influencia microclimática del diseño del tubo protector y respuesta

Cuad. Soc. Esp. Cienc. For. 28: 81-87 (2008)
«Actas de la IV Reunión sobre Repoblaciones Forestales»
INFLUENCIA MICROCLIMÁTICA DEL DISEÑO DEL
TUBO PROTECTOR Y RESPUESTA DE DIEZ
ESPECIES FORESTALES AL TUBO VENTILADO
Antonio D. del Campo García 1, Rafael M. Navarro Cerillo 2, Anna Aguilella Segura 1 y Jaime
Flors Villaverde 1
1
E.T.S.I. Agrónomos. Universidad Politécnica de Valencia. Camí de Vera s/n. 46022-VALENCIA
(España). Correo electrónico: [email protected]
2
ETSIAM. Universidad de Córdoba. Dep. Ingeniería Forestal. Alameda del Obispo s/n. 14080CÓRDOBA (España)
Resumen
La importante modificación del ambiente microclimático en el interior de los tubos protectores, lleva
a pensar que especies de temperamentos y estrategias de resistencia al estrés dispares tendrán también
una respuesta dispar frente al tubo, por lo que podría pensarse que el diseño del tubo debe optimizarse,
al menos, por grupos de especies. En este trabajo se exponen los resultados de varios ensayos independientes, unos relacionados con la caracterización del microambiente dentro del tubo, realizados sin planta, y otros con la respuesta de la planta. En el primer caso, se ha estudiado separadamente el efecto del
color, la geometría, el espesor y la ventilación sobre la temperatura, humedad relativa y radiación en el
interior de los tubos. Por otro lado, se ha estudiado la respuesta al establecimiento de 10 especies forestales, de común uso en restauración, a un tipo concreto de tubo protector ventilado. Se ha medido independientemente respuesta en primavera y respuesta estival, dado que el efecto del tubo puede ser muy
diferente en una u otra circunstancia. Las variables determinadas han sido la supervivencia, el crecimiento en diámetro y en altura. Los resultados han puesto de manifiesto las diferencias microclimáticas
que se dan en los tubos de acuerdo a los factores estudiados. Las temperaturas medias han sido siempre
superiores en los tubos (entre 5 y 2ºC de media), aunque las diferencias con el control han disminuido
con la ventilación y el color del tubo. Así, la ventilación por troneras ha sido menos efectiva que la de
pequeños orificios distribuidos por la pared del tubo. En cuanto al color, destaca el importante efecto de
sombreo de los protectores, con porcentajes de sombra entre el 35 y el 75%. El color marrón y blanco
dieron lugar a un ambiente más opaco, mientras que los colores amarillo y traslúcido registraron mayores valores de radiación en su interior (un 65 y un 136% respectivamente). El aumento de espesor de la
pared del tubo de 2.3 mm a 3.5 mm supuso un descenso de 108 W.m-2, mientras que el aumento de 1.65
a 2.3 mm sólo generó un descenso de 26 W.m-2. En cuanto a la respuesta de las diferentes especies, se
ha obtenido que en la mayoría de ellas hay una merma significativa en el crecimiento radical y un
aumento significativo en el de altura cuando se emplea el tubo. En el caso del pino rodeno hay una
influencia significativa en la mortalidad, que aumentó un 47% con el tubo (en el resto de especies la
supervivencia fue alta). Se considera negativa la influencia del tubo si éste promueve un patrón alométrico a favor del tallo respecto a la raíz, lo que no es recomendable en el establecimiento. Considerando
las variables microclimáticas estudiadas en la primera parte del ensayo, los resultados apuntan a la radiación como la más determinante sobre el proceso de arraigo de los plantones.
Palabras clave: Tubo protector, Microclima, Establecimiento, Crecimiento, Supervivencia
ISSN: 1575-2410
© 2008 Sociedad Española de Ciencias Forestales
81
A.D. DEL CAMPO GARCÍA et al.
«Influencia microclimática del diseño del tubo protector y respuesta de diez especies forestales al tubo ventilado»
INTRODUCCION
En el año 79 aparecieron en Inglaterra los
tubos protectores para hacer frente al problema de
la predación. No obstante, otro de los argumentos
normalmente esgrimidos a su favor para su uso en
restauración forestal es la formación de un microclima favorable en su interior, que se caracteriza
por una temperatura y humedad relativa más altas,
por la ausencia de aire en movimiento, una reducción de la intensidad de la luz y una mayor concentración de CO2 (POTTER, 1991).
A partir de los 90 se extiende y generaliza su
uso en España si bien su diseño básico no se ha
mantenido constante, sino que ha ido evolucionando para ir adaptándose a las especies y características propias del medio mediterráneo, por
ejemplo, la altura, el color o la ventilación
(BERGEZ & DRUPAZ, 2000; BELLOT et al., 2002;
OLIET et al., 2003; NAVARRO et al., 2005). No
obstante, pese al creciente número de estudios
relacionados con el efecto del tubo sobre la
microclimatología y el establecimiento de la
planta, no hay claridad en la influencia que inducen determinados aspectos de su diseño como el
color, el tipo de ventilación o el diseño de su
pared. Ello se debe a que normalmente se comparan distintos tipos de tubos comerciales donde
cambian simultáneamente estas variables (geometría, color, ventilación, espesor, etc.), siendo
difícil atribuir las diferencias en los resultados a
un aspecto concreto del diseño.
El objetivo del presente trabajo ha sido en
primer lugar, identificar diferencias en el microclima del tubo según los factores geometría,
ventilación, espesor y color, sin la presencia de
plantas y, en segundo lugar, estudiar el efecto de
un tipo de tubo concreto sobre el establecimiento en 10 especies forestales.
MATERIALES Y METODOS
El estudio del efecto del diseño del tubo
sobre las condiciones microclimáticas en su interior se ha abordado mediante una serie de ensayos independientes, fijando el factor de estudio
en cuestión y manteniendo constantes el resto de
factores de diseño. Estos ensayos se notan como
A (estudio del efecto de la ventilación y la geo-
82
metría), B (estudio del efecto del espesor) y C
(estudio del efecto del color). En el primer caso
(A), se han realizado 3 ensayos distintos según la
naturaleza de la muestra empleada: A1, dónde se
modifica geométricamente la forma de un mismo
tipo de tubo; A2, que estudia el tamaño y distribución de las troneras en la ventilación; y A3,
que estudia el efecto de la ventilación por pequeños orificios sobre la pared del tubo. En A3 también se midió la radiación, lo que se nota como
ensayo A4. En la tabla 1 se indican las características de los distintos tubos empleados así como el
ensayo en que participa cada uno.
Para la caracterización de la microclimatología en los tratamientos se midieron las variables de temperatura (T, ºC), humedad relativa
(HR, %), radiación (W.m-2), punto de rocío (PR,
ºC) y humedad del suelo (HS, %), aunque sólo
se presentan los resultados de las tres primeras.
Para ello, se instalaron microestaciones meteorológicas (HOBO Micro Station. "HWSMicro") a las que iban conectados los distintos
sensores de forma que siempre había al menos
3 repeticiones por tratamiento y variable. Los
sensores se programaron para recoger datos
cada 20 minutos, durante todo el periodo que
duró cada estudio (Tabla 1).
En el caso del estudio del efecto del tubo
sobre las plantas se consideró únicamente el tubo
tipo FT-1 (Tabla 1) en color marrón en este caso
y suministrado en 5 diámetros diferentes. Las
especies empleadas fueron Pinus halepensis
(PIHA), P. pinaster (PIPR), Quercus ilex (QUIL),
Q. faginea (QUFA), Arbutus unedo (ARUN),
Sorbus domestica (SODO), Juniperus phoenicea
(JUPH), Celtis australis (CEAU) y Cornus sanguinea (COSA). Los lotes de planta fueron sometidos a un control de calidad previo que permitió
conocer sus distintos atributos morfo-fisiológicos
(datos no mostrados). La plantación se realizó en
enero de 2007 en un antiguo bancal de cultivo del
vivero público La Hunde (Ayora, Valencia), previo gradeo y ahoyado manual de 30x30x30 cm.
Las plantas se dispusieron siguiendo un diseño de
bloques completos al azar (3), con un total de 15
plantas por tratamiento (5 por bloque) y 30 por
especie (2 tratamientos: control y tubo). El seguimiento consistió en la medición de la altura, diámetro y supervivencia en tres momentos del año:
febrero, julio y octubre.
Cuad. Soc. Esp. Cienc. For. 28: 81-87 (2008)
Tubo
Color
C
T1
T1.0
T1.1
T1.3
Sin tubo
Marrónsalmón
Idem T1
Idem T1
Idem T1
50 x 9 Ø
50 x 9 Ø
50 x (5-10) Ø
T1.2.1
T1.2.2
Idem T1
Idem T1
50 x 9 Ø
50 x 9 Ø
T1.2.3
Idem T1
50 x 9 Ø
FT
Verde
57,5 x 9 Ø
FT.1
Verde
57,5 x 9 Ø
FT.2
Verde
57,5 x 9 Ø
«Actas de la IV Reunión sobre Repoblaciones Forestales»
Altura x
Espesor: total (capa ext.,
diámetro, cm cámara, capa int), mm
50 x 7 Ø
PAf Azul (fino) 50 x 10 x10
PAg Azul (grueso) 50 x 10 x10
PAn Azul (norm.) 50 x 10 x10
PV
Verde
50 x 10 x10
PM
Marrón
50 x 10 x10
PT Transparente 50 x 10 x10
PAM
Amarillo 50 x 10 x10
PB
Blanco
50 x 10 x10
Ventilación
Ensayo Fecha
(2006)
Todos Todas
Max: 2,6 (0,25+2,1
+0,25) Min: 0,25
no
A1
Idem T1
no
A1
Idem T1
Orificio basal 1 x 9 cm
A1
Idem T1
Forma cónica invertida quedando A1
abierto el tronco de cono arriba
(6 cm separación)
Idem T1
Orificio basal de 2 x 10 cm
A2
Idem T1
2 orificios de 2 x 10 cm:
A2
basal y superior
Idem T1
3 orif. de 2 x 10 cm:
A2
basal, medio, superior
2 (.2 + 1,6 +.2)
no
A3(A4)
Idem FT
1,65 (-2 + 1,25 + .2)
3,5 (.2 +3,1 + .2)
2,3 (.2 + 1,9 + .2)
2,3 (.2 + 1,9 + .2)
2,3 (.2 + 1,9 + .2)
2,3 (.2 + 1,9 + .2)
2,3 (.2 + 1,9 + .2)
2,3 (.2 + 1,9 + .2)
3,33 orif. (2mm Ø) / cm2.
Distribuidos en 840 cm2
a partir de 19 cm de altura
1,55 orif. (2mm Ø) / cm2.
Distribuidos en 840 cm2
a partir de 19 cm de altura
no
no
no
no
no
no
no
no
12-18 jul
12-18 jul
12-18 jul
12-18 jul
3-7 Ago
3-7 Ago
3-7 Ago
30Nov
-3 Dec
A3(A4) 30Nov
-3 Dec
A3(A4) 30Nov
-3 Dec
B
B
B, C
C
C
C
C
C
7-11 Dec
7-11 Dec
7-11 Dec
7-11 Dec
7-11 Dec
7-11 Dec
7-11 Dec
7-11 Dec
Tabla 1. Características de los distintos protectores empleados y ensayo en el que han participado cada uno
Se empleó el análisis de la varianza (ANOVA)
como técnica de contraste general, comprobando
en cada caso el cumplimiento de los postulados
que exige la prueba. En caso de violación de los
mismos se transformaron las variables, aunque en
algunos análisis no fue posible encontrar transformación alguna, lo que se indica en su caso. Tanto
estas pruebas como el análisis estadístico descriptivo de los resultados obtenidos fue llevado a cabo
mediante el programa estadístico SPSS 11.5.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las figuras 1, 2 y 3 muestran los resultados
obtenidos en los ensayos A, B y C respectiva-
mente. En todos los casos se han obtenido diferencias significativas respecto al control tanto en
temperatura como en humedad relativa, en consonancia con la literatura previa (KJELGREN et
al. 1997; DRUPAZ & BERGEZ 1999; OLIET et al.
2003; DEL CAMPO et al., 2006). En el ensayo A1
se observa que ninguna de las modificaciones
geométricas ha conseguido bajar la temperatura
media dentro del tubo al nivel del control. No
obstante, la apertura del diámetro del tubo de 7
a 9 cm (de T1 a T.1.0) ha mejorado el régimen
térmico dentro del tubo, aunque de forma leve.
Esto puede tener cierta importancia ya que es
frecuente que algunas marcas comerciales dispensen el producto en 5 diámetros diferentes
para reducir el volumen del producto y facilitar
83
A1
35
«Influencia microclimática del diseño del tubo protector y respuesta de diez especies forestales al tubo ventilado»
T
HR
b
A2
54
50
15
a
a
10
a
48
A
C
B
C
C
C
T1
T1.0
T1.1
T1.3
T media (ºC)
a
20
HR media (%)
56
54
a
23
a
a
A
B
B
B
C
T1.2.1
T1.2.2
T1.2.3
22
52
21
50
20
19
48
18
46
A3
46
A4
16
14
12
10
8
6
4
2
0
b
a
a
a
A
C
C
FT
B
FT-1
B
FT-2
84
82
80
78
76
74
72
70
68
66
64
100
HR media (%)
T
HR
% Radiación dentro del tubo
T media (ºC)
52
25
0
T media de 9-18 h (ºC)
T
HR
b
24
30
5
25
HR media (%)
A.D. DEL CAMPO GARCÍA et al.
80
60
40
20
0
A
A
A
FT
FT-1
FT-2
Figura 1. Ensayo A. Valores medios de temperatura, humedad relativa (A1, A2 y A3) y radiación (A4) en distintos tubos
protectores donde únicamente cambia la ventilación (A2, A3 y A4) y la geometría (A1) dentro de un mismo ensayo.
Tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas entre ellos al p-valor<0.05 (mayúsculas para temperatura y radiación y minúsculas para humedad relativa). Las barras corresponden al error estándar
su transporte. En el ensayo A2, que básicamente
estudia el tamaño y distribución de las troneras
en la ventilación del tubo, tampoco se ha mejorado el régimen térmico, pese al aumento de la
superficie de ventilación desde T1.2.1 a T1.2.3.
El sistema de ventilación por troneras es empelado en algunos modelos comerciales y pretende
crear corrientes de aire desde la base (donde
normalmente se ubican las troneras) hacia arriba
(BERGUEZ & DRUPAZ, 2000). El ensayo A3 estudia el efecto de la ventilación realizada mediante pequeños orificios distribuidos en la pared del
tubo. Aquí, se ha obtenido cierta linealidad en
los tratamientos de modo que la temperatura
media en el tubo disminuye a medida que
aumenta la superficie de ventilación, aunque no
se han producido diferencias significativas entre
los tratamientos con vetilación FT-1 y FT-2.
Finalmente, el ensayo A4 no ha generado diferencias entre tratamientos, pero destaca la
importante reducción de la radiación que se produce al interior de los tubos (>70%). Dada la
fecha en que se realizaron algunos experimentos
del ensayo A, se registraron con cierta frecuencia máximas diarias por encima de los 45ºC, lo
que tiene efectos negativos sobre la tasa fotosin-
84
tética de las plantas y en determinados casos
puede incluso provocar daños en el aparato fotosintético (FROUX et al., 2004).
El ensayo B (figura 2) ha puesto de manifiesto la existencia de diferencias significativas en la
radiación y la temperatura entre los protectores
con mayor grosor de la pared (PAg) y los más
finos (PAf). En el caso de la temperatura se observa linealidad a medida que aumenta el grosor de
1.65 a 3.5 mm, lo cual choca con los resultados de
radiación, pues hay una relación inversa.
El ensayo C ha mostrado la existencia de
importantes diferencias significativas en todas
las variables microclimáticas estudiadas según el
color del protector (Figura 3). Los colores traslúcido (PT), verde (PV), azul (PAn) y amarillo
(PAM) han registrado temperaturas medias muy
superiores al control (>4.5ºC), mientras que los
colores blanco (PB) y marrón (PM) no han diferido significativamente respecto a éste. Este
comportamiento parece estar directamente relacionado con la radiación registrada en el interior
de cada tubo (a diferencia de lo observado en el
ensayo B), de modo que los colores más opacos
han sido los que menor diferencia de temperatura han mostrado respecto al control. Destaca el
Cuad. Soc. Esp. Cienc. For. 28: 81-87 (2008)
T
HR
62
a
1 00
60
b
ab
58
ab
56
54
52
C
B
P Af
% Radiación dentro tubo
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
BC
P Ag
P An
50
A
Control
HR media (%)
T media de 9 a 18 h (ºC)
B
«Actas de la IV Reunión sobre Repoblaciones Forestales»
48
80
60
40
20
0
B
B
A
P An
P Af
P Ag
18
17
16
15
14
13
c
a
bc
T
HR
bc
a
ab
90
a
80
70
BC
D
CD
CD
AB
A
A
12
11
10
60
50
40
30
20
P AM P An P B
C
PM PT
PV
HR media (%)
T media de 9 a 18 h (ºC)
C
% Radiación dentro del tubo
Figura 2. Ensayo B. Valores medios de temperatura, humedad relativa y radiación en distintos tubos protectores donde
únicamente cambia el espesor de la pared. Tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas entre
ellos al p-valor<0.05 (mayúsculas para temperatura y radiación y minúsculas para humedad relativa). Las barras
corresponden al error estándar
140
120
100
80
60
40
20
D
C
B
A
E
C
PB
PM
PT
PV
0
P AM P An
Figura 3. Ensayo C. Valores medios de temperatura, humedad relativa y radiación en distintos tubos protectores donde
únicamente cambia el color. Tratamientos con letras diferentes indican diferencias significativas entre ellos al pvalor<0.05 (mayúsculas para temperatura y radiación y minúsculas para humedad relativa). Las barras corresponden
al error estándar
valor del tubo traslúcido, que probablemente
produce efectos de reflexión en su interior y ello
aumenta considerablemente el valor de la radiación respecto del exterior en casi un 40%.
La figura 4 muestra los resultados obtenidos
en el ensayo con plantas. El tubo ventilado FT-1
(en color marrón en este caso) ha provocado un
mayor crecimiento en altura, significativo en
todas las especies excepto madroño, rodeno y
quejigo, y un menor crecimiento en diámetro significativo en todos los casos excepto en madroño
almez y quejigo. La mortalidad ha sido baja en la
mayoría de las especies (datos no mostrados),
por lo que no han existido diferencias significativas respecto al efecto del tubo, con la salvedad
del pino rodeno, cuya supervivencia ha sido claramente perjudicada por el protector desde el
control de julio. Los valores finales en esta espe-
cie son del 100% de planta viva en el tratamiento control y del 53% en el tubo.
Revisando los resultados de la primera parte
del trabajo, cabe pensar que el color marrón, y por
tanto la escasa radiación dentro del tubo, ha sido
la responsable de este patrón alométrico indeseable para el establecimiento (BURDETT, 1990), al
crear condiciones que promueven el desarrollo del
tallo frente al de la raíz (KIMMINS, 2004).
CONCLUSIONES
En las condiciones de estación de este ensayo y para el tiempo de estudio analizado, puede
decirse que el tipo de protector empleado no ha
mejorado el establecimiento en ninguna especie
y lo ha perjudicado en la mayoría. Sólo el
85
A.D. DEL CAMPO GARCÍA et al.
**
**
Crec verano
Crec primavera
Incremento altura (cm)
25
**
20
15
**
**
10
**
**
5
0
**
3
2
2
Crec verano
Crec primavera
**
3
Incremento diámetro (mm)
30
«Influencia microclimática del diseño del tubo protector y respuesta de diez especies forestales al tubo ventilado»
*
**
**
*
**
1
1
0
-1
-5
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
ARUN CEAU COSA FROR JUPH PIHA PIPR QUFA QUIL SODO
ARUN CEAU COSA FROR JUPH PIHA PIPR QUFA QUIL SODO
Figura 4. Incrementos de altura (Izqda.) y diámetro (Dcha.) en 10 especies con tubo protector ventilado (1) y sin tubo
(0) durante el año 2007. El color negro indica la parte de crecimiento correspondiente al verano, mientras que el color
claro se refiere al crecimiento primaveral. La presencia de asteriscos indica diferencias significativas en el crecimiento total (de altura o diámetro) para esa especie al p-valor de 0.05 (*) o 0.01 (**)
madroño presenta un buen aspecto en el interior
de los tubos. El estudio individualizado de
aspectos concretos del diseño del tubo ha ayudado a mejorar la interpretación de su efecto en la
respuesta de las plantas.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido posible gracias a la financiación de la Conselleria de Empresa, Universidad
y Ciencia de la Generalitat Valenciana a través del
proyecto de I+D GV06/128: Influencia del diseño
de tubos protectores en la magnitud del aporte
hídrico por condensación e interceptación en repoblaciones forestales en la provincia de Valencia.
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