otros formaciones de pino silvestre en distintas latitudes.
P.C.: Biomasa aérea, contenido de nutrientes, sotobosque, Pinus sylvestris.
SUMMARY
Aboveground biomass and nutrient content (N, P, K, Ca y Mg) were determined for
trees, shrubs and ground vegetation on the CV02 watershed of Val saín. Organic matter
distribution in wood, bark and leaves is presented. Biomass and nutrient pools in vegetation
of CV02 are compared with others Scots pine forests in different latitudes.
K.W.: Aboveground Biomass, nutrient content, Scots pine forests.
INTRODUCCION
El pino silvestre ocupa importantes extensiones de la península Ibérica en condiciones
de media y alta montaña. Por tratarse de una especie de alto interés comercial y amplia
distribución en la región eurosiberiana, ha sido objeto de pormenorizados estudios
relacionados fundamentalmente con su fisiología , potencialidad de crecimiento y
producción en función de las de las características de cada estación. También son frecuentes
los estudios a largo plazo sobre evolución de las existencias y circulación de nutrientes en
masas con diferentes tipos de tratamiento selvÍcola (OVINGTON y MADGWICK, 1959;
BRINGMARK, 1977; HELMISAARI, 1995). En España, PUIGDEFABREGAS y
AL VERA (1977) realizan una evaluación completa del ciclo de la biomasa en el pinar
pirenáico de San Juan de La Peña (Huesca).
Este trabajo pretende evaluar las existencias y el contenido de nutrientes del pinar de
silvestre de la cuenca experimental CV02 o 'cuenca de los acebos', ubicada en la vertiente
norte de la Sierra de Guadarrama (Valsaín -Segovia-).
MATERIAL Y METODOS
Zona de estudio. La 'cuenca de los acebos' es una pequeña cuenca forestal cerrada, en la
que el grupo de ecosistemas forestales del Area de Conservación del Medio Natural del
INIA lleva realizando experiencias desde 1990. En condiciones de media montaña
mediterránea ( se extiende entre 1250 a 1600 m), presenta una temperatura media anual de
9.9 oC y una precipitación anual de 865 mm. La roca madre son gneises y los suelos son de
319 -
tipo ranker (laderas) o suelos pardos (zonas de menor pendiente). Para una descripción más
pormenorizada ver publicaciones precedentes (GARCIA DEL BARRIO et al, 1993;
GONZALEZ CASCON et al, 1994).
Metodología de estudio. Se utiliza como base un muestreo sistemático con estimación
visual de la cobertura de las especies leñosas y de las herbáceas en conjunto, realizado en el
momento de máximo desarrollo vegetativo de 1990, cuya unidad básica de muestreo son
transectos de 6,25x25 m 2 . A partir de estos datos iniciales, se realiza un tratamiento
específico para cada especie arbórea y arbustiva, y para el conjunto de las herbáceas:
Pino silvestre. Se muestrea de modo sistemático una cuarta parte de la extensión de la
cuenca, en unidades de 1 ha, numerándose todos los árboles de altura superior a tres metros,
a los que se mide su diámetro normal. En función de la distribucción de diámetros se eligen
una serie de árboles (ocho) que son apeados para su estudio dimensional (WHITT AKER y
WOODWELL, 1968). El procedimiento de despiece y toma de muestra sigue casi
totalmente el descrito por WOODS et al (1991). Se calculan las ecuaciones alométricas para
cada componente de la biomasa aérea y se aplican al conjunto de la población muestreada
para la estimación de las existencias totales de la cuenca. Independientemente de este
procedimiento se realiza una estimación de la biomasa arbórea extraida de la cuenca
mediante un muestreo sistemático de tocones (se mide el diámetro en el corte) en parcelas
circulares de 2 m. de radio, y la aplicación de las ecuaciones alométricas calculadas para los
árboles abatidos.
Rebollo. La presencia de esta especie esta reducida a una pequeña extensión de la zona
baja de la cuenca por lo que se le aplica un tratamiento censal y no de muestreo, midiéndose
en cada pie su diámetro normal y su altura. A partir de este paso el procedimiento seguido
es básicamente similar al utilizado con el pino.
Especies arbustivas. Se han tratado individualmente seis especies arbustivas (GARCIA
DEL BARRIO et al, 1993) mediante un muestreo estratificado, cuyas unidades son los
transectos iniciales, junto al análisis dimensional de pies individuales para el estudio de
relaciones alométricas.
Helecho. Es la única especie herbácea tratada individualmente debido a su abundancia
dentro de la cuenca. Con ella se ha seguido un tratamiento similar al de las especies
arbustivas con la única salvedad de que la evaluación de las existencias en cada transecto se
realiza por cosecha.
Herbáceas en conjunto. El procedimiento es similar al de los helechos, aunque en este
caso no se cosechan los transectos muestreados en su totalidad sino tan sólo diez cuadrados
de 1 m. de lado (seleccionados según un procedimiento sistemático).
El material vegetal se recolecta en el momento de máximo desarrollo vegetativo
(herbáceas y caducifolios) o al final de dicho periodo (perennifolios) , se pesa en verde y se
lleva al laboratorio para su secado en estufa a 65° C hasta peso constante. La toma de
muestras para la determinación del contenido de nutrientes por especies y tejidos se realiza
a partir de este material.
RESULTADOS Y DISCUSION
En la TABLA 1 se presentan las ecuaciones obtenidas para la estimación de la biomasa
seca aérea total de las ocho especies leñosas principales (nueve ecuaciones en realidad ya
que los pies de pino silvestre de menos de tres metros de altura se consideran por separado),
en función de variables dimensionales (diámetro normal -árboles- o diámetro basal 320
arbustos-, altura, superficie proyectada de copa y n° de rebrotes -arbustos- o n° de ramas árboles-).
De los resultados de la TABLA 1 cabe destacar que salvo en el caso del rebollo
(Quercus pyrenaica), donde el ajuste lineal con el índice de volumen como variable
independiente resulta un buen predictor, en las restantes especies la función logarítmica
resulta más adecuada (FREEDMAN, 1984). En las especies arbustivas (incluido el pino
silvestre con porte de repoblado) el diámetro basal suele ser un predictor adecuado en la
mayoría de los casos, y de hecho en retama blanca (Genista florida) y zarzamora (Rubus
ulmifolius) conlleva los mejores estadísticos en la ecuación de ajuste. La combinación de la
altura y el cuadrado del diámetro en una sola variable (índice de volumen) mejora las
predicciones en el repoblado y la escoba ~egra (Cytisus scoparius). Las dos restantes
especies enebro (Juniperus communis) y rosal (Rosa pouzinii) responden mejor a una
variable de 'forma' como es el biovolumen.
La TABLA 2 recoge las existencias totales de las distintas especies y grupos de especies
así como las mineralomasas almacenadas de sus principales elementos. El conjunto de la
vegetación presenta una biomasa aérea acumulada de 161.75 Mg/ha de la cual el 97.9 %
corresponde al dosel arbóreo de pino silvestre. El rebollo apenas alcanza el 0.9 %, mientras
que arbustos y herbáceas contribuyen con un 0.6 % cada uno al total de las existencias.
Esta desproporción entre dosel y sotobosque es típica de la práctica totalidad de las
formaciones boscosas (DEANGELIS et al, 1981) y se manifiesta también, aunque en menor
medida, en las reservas de nutrientes. Así el dosel arbóreo concentra el 90.7 % del N, el
93.6 % del P, el 90.5 % del K, el 92.4 % del Ca y el 94.5 % del Mg.
Con respecto a la distribución de la biomasa por tejidos en la cuenca, el 87.5 %
corresponde al leño de árboles y arbustos, el 8.5 % a cortezas y únicamente el 4 % a hojas,
tallos verdes y otros brotes fotosintéticamente activos. Estas proporciones son típicas de
bosques maduros con un alto nivel de biomasa y mineralomasa acumulado en el leño de los
árboles.
También resulta destacable el alto contenido relativo de nutrientes en el estrato
herbáceo, sobre todo en 10 que a K, P Y N se refiere, y la alta acumulación de Ca en la
mayoría de los tejidos de rebollo (esta especie apenas supone el 0.9 % de las existencias
pero concentra el 4.7 % del Ca total almacenado).
La TABLA 3 resume los valores de existencias acumuladas en la cuenca CV02 y los de
otras masas de Pinus sylvestris recogidos de la bibliografía. Dada la amplía distribución de
esta especie, las condiciones ecológicas en las que crecen unas masas y otras son muy
diferentes, aunque en todos los casos su capacidad de adaptación a la alta iluminación y la
resistencia a las heladas y la sequía, le permiten sobrevivir en condiciones ambientales
extremas.
De las cinco masas comparadas la más afín a la de la cuenca CV02 es el pinar con acebo
pirenáico (San Juan de la Peña -Huesca-). Según la descripción de los autores
(PUIGDEFABREGAS y ALVERA, 1977) se trata de una masa bastante alejada aún de la
fase de madurez, por lo que sus niveles de acumulación de biomasa no parece que hayan
llegado al máximo posible. A pesar de esto, las existencias totales del estrato arbóreo son un
20 % mayores en San Juan de la Peña, mientras que las de adculas son 2.4 veces mayores y
las del sotobosque en conjunto 3.3 veces más. Esta diferencia con respecto a las existencias
totales no es tal si se tiene en cuenta la madera extraída de la cuenca en los últimos años (63
Mg/ha según el valor medio estimado a partir del muestreo de tocones descrito en la
metodología). En cuanto al sotobosque, la desproporción está acentuada por la altura a la
321
que se define el límite del sotobosque (6 metros en San Juan de la Peña y 3 en Valsaín).
Sólo las existencias de acículas presentan una relación que en cualquier caso es mayor de 2
al.
Las tres masas restantes presentan existencias totales para el dosel arbóreo menores que
las de Valsaín. Destaca en este caso el bosque sueco (3) con existencias 2.6 veces menores
para niveles foliares parejos (apenas un 20 % menor). La plantación escocesa, en una fase
de crecimiento mucho más temprana, presenta ya niveles similares de biomasa fustal, y un
50 % más de acículas. Estos datos señalan que el mantenimiento de un nivel mayor de
biomasa de acículas supone un alto coste fisiológico en las condiciones climáticas de
Valsaín.
Con respecto al estrato subarbóreo, y salvo la repoblación escocesa donde aún no
aparece, destaca 10 parejo de las existencias (sobre todo con las dos masas escandinavas),
en lo que puede considerarse un crecimiento sin importantes muestras de competencia entre
estratos.
Los niveles de acumulación de nutrientes en el estrato subarbóreo son también similares
en -1-, -3- y -4-.En lo que al dosel arbóreo se refiere la máxima acumulación de nutrientes
se produce en los fustes (salvo en -2- donde hay más N en las acículas, y -3- donde las
acículas almacenan más N, P Y K). Los más altos contenidos relativos (mineralomasa
/existencias totales) se dan en Valsaín (destaca sobre todos el Ca) salvo en el caso del P
(superado unicamente por -4-).
BIBLIOGRAFIA
BRINGMARK, L. (1977). A bioelement budget of an old scots pine forest in Central
Sweden. Silva Fennica 11: 201-209.
De ANGELIS, D. L.; R. H. GARDNER Y H. H, SHUGART (1981). Productivity of
forest ycosystems studied during the IBP: the woodlands data set. In REICHLE, D. E.
[Edited by]. Dynamic properties of forest ecosystems. LB.P. 23. Cambridge University
Press. Cambridge.
FREEDMAN, B. (1984). The relationship between the aboveground dry weight and
diameter for a wind size range of erect land plants. Can. J. Bot. 62: 2370-2374.
GARCIA DEL BARRIO, J. M.; M. LOPEZ ARIAS y F. PENALV A (1993). Biomasa y
mineralomasa aérea arbustiva en una cuenca forestada de Pinus sylvestris en la Sierra de
Guadarrama. Valsaín. (Segovia). Congreso Forestal Español. Lourizán. 1: 323-328.
GONZALEZ CASCON, M.R., M. LOPEZ ARIAS, M. SERRANO Y M. T. MINAYA
(1994). Balance de entradas/salidas de cationes en una pequeña cuenca forestal de Pinus
sylvestris en la Sierra de Guadarrama. Ecología. 8: 157-166.
HEELMISAARI, H-S. (1995). Nutrient cycling in Pinus sylvestris stand s in eastern
Finland. Plant and Soil168-169: 327-336.
OVINGTON, J. D. Y H. A. L MADGWICK (1959). Distribution of organic matter and
plant nutrients in a plantation of scots pine. Forest Science, 5: 345-355.
PUIGDEFABREGAS, J. y B. ALVERA (1977). Biomasa, producción y desfronde en el
pinar con acebo de San Juan de la Peña (Huesca). P. Cent. Pir. Biol. n° 8 pp 23-40.
WHITTAKER, R. H. Y G. M. WOODWELL (1968). Dimension and production
relations of trees and shrubs in the Brookhaven forest, New York. J. of Ecol. 56: 1-25.
WOODS K. D.; A. H. FEIVESON Y D. B. BOTKIN (1991). Statistical error analysis for
biomass density and leaf area index estimation. Can. J. For. Res. 21: 974-989.
322
ESPECIE
PINO
SILVESTRE
REBOLLO
REPOBLADO
ENEBRO
RETAMA
BLANCA
ESCOBA
NEGRA
ROSAL
ZARZAMORA
I N°PIES I
ECUACION AJUSTE
8
6
40
39
BST(l)= 65.22+0.036xDBH 2 .625
BST(l)= 14.934+0.3820xDLH
LogBST= 0.5103+0.7385xLogBDLH
LogBST= OA915+0.9074xLogBIOV
10315
1063
0.1039
0.1491
0.9685
0.9830
0.9640
0.9182
104
39
LogBST= 3.8376+2.3349xLogBD
LogBST= 0.2213+0.81 09xLogBD LH
0.1166
0.0597
0.9552
0.9462
19
10
LogBST= 0.0530+0.7698xLogBIOV
LogBST= 5A517+2.5605xLogBD
0.2156
0.2461
0.8853
0.8387
I
I
MSE
R2 AJUS
BST:Biomasa Seca Total (g.) salvo (1) que esta expresada en Kg.
DBH:Diámetro normal en cm.
D2H:Indice de Volumen o cuadrado del diámetro normal por altura (dm 3).
BD2H:Cuadrado del diámetro basal por altura (cm 3).
BIOV:Biovolumen (Area proyectada de copa por altura) en dm 3 .
Tabla 1: Ecuaciones alométricas utilizadas para el cálculo de la biomasa seca de las
principales especies leñosas de la cuenca CV02.
ESPECIE O
ESTRATO
DOSEL
PINAR
REBOLLO
ESTRATO
ARBUSTIVO
HELECHOS
RESTO
HERBACEO
TOTAL
PINAR
EXISTENCIAS
TOT ALE S (Kg/ha)
I
I
I
N
MINERALOMASAS (Kg/ha)
P
K
I
I Ca
I
Mg
158419±33702
1376± 240
304.0±6
8.8±1.3
36A±7.8
0.7±0.1
198.0±42
2.6±OA
288.0±62
14.7±2.6
52.0±11
0.8±0.1
919± 286
113± 48
926± 266
7.2±2.2
2.1±0.9
13.0±3.8
0.5±0.2
0.2±0.1
1.2±0.3
3.5±1.1
2.7±1.1
11.9±3.5
3.6±1.1
0.5±0.2
4.8±1.4
0.7±0.2
0.3±0.1
1.1±0.3
161753±34542
335.1±7
38.9±8.5
218.7±48
311.6±67
55.0±11.7
Tabla 2: Biomasas y mineralomasas áereas de los diferentes estratos de la vegetacion de la
cuenca CV02.
323
ECOSISTEMAS FORESTALES DE CONIFERAS
I
-4-
IDENTlFICACION DEL
ECOSISTEMA
-1CV02
VALSAIN
-2Plantación en
ESCOCIA
-3Bosque maduro
SUECIA
Bosque
maduro
-5Pinar con acebo
PIRINEOS
ESPECIE DOMINANTE
Pinus
Pinus
Pinus sylvestris
Pinus
Pinus sylvestris
LATITUD
40° 51'
---
60° N
62°47'N
45° 23' N
EDAD DEL RODAL
100
32
120-150
100
40-140
ALTITUD
1250-1600
167
185
145
960-1010
\
PRECIPITACION ANUAL
865
762
607
690
931
TEMPERATURA MEDIA
9.9
7.8
1.4
8.0
ALTURA MEDIA
26
14
-----
20.1
19
PIESIHECTAREA
271
4260
393
432
836
EXISTENCIAS
HOJAS Dosel
4753
7300
3937
11480
POR
RAMAS Dosel
30462
14000
8105
35040
COMPONENTE
FUSTES
115601
118800
48243
121330(*)
146100
Kglha
SUBARBOREO
3410
3242
3830
11440
10
---------
HOJAS Dosel
69.8
89.0
50.7
N
RAMAS Dosel
43.3
52.0
21.9
Kglha
FUSTES
164.4
97.0
33.9
192.2(*)
SUBARBOREO
29.8
<1.0
26.6
34.7
HOJAS Dosel
6.7
9.0
4.8
---
P
RAMAS Dosel
5.2
7.0
2.1
Kglha
FUSTES
20.2
12.0
2.8
43.6(*)
SUBARBOREO
2.6
<1.0
2.4
4.7
-------
HOJAS Dosel
31.5
43.0
18.8
K
RAMAS Dosel
31.1
39.0
10.1
Kglha
FUSTES
118.1
84.0
16.9
92.5(*)
-------
SUBARBOREO
20.7
<1.0
10.9
15.0
HOJAS Dosel
15.7
36.0
10.1
Ca
RAMAS Dosel
53.4
30.0
16.0
Kglha
FUSTES
202.5
115.0
35.1
126.2(*)
SUBARBOREO
23.6
<1.0
9.9
21.8
HOJAS Dosel
5.9
6.0
2.6
RAMAS Dosel
8.7
7.0
3.2
FUSTES
33.1
24.0
7.6
SUBARBOREO
2.9
<1.0
2.5
Mg
Kglha
38.4(*)
3.8
-------------
-------
(*) Están mcorporados a este valor los correspondIentes a hOjas y ramas del dosel.
-1- Fuente: Datos propios y proyecto PROECOFOREST. -2- Fuente: Ovington & Madwick (1959)
-3- Fuente: Bringmark (1977)
-4- Fuente: Helmisaari (1995).
-5- Fuente: Puigdefábregas y Alvera (1977).
Tabla 3: Biomasas y mineralomasas comparadas de cmco pmares de silvestre en distintas
localizaciones.
324