Libro Fertilidad y Nutrición Forestal

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NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN FORESTAL EN REGIONES TROPICALES

Editado por:

Alfredo Alvarado y Jaime Raigosa

Mayo 2007

Centro de Investigaciones Agronómicas Universidad de Costa Rica San José, Costa Rica

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AGRADECIMIENTOS

Los editores deseamos agradecer a amigos, colegas y casas editoras la colaboración prestada durante la realización del presente trabajo. Muchos son los que han proporcionado información pertinente al tema, o han contribuido con su aprobación para incluir material publicado con anterioridad. En el esfuerzo por completar la información disponible sobre la temática del documento, se consultó un gran número de personas de instituciones de la Universidad de Costa Rica, la Universidad Nacional, el Instituto Tecnológico de Costa Rica, el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza y la Organización de Estudios Tropicales. En particular, colaboraron con la preparación del documento Dagoberto Arias, José F. Di Stefano, Luis D. Gómez, Bernal Herrera, Florencia Montagnini, Marcelino Montero, Fernando Mora, Amelia Paniagua, Antonio Rodríguez y Luis Ugalde. De la empresa privada, también colaboraron con ideas y fotos Juan L. Fallas, Ronald Guerrero, Pablo Camacho, Víctor Arce, Juan José Jiménez, Alvaro Castillo y Gonzalo de las Salas. El trabajo se basa principalmente en búsquedas en bases de datos como SIDALC, BINABITROP y CABI, consultando un gran número de publicaciones en bibliotecas públicas y privadas nacionales e internacionales. Mucha de la información utilizada fue generada por empresas o instituciones como SMURFIT- Cartón de Colombia, las Universidades de Viçosa y São Paulo en Brasil, y el Centro Internacional de Investigación Agrícola de Australia (ACIAR). En este esfuerzo, merece reconocimiento las siguientes personas: Lisseth Brenes, Gilbert Fuentes, Rigoberto Aguilar, Susana Aguilar, Jack Ewell y Jean Mark Verjans, quienes compartieron gran cantidad de información y Ana Beatriz Azofeifa en la revisión de la bibliografía del documento.

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Tabla de Contenido 1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................................. 8 2. CARACTERIZACIÓN DE LAS TIERRAS PARA USO FORESTAL ......................................... 11 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 11 2. PAPEL DE LOS BOSQUES Y PLANTACIONES FORESTALES EN EL ORDENAMIENTO DEL TERRITORIO 12 3. EL ÍNDICE DE SITIO COMO HERRAMIENTA PARA LA ESCOGENCIA DE TIERRAS EN FORESTERÍA .... 14 3.1 Importancia de la determinación de la calidad de sitio en el manejo forestal......................... 14 3.2 Métodos de evaluación de la calidad de sitio en rodales coetáneos......................................... 15 3.2.1 Métodos directos ................................................................................................................. 15 3.2.2 Métodos indirectos .............................................................................................................. 18 4. ALGUNOS RESULTADOS DE ESTUDIOS SOBRE RELACIONES ENTRE EL ÍNDICE DE SITIO Y LAS VARIABLES AMBIENTALES ................................................................................................................ 20 5. DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE SITIO ......................................................................................... 25 6. OTROS FACTORES RELACIONADOS CON EL ÍNDICE DE SITIO ......................................................... 26 7. CARACTERIZACIÓN GENERAL DE SUELOS Y TIERRAS ................................................................... 28 8. TAXONOMÍA DE SUELOS ............................................................................................................... 29 9. CLASIFICACIÓN DE TIERRAS ......................................................................................................... 34 10. ADAPTACIÓN DE ESPECIES FORESTALES A SITIOS (SUELOS) ESPECIALES .................................... 37 11. MODIFICACIONES DEL SITO INDUCIDAS POR ESPECIES ARBÓREAS .............................................. 38 3. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES TROPICALES .......... 42 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 42 2. EL CICLO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS ...................................................................................... 43 2.1. Producción de biomasa......................................................................................................... 44 2.2. Nutrimentos asociados a la biomasa aérea ........................................................................... 47 3. LOS RESIDUOS Y SU EFECTO SOBRE EL RECICLAJE DE NUTRIMENTOS ........................................... 53 3.1. Deposición de residuos ......................................................................................................... 53 3.2. Acumulación de residuos sobre el suelo................................................................................ 56 3.3. Descomposición de los residuos ............................................................................................ 57 3.4. Nutrimentos en los residuos liberados al suelo ..................................................................... 60 3.5. Inmovilización de nutrimentos liberados de la descomposición de residuos ............................ 61 4. LA QUEMA DE LA VEGETACIÓN Y LOS RESIDUOS Y LA LIBERACIÓN RÁPIDA DE NUTRIMENTOS ..... 61 5. EFECTOS EN EL SUELO CAUSADOS POR EL RECICLAJE DE RESIDUOS ............................................. 66 5.1. Cambios en el contenido de materia orgánica....................................................................... 67 5.2. Cambios en la fertilidad de los suelos de plantaciones forestales .......................................... 73 6. BALANCE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES ......................................................... 80 4. DIAGNÓSTICO DE LA NUTRICIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES ........................... 83 1. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS ÁRBOLES................................................................... 83 2. ESTADO NUTRICIONAL DE LOS BOSQUES O PLANTACIONES FORESTALES ...................................... 86 2.1 Variables edáficas asociadas a la absorción de nutrimentos .................................................. 86 2.2 Variables de manejo silvicultural........................................................................................... 87 3. DEFICIENCIAS NUTRICIONALES .................................................................................................... 88 4. MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO NUTRICIONAL................................................................................... 93 4.1. Análisis foliares ................................................................................................................... 93 4.2. Curvas de absorción ........................................................................................................... 112 4.3. Análisis de suelos............................................................................................................... 114 5. REQUERIMIENTO Y MANEJO DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES FORESTALES ........................................................................................................................................................... 116 1. EXPERIMENTOS DE FERTILIZACIÓN ............................................................................................ 116 2. EFECTO DE LA FERTILIZACIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES ................................................ 116 3. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN ............................................................................................... 118 4. FERTILIZACIÓN EN LA ETAPA DE VIVERO .................................................................................. 119 5. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ............................................................................................... 123 6. FERTILIZACIÓN EN LA ETAPA DE PLANTACIÓN .......................................................................... 126 7. RENTABILIDAD DE LA FERTILIZACIÓN ........................................................................................ 129

4 8. ALTERNATIVAS AL USO DE FERTILIZANTE .................................................................................. 131 6. CARACTERÍSTICAS Y MANEJO DE LOS FERTILIZANTES ............................................... 132 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 132 2. FERTILIZANTES CON N, P Y K .................................................................................................... 134 2.1 Nitrógeno............................................................................................................................ 135 2.2 Manejo de fertilizantes nitrogenados ................................................................................... 136 2.3 Fósforo................................................................................................................................ 138 2.4 Manejo de fertilizantes con P....................................................................................... 140 2.5 Potasio................................................................................................................................. 140 3. FERTILIZANTES CON CA, MG Y S ............................................................................................... 142 3.1 Calcio y Magnesio ....................................................................................................... 142 3.2 Azufre .......................................................................................................................... 144 4. FERTILIZANTES CON MICRONUTRIMENTOS ................................................................................ 144 4.1 Fuentes inorgánicas .................................................................................................... 145 4.2 Quelatos....................................................................................................................... 145 4.3 Complejos orgánicos naturales .................................................................................... 145 5. FERTILIZANTES DE LIBERACIÓN CONTROLADA .......................................................................... 146 5.1 Tipos de fertilizantes de liberación controlada ............................................................. 147 6. FÓRMULAS DE FERTILIZANTE COMPLETAS ................................................................................. 148 6.1 Uso de fórmulas completas en especies forestales ........................................................ 149 7. FERTILIZANTES FOLIARES .......................................................................................................... 150 7.1 Fertilizantes foliares a base de sales minerales inorgánicas......................................... 151 7.2 Fertilizantes foliares a base de quelatos....................................................................... 152 7.3 Uso de fertilizantes foliares en especies forestales........................................................ 153 8. ABONOS ORGÁNICOS .................................................................................................................. 154 8.1 Fuentes de abonos orgánicos....................................................................................... 155 8.2 Calidad del abono orgánico ......................................................................................... 157 8.3 Uso de abonos orgánicos en especies forestales ........................................................... 158 7. MANEJO DE LA ACIDEZ Y EL ENCALADO DEL SUELO .................................................... 159 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 159 2. LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................................................ 160 3. RAZONES DE BAJA FERTILIDAD DE LOS SUELOS ÁCIDOS ............................................................. 164 4. CRITERIOS PARA DIAGNOSTICAR PROBLEMAS DE ACIDEZ .......................................................... 165 5. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ..................................................................................... 166 6. RESPUESTA DE LAS PLANTACIONES FORESTALES AL ENCALADO ................................................ 175 7. SOBREENCALADO ....................................................................................................................... 177 8. USO DE YESO .............................................................................................................................. 177 8. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE ACACIA MANGIUM WILLD...................................... 180 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 180 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 181 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 181 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 181 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 182 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 183 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 184 8. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN .......................................................... 185 9. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR EROSIÓN, LAVADO Y QUEMAS .................................................. 186 10. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................... 186 9. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE ALNUS ACUMINATA (H.B.K.) O. KUNTZE .............. 188 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 189 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 189 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 190 4. FIJACIÓN BIOLÓGICA DE NITRÓGENO ......................................................................................... 190 5. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 192 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 197 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ................................................................................................... 200

5 8. FERTILIZACIÓN AL ESTABLECIMIENTO DE LA PLANTACIÓN .................................................. 200 9. CORRECCIÓN DE ACIDEZ DEL SUELO .......................................................................................... 203 10. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CALOPHYLLUM BRASILIENSE CAMBESS............ 206 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 206 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 206 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 207 4. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 207 5. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 207 6. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 209 7. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ ....................................................................................................... 210 11. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CEDRELA ODORATA L............................................. 211 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 211 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 211 3. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 212 4. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 213 5. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 213 6. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 217 7. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 218 12. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CONÍFERAS: PINUS SPP., CUPRESSUS SPP. ........ 219 A. ASPECTOS GENERALES .............................................................................................................. 219 1. Introducción.......................................................................................................................... 219 2. Escogencia del sitio ............................................................................................................... 220 3. Requerimientos nutricionales ................................................................................................ 221 4. Absorción de nutrimentos...................................................................................................... 221 5. Reciclaje de nutrimentos........................................................................................................ 222 6. Niveles de deficiencia foliar................................................................................................... 223 7. Síntomas de deficiencia foliar................................................................................................ 224 8. Fertilización en vivero ........................................................................................................... 228 9. Fertilización de mantenimiento de la plantación ................................................................... 228 10. Acidificación y encalado del suelo en plantaciones de coníferas.......................................... 228 11. Nutrición, fertilización y asociaciones micorrízicas ............................................................. 229 12. Pérdida de nutrimentos por erosión del suelo ...................................................................... 230 13. Efecto del abono sobre la calidad de la madera ................................................................... 230 B. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN POR ESPECIE .............................................................................. 230 1. Pinus caribaea....................................................................................................................... 230 2. Pinus oocarpa........................................................................................................................ 236 3. Pinus patula .......................................................................................................................... 239 5. Pinus elliottii ......................................................................................................................... 243 6. Pinus taeda............................................................................................................................ 246 7. Cupressus lusitanica.............................................................................................................. 248 13. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CORDIA ALLIODORA (RUIZ Y PAVÓN) OKEN .... 253 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 254 2. ESCOGENCIA DEL SITIO ................................................................................................................ 254 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 256 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 256 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 256 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 257 7. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 258 8. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 260 9. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 262 10. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN ........................................................ 262 11. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................... 265 14. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DEL EUCALIPTO (EUCALYPTUS SPP.) ....................... 266 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 266 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 266

6 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 268 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES Y ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS ......................................... 268 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 272 6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 275 7. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 276 8. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 280 9. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 282 10. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN ........................................................ 282 11. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. GRANDIS ........................................ 284 12. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. DEGLUPTA ..................................... 287 13. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. SALIGNA ........................................ 287 14. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. CAMALDULENSIS ........................... 288 15. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. GLOBULUS ..................................... 288 16. TOLERANCIA DEL EUCALIPTO A LA ACIDEZ DEL SUELO ............................................................ 290 17. RESPUESTA AL ENCALADO ........................................................................................................ 290 18. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR LA EROSIÓN DEL SUELO ......................................................... 291 19. EFECTO DE LAS PLANTACIONES DE EUCALIPTO SOBRE LAS PROPIEDADES DEL SUELO .............. 292 15. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE GMELINA ARBOREA ROXB.................................... 294 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 294 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 295 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 298 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 298 5. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 299 6. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 300 7. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 301 8. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 302 9. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 306 10. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE .............................................................................................. 306 11. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN ........................................................ 307 12. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO ................................................................................... 307 16. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE HYERONIMA ALCHORNEOIDES FR. ALLEMAO. 308 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 308 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 308 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 309 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 310 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 310 6. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 311 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 314 8. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 316 9. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN .......................................................... 316 10. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ ..................................................................................................... 316 17. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE SWIETENIA MACROPHYLLA KING ....................... 318 1 I NTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 318 2 ESCOGENCIA DEL SITIO ............................................................................................................... 319 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 320 4. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 320 5. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 321 6. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ....................................................................................................... 325 18. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE TECTONA GRANDIS LINN. F................................... 328 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 328 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 329 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 330 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 331 5. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 333 6. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 335 7. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 336

7 8. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR ............................................................................................ 338 9. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN ............................................................................................... 339 9.1. Fertilización en vivero ........................................................................................................ 339 9.2. Fertilización al transplante................................................................................................. 342 9.3. Fertilización de mantenimiento de la plantación ................................................................ 342 11. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR LA EROSIÓN DEL SUELO ......................................................... 347 19. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE TERMINALIA AMAZONIA (J.F. GMEL.) EXELL ... 349 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 349 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 350 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 351 4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 351 5. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR............................................................................................... 352 6. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN ............................................................................................... 352 7. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 352 20. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE VOCHYSIA FERRUGINEA MART.......................... 353 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 353 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 353 3. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES ............................................................................................ 353 4. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 354 5. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 355 6. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 355 21. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE VOCHYSIA GUATEMALENSIS J. D. SMITH BOT. GAZ................................................................................................................................................... 356 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 356 2. ESCOGENCIA DEL SITIO .............................................................................................................. 356 3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN ...................................................................... 356 4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS.................................................................................................... 357 5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS .................................................................................................... 359 6. NIVELES DE DEFICIENCIAS FOLIARES ......................................................................................... 360 7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO ........................................................................................................ 360 8. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE ................................................................................................ 361 22. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE OTRAS ESPECIES FORESTALES TROPICALES. 362 22.1 BOMBACOPSIS QUINATA (JACQ.) DUGAND ................................................................................ 362 22.1.1. Introducción .................................................................................................................. 362 22.1.2. Escogencia del sitio........................................................................................................ 362 22.1.3 Preparación del terreno de la plantación ........................................................................ 364 22.1.4. Reciclaje de nutrimentos ................................................................................................ 364 22.1.5. Fertilización en vivero.................................................................................................... 364 22.1.6. Fertilización de mantenimiento de la plantación............................................................ 364 22.2. STRYPHNODENDRON MICROSTACHYUM POEP. ET ENDE........................................................... 365 22.2.1. Introducción .................................................................................................................. 365 22.2. 2. Reciclaje de nutrimentos ............................................................................................... 365 22.3. CASUARINA EQUISETIFOLIA .................................................................................................... 366 22.3.1. Introducción .................................................................................................................. 366 22.3.2. Escogencia del sitio........................................................................................................ 366 22.3.3. Niveles de deficiencia foliar ........................................................................................... 366 22.3.4. Fertilización en vivero.................................................................................................... 366 22.3.5. Fertilización al trasplante .............................................................................................. 367 23. LITERATURA CITADA ............................................................................................................ 368

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1. INTRODUCCIÓN Durante los últimos 60 años se ha generado mucha información relacionada con la cantidad y los compartimentos de nutrimentos en el bosque tropical, sobre reciclaje de los nutrimentos y las propiedades que le son peculiares a este tipo de bosques y sus suelos. En contraste, se conoce extremadamente poco acerca del grado de limitación que representa para el bosque tropical la falta de nutrimentos o cómo su adición puede afectar a cada especie y tipo de suelo particular en el que desarrolla (Grubb 1995). Hace algunas décadas, mencionar el tema de fertilización forestal se consideraba un sin sentido, pues los árboles debían “crecer solos” y de acuerdo a la usanza de entonces, “en suelos de vocación forestal”, es decir, aquellos en los que no se podía realizar actividades agrícolas. La idea de que los árboles forestales debían ocupar suelos pobres para darle espacio a los sembradíos agrícolas en los mejores terrenos, parecía ser aceptada por los especialistas forestales, sin considerar las necesidades nutricionales de los árboles (Nwoboshi 1975), tendencia que aún perdura. Hasta 1960, Stoeckeler y Arneman mencionan que en los Estados Unidos la fertilización de plantaciones forestales era tan reciente, que para hacer recomendaciones de este tipo, debían basarse en experimentos realizados en Europa, donde la experiencia forestal era más antigua. Hoy en día, no se duda de que los árboles puedan crecer de esa manera y en esos sitios; sin embargo, se trata de maximizar su rendimiento, sea a través de buscar especies adaptadas a condiciones específicas, o de mejorar el medio en el que los árboles deben crecer a través de la aplicación de enmiendas. Surgen así dos corrientes de pensamiento distintas desde el punto de nutrición forestal: 1) El reciclaje de nutrimentos en bosques primarios y secundarios y 2) La fertilización de plantaciones forestales. Estos dos aspectos serán analizados en el presente trabajo. Algunos textos importantes sobre suelos forestales incluyen los escritos por Wilde (1958), Zöttl y Tschinkel (1971), Armson (1977), Cannon (1983), Jordan (1985), Prichett (1986), Binkley (1986), Salas (1987), Evans (1992), Fisher y Binkley (2000) y Hartemink (2003), los cuales abarcan más de cincuenta años de experiencias sobre el tema, principalmente en regiones templadas. El conocimiento de la fertilización forestal en regiones tropicales se desarrolla alrededor de la segunda mitad del siglo XX, tal cual mencionan Mustanoja y Leaf (1965) cuando de 1.215 citas bibliográficas consultadas, tan solo el 3% se referían a los trópicos; debe recordarse que en los trópicos la expansión de plantaciones forestales se inicia alrededor de 1950 (Evans 1992). En Centro América. la evolución del conocimiento tanto de la ciencia forestal como de la edafológica es relativamente reciente y ocurre solo en los últimos años del siglo XX (Alvarado, Campos y Herrera 1997); la relación entre la calidad del sitio, equivalente a capacidad de uso de la tierra en el área agrícola, y los factores ambientales que afectan el crecimiento de una especie de interés ecológico y forestal es igualmente reciente (Herrera y Alvarado 1998, Alvarado y Herrera 1998), y han servido para demostrar que, al contrario de lo que se pensaba en años anteriores, los suelos degradados, infértiles, poco profundos y mal drenados, no son en general, aptos para la producción forestal de alto rendimiento.

9 El aumento en el uso de fertilizantes en el sector forestal ocurre al cambiar el concepto de bosque como “cultivo extensivo” o reserva de materias primas, al concepto de “cultivos intensivos”, principalmente al incrementarse el área de plantaciones. Este cambio a su vez obedece, entre otras cosas a: 1) la necesidad de producir madera y pulpa bajo el concepto empresarial que obliga a obtener ganancias a corto y mediano plazo (Hallsworth1982; Camino 1998), 2) la necesidad de cubrir las áreas de vocación forestal (uso correcto del suelo) con árboles, preferiblemente a través de programas de secuestración de carbono que permitan rehabilitar el suelo, rejuvenecer la biodiversidad y protección las cuencas hidrográficas (Hartemink 2003) y 3) estimar el efecto que la contaminación ambiental tiene sobre el comportamiento de los suelos y las especies forestales, en particular de aquellas especies en peligro de extinción (Vanmechelen et al 1997). En este contexto la interacción agronomía/forestería adquiere una relevancia especial pues ambas disciplinas pueden beneficiarse mutuamente del conocimiento que por muchos años se desarrolló en forma separada, en particular sobre nutrición de especies perennes en agricultura y de crecimiento y adaptación de especies en el sector forestal. Como disciplinas emergentes, aparecen la agroforestería y la agroecología, todo dentro de un mundo cada vez más integrado en conocimiento y con una enorme producción de “literatura gris”, de difícil acceso. Durante los años en que no se presentó una demanda elevada de madera, su oferta y su producción, extraída del bosque natural, fue suficiente para llenar las necesidades de la población creciente. Hoy en día, la madera debe obtenerse de plantaciones y en períodos de tala más cortos que los naturales, por lo que cualquier técnica que permita reducir la permanencia del árbol en el campo es bienvenida, no solo para llenar la demanda por el producto, sino también para reducir la presión que pesa sobre el bosque natural que aún subsiste en parques nacionales y áreas privadas. La necesidad de contar con un trabajo que documente para diferentes tipos de especialistas la información disponible en aspectos agronómico, forestal, agroforestal, ecológico y de otras disciplinas, es cada vez más apremiante, debido principalmente al hecho de que los productores de madera (en cualquier tipo de sistema) deben maximizar los volúmenes de producción, reducir los turnos de corta y minimizar el deterioro ambiental. Además, se considera que la falta de dominio por un buen número de técnicos de los principios asociados a la práctica del manejo nutricional en ambos sectores, está retardando el empleo del uso de nutrimentos en plantaciones forestales, por lo que urge que se resuman las experiencias más significativas sobre el tema. En el presente documento, se trata de resumir la información disponible sobre nutrición y fertilización de especies forestales tropicales, con énfasis en la América Tropical. El tema se aborda entendiendo por nutrición mineral las necesidades y usos por las plantas de los elementos químicos básicos y por fertilización, el suministro de estos materiales a las plantas como fuentes de nutrimentos. Se asume que la mayoría de los lectores son profesionales en forestería, biología o agronomía y que por lo tanto ya han llevado cursos básicos sobre edafología y fertilidad de suelos. Por esta razón, no se mencionan aspectos específicos sobre estas materias, los cuales pueden consultarse en libros disponibles en varios idiomas. De la misma manera, tampoco se abordan principios de botánica sistemática ni de ecología general, pues se entiende que el lector maneja los conceptos de estas disciplinas, al menos en lo referente a nombres científicos, manejo forestal y etapas de sucesión.

10 Como es de esperar, la cantidad de información disponible sobre el tema, en su mayoría proviene de estudios no coordinados realizados en regiones tropicales muy variadas. Sin pretender que la información incluida obedezca a una búsqueda exhaustiva, los resultados que se discuten pretenden se ejemplos de situaciones relevantes al tema, en algunos casos recopilados por estudiantes a través de trabajos domiciliarios y de tesis de maestría y doctorado. A todos los que han permitido que este primer documento sea una realidad, se les extiende un abrazo y una disculpa por no mencionarlos uno a uno.

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2. CARACTERIZACIÓN DE LAS TIERRAS PARA USO FORESTAL Alfredo Alvarado y Bernal Herrera Resumen En este capítulo se discute la necesidad de escoger las tierras más apropiadas para realizar aprovechamientos forestales en término económicos rentables y sostenibles. Para ello, primero se mencionan los principios de ordenamiento territorial, marco dentro del cual debe ubicarse las áreas dedicadas a forestería y luego se discuten los principales sistemas de clasificación de suelos y tierras empleados en los trópicos. El índice de sitio se discute en primer lugar por ser la herramienta más empleada por los especialistas en forestería; en segundo lugar, se discuten los sistemas de clasificación de suelos y tierras empleados en agricultura, así como otros sistemas que pueden utilizarse para la mejor caracterización de los sitios que se desea aprovechar. Una vez discutidos los principales conceptos teóricos de cada sistema, se espera que el lector, con un poco de guía en el campo, esté en capacidad de distinguir entre las principales propiedades de cada sitio, las cuales ligadas a los requerimientos de cada especie forestal, presentados más adelante, permitirán decidir sobre las bondades de cada lugar para la especie que interesa.

1. Introducción Quizás el aspecto más importante que debe considerarse antes de realizar una inversión a largo plazo, caso del sector forestal, es escoger el sitio en el que se van a llevar a cabo las inversiones y la especie o procedencia apropiada. La escogencia de un buen terreno para establecer la plantación equivale a la escogencia de pareja de un ser humano para convivir por toda la vida (o una buena parte de ella), decisión crucial si se desea llegar a un final feliz. En términos de plantaciones forestales, la mala escogencia de la finca para la especie (o viceversa) que se desea aprovechar, conduce a costos de producción elevados y en muchos casos a cancelar la operación por malos resultados económicos debidos al pobre crecimiento de los árboles. No se debe olvidar que existe una relación estrecha entre las características bióticas de la especie forestal y las características bióticas y abióticas del sitio y que todas ellas deben analizarse con cuidado. Hasta hace pocos años (Laban 1981), el conocimiento de las técnicas para evaluar el potencial de las tierras para uso forestal era muy limitado, situación que ha cambiado para la mayoría de las especies forestales de mayor relevancia comercial, aunque no para las especies nativas. Al presente, el sistema más utilizado, y desarrollado por especialistas en forestería, para escoger las tierras más adecuadas para llevar a cabo una plantación es determinar el Índice de Sitio, basado en el crecimiento que tiene cada especie a diferentes edades y en varios lugares, unos mejores que otros. Otros métodos de clasificación empleados en ciencias agronómicas, también permiten identificar áreas con características similares que pueden utilizarse para fines específicos, tales como plantar una especie forestal con requerimientos ambientales específicos (Taxonomía de Suelos) o de estimar la posibilidad de que esta explotación tenga una mayor probabilidad de ser rentable o no (Clasificación de Tierras). A continuación se describen las tres metodologías de evaluación de “sitios o tierras”, a fin de que los posibles usuarios se familiaricen y puedan sacar ventaja de los conceptos principales de ellas.

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2. Papel de los bosques y plantaciones forestales en el ordenamiento del territorio Una de las principales acciones que deben tomarse en planes de desarrollo, consiste en delinear las características ambientales más relevantes del territorio, de manera que cada unidad de tierra se dedique al uso más apropiado y con ello disminuir su deterioro para lograr la sostenibilidad en el tiempo o viceversa. Así, se entiende que el sujeto de la planificación del uso de la tierra es el medio ambiente, definido como el conjunto de elementos naturales, los organismos vivos y la materia inerte que existen en la litosfera, hidrosfera y atmósfera terrestre, así como las interacciones que se dan entre los organismos y con la materia circundante (Lücke 1999). En él se pueden definir áreas silvestres (áreas de suelo y agua apenas tocados por el ser humano o que han sido abandonados y han vuelto a su estado natural), áreas protegidas (áreas silvestres a las que se les ha asignado alguna categoría de manejo tales como parques nacionales, reservas biológicas, zonas protectoras, reservas forestales, refugios de vida silvestre, áreas de recarga acuífera, entre otras y que cuentan con algún tipo de estatus legal de protección), áreas de conservación (agrupaciones geográficas administrativas de diferentes categorías de manejo incluyendo las zonas de amortiguamiento circundantes), así como áreas intervenidas por el hombre (entre ellas agrícolas, urbanas, forestales, etc.). Ordenamiento territorial significa disponer con orden o en orden los elementos constitutivos de un territorio, lo que implica orientar voluntariamente (de preferencia con criterio ecológico) la localización de las actividades económicas, en contraposición a su distribución espontánea o de acuerdo a las leyes de mercado. Su objetivo es el de organizar armónicamente el espacio terrestre con base en los recursos naturales, los usuarios y el espacio (Zinck 1996). El ordenamiento territorial es una política de Estado y un instrumento de planificación del desarrollo desde una perspectiva holística, prospectiva, democrática y participativa que permite la organización políticaadministrativa de una nación y la proyección espacial de las políticas sociales, económicas, ambientales y culturales de la sociedad (Lücke 1999). Planificar, hacer un plan o un proyecto de una acción, adquiere un sentido especial cuando se trata del recurso tierra, definido como un área de la superficie del planeta cuyas características abarcan aquellos atributos estables o predeciblemente cíclicos de la biosfera, verticalmente por encima y por debajo de esta área, incluidos los de la atmósfera, el suelo y la geología subyacente, población vegetal y animal, y los resultados de la actividad humana pasada y presente, en la medida en que estos atributos ejercen una influencia significativa sobre los usos presentes y futuros de la tierra por parte del hombre (Richters 1995). El concepto tierra comprende el ambiente físico (clima, relieve, suelo, hidrología, vegetación, etc.), así como las actividades humanas pasadas y actuales (relación ambiente físico y las actividades humanas). Aunque a menudo se confunden el concepto tierra con el de suelo, debe recordarse que el concepto suelo es mucho más restringido en acepción y se define como la capa más externa de la corteza terrestre (comúnmente no más de dos metros de espesor), considerada como un cuerpo natural, vivo, dinámico, compuesto de partículas minerales, materia orgánica y numerosas especies de microorganismos, sintetizado en un perfil con varios horizontes de diagnóstico.

13 La planificación del uso de la tierra (PLUT) es un instrumento cuya función es la de orientar a planificadores, autoridades políticas y facilitadores de procesos de desarrollo en su afán por lograr la utilización sostenible y la conservación de los recursos naturales (Müller 1999). Entendida como proceso, la PLUT tiende a ordenar objetivos y acciones en el tiempo y debe llevar al establecimiento de políticas y regulaciones (principalmente de tierras del Estado o baldías), basadas en la preocupación de mantener una base de recursos para el futuro. El término se ve restringido en superficie, cuando se delimita su utilización a los confines de una cuenca. La PLUT para una cuenca hidrográfica, se refiere a la planificación que se plantee para una cuenca definida como un área natural en la que el agua proveniente de la precipitación forma un curso principal, a menudo llamado río. La cuenca hidrográfica es la unidad fisiográfica conformada por el conjunto de los sistemas de cursos de agua definidos por el relieve. Los límites de la cuenca o “divisoria de aguas” se definen naturalmente y corresponden a las partes más altas del área que encierra a un río. El área así definida, constituye una unidad para el desarrollo y conservación de los recursos de agua, suelo, bosque y fauna y la gestión que realiza el hombre a nivel de cuenca, para el aprovechamiento, protección y conservación óptima y racional de los recursos naturales que ésta le ofrece, se conoce como manejo de la cuenca (Ramakrishna 1997). Con el fin de efectuar una PLUT congruente con las definiciones y postulados anteriormente mencionados, es necesario referirse al término capacidad de uso de la tierra, sinónimo de “capacidad de uso mayor de la tierra” (sensu Tosi 1985), el cual se refiere al uso más intensivo que una unidad de tierra puede soportar sin deterioro de su capacidad productiva y sin excluir usos de menor intensidad (Lücke 1999). Por uso potencial de la tierra, se entiende la combinación de la capacidad de uso de la tierra, cuando en adición se consideran factores económicos, sociales, culturales, institucionales, tecnológicos políticos y otros, los que pueden aumentar o disminuir su potencial (Lücke 1999). De cierta manera esta definición se asemeja a la de potencial ambiental o capacidad de los sistemas ambientales y su potencial para contribuir al desarrollo socioeconómico sin afectar el ambiente, evitando los efectos negativos sobre la sostenibilidad ecológica (Ramakrishna 1997). El impacto de la utilización de la tierra se usa para describir los cambios producidos por los sistemas socioeconómicos sobre el potencial ambiental, o sea, el grado de afectación de la sostenibilidad ecológica por las actividades de producción y/o consumo (Ramakrishna 1997). La sobre posición de los mapas (capas) de uso actual de la tierra y los de su capacidad de uso permite diferenciar las área de uso correcto (coincidencia entre el uso que se le da a la tierra y su capacidad de uso), así como las áreas subutilizadas (cuando el uso actual está por debajo de su capacidad como ocurre cuando se siembran árboles en zonas con potencial para cultivos) y sobreutilizadas (en Centroamérica principalmente cultivo de pastos en áreas para bosque o cultivos limpios desarrollados en áreas montañosas) (Vargas 1992). Al final de cuentas, se trata de “desarrollar sin destruir”, o sea lograr el “desarrollo sostenible”, empleando los recursos disponibles con cierto orden y criterios preferiblemente de consenso.

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3. El índice de sitio como herramienta para la escogencia de tierras en forestería 3.1 Importancia de la determinación de la calidad de sitio en el manejo forestal La Sociedad de Forestales Americanos (Society of American Foresters 1958), define “sitio” como: "un área considerada en términos de sus factores, con referencia a su capacidad de producir bosques u otra vegetación; lo que es la combinación de las condiciones bióticas, climáticas y edáficas de un área". El término "calidad de sitio", se utiliza para denotar la productividad relativa de un sitio para una especie forestal particular (FAO 1985), lo cual permite realizar clasificaciones según la calidad del terreno. Este concepto puede comprenderse aún mejor si se toma como ejemplo el sector agrícola, donde se clasifica el terreno según la productividad en términos del promedio anual obtenido por cultivo. En igual forma el silvicultor desea clasificar la producción de los rodales en términos del volumen de madera por unidad de superficie y en un período de tiempo determinado (Vincent 1980). La calidad de sitio, y por ende todas las implicaciones que conlleva respecto al manejo, tiene significado solamente con respecto a la especie o especies que puedan ser consideradas para el manejo de una determinada área; un sitio puede tener una excelente calidad de sitio para una especie (potencial productivo alto) pero muy pobre para otra (Clutter et al 1983). La relevancia de la determinación de la calidad de sitio en el contexto del manejo forestal radica en que el aumento de la población hace inaplazable la necesidad de estudiar y clasificar la calidad de las tierras para diferentes usos (Salas 1974). Desde el punto de vista del manejo forestal es importante realizar dichas actividades para lograr el objetivo de alcanzar la producción sostenida del bosque (Jadán 1972). Según se desprende de las definiciones de sitio y calidad de sitio, la calidad del terreno y el potencial productivo del sitio están determinados por variables ambientales. A estas variables se les denomina factores de sitio (Donoso 1981) o factores efectivos de sitio (Heiberg y White 1956). Dentro de este contexto, se pueden señalar los objetivos de la evaluación de la calidad de sitio (Vincent 1980): estimación del rendimiento global de las plantaciones forestales; planificación y ejecución de trabajos de investigación (ensayos de regímenes de aclareos y poda; estudios de costos de las faenas, etc.); programación y ejecución de trabajos de mantenimiento (limpias, aclareos, podas, etc.) de las plantaciones existentes; extrapolación o extensión de la clasificación de calidad de sitio a áreas aún sin plantar y selección de los mejores genotipos (especies y procedencias) para uno o más sitios en particular. Las prácticas de manejo tienen que estar estrechamente relacionadas al sitio (Davis 1966; Loetsch et al. 1973), debido a que la calidad de sitio tiene un significativo efecto sobre el "vuelo" propiamente (volumen producido, valor y clase de madera), así como en la planificación y ejecución de las actividades silviculturales (Tschinkel 1972). Existen ventajas en concentrar el manejo forestal intensivo en los sitios de mayor producción, las cuales según Carmean (1975) son: ? ?

Sitios de alto rendimiento producen una mayor cantidad y una mejor calidad de los productos (Carmean y Boyce 1974; citados por Carmean 1975). estos mismos sitios producen más rápidamente árboles de tamaño comercial, acortando las rotaciones y ayudando a minimizar el interés compuesto de la inversión.

15 ? ?

las especies de mayor valor comercial con frecuencia requieren buenos sitios para su desarrollo. los sitios de alto rendimiento pueden responder mejor a las prácticas silviculturales intensivas, como pueden ser la fertilización, raleos y sistemas de drenaje.

Bajo condiciones económicas dadas, los sitios buenos responden y justifican un manejo más intensivo para la producción de madera que los sitios de baja producción, y por el contrario, sitios pobres pueden justificar solamente un manejo extensivo (Davis 1966; Auten 1945; citado por Ortega 1986). 3.2 Métodos de evaluación de la calidad de sitio en rodales coetáneos Existen diferentes formas de clasificar los métodos de evaluación de la calidad de sitio, de acuerdo al criterio que se utilice para su estimación. En general, la tendencia entre los investigadores es seguir: criterios ecológicos, dasométricos y aspectos florísticos (Herrera 1993). Los criterios ecológicos incluyen elementos del clima, la topografía y del suelo, especialmente los correlacionados con el crecimiento de los árboles. Los criterios dasométricos, involucran el estudio de la producción de masas forestales, relacionando con éstas últimas el desarrollo y evolución de las características métricas estrechamente ligadas con el volumen maderable. El aspecto florístico, tiene como punto de partida el estudio fitosociológico del medio donde se estableció el rodal (Herrera 1993). A partir de estos criterios es posible entonces clasificar los métodos para la estimación de la calidad de sitio en métodos directos y métodos indirectos (Rennie 1963; Carmean 1975; Clutter et al 1983) (Figura 1).

3.2.1 Métodos directos Los métodos directos para la evaluación de sitios son aquellos que requieren la existencia actual o pasada de la (s) especie (s) de interés, y sus pertinentes mediciones (Clutter et al 1983). Según estos autores, la estimación de la calidad de sitio puede realizarse en una forma directa por medio de los siguientes métodos: ? ? ?

Estimación a partir de registros históricos del rendimiento. Estimación con base en datos del volumen del rodal. Estimación a partir de datos de la altura del rodal.

3.2.1.1 Estimación de la calidad de sitio a partir de datos históricos del rendimiento: Este método parte del mismo principio de evaluación de la calidad de las tierras utilizado en la agricultura, y que se basa en el promedio de los rendimientos previos a la cosecha obtenidos en un campo determinado (por ejemplo toneladas de maíz por hectárea/unidad de tiempo) (Clutter et al 1983). Existen pocas áreas en el mundo donde tales estimaciones pueden ser aplicadas con éxito hoy en día, ya que los bosques se aprovechan intensamente y en consecuencia sus rendimientos son más afectados por las variaciones del rodal y el manejo, y la composición de especies, que por las diferencias en la calidad de sitio. 3.2.1.2 Estimación de la calidad de sitio con base en datos del volumen del rodal: Cuando se trata de rodales coetáneos, es posible obtener información de la calidad de las tierras a partir de la relación volumen - edad. Así, la medida de la calidad se expresa como el volumen (por unidad de superficie) a una edad particular (Mader 1973; citado por Vincent 1980; Clutter et al 1983). En bosques donde se aplique un manejo silvicultural

16 consistente, es posible usar la información del volumen como indicador de la calidad de sitio. Los dos métodos señalados, están supeditados a los datos del volumen para la estimación de la calidad de sitio, el cual presenta contrariedades importantes, al verse afectado por los siguientes factores (Vincent 1980; Clutter et al 1983; Davis 1966): densidad, edad y turno, prácticas culturales (raleos y rendimientos parciales), composición de especies (en el caso de bosques naturales), aspectos patológicos y factores genéticos (variedades, razas, ecotipos, etc.). Tales factores, limitan la aplicación de estos métodos (aunque los dos últimos afectan cualquier método), a pesar de que son considerados los más indicados y precisos (Clutter et al 1983). Además debe agregarse que el cálculo del volumen del vuelo de una masa forestal, es una operación de campo laboriosa, compleja, costosa y que demanda mucho tiempo (Davis 1966; Carpenter 1964; citado por Pulido 1971). 3.2.1.3 Estimación a partir de datos de la altura del rodal: De todas las mediciones que han sido evaluadas en rodales coetáneos, la altura de los árboles se identifica como el indicador más práctico, útil y consistente de la calidad de sitio (Davis 1966). Lo anterior se debe a que el crecimiento en altura es menos influenciado por la densidad del rodal que, por ejemplo, el crecimiento diamétrico, el cual está fuertemente correlacionado con la densidad del rodal y los tratamientos silviculturales (Davis 1966; Donoso 1981). Además, el crecimiento en altura está muy correlacionado con el crecimiento en volumen, cuando las variaciones en altura y en volumen obedecen a cambios de los factores de sitio (Davis 1966; Vincent 1975; Donoso 1981; Clutter et al 1983). Uno de los índices más citados en la literatura es el denominado índice de sitio, que se define como el promedio de la altura de los árboles dominantes o los dominantes y los codominantes de un rodal coetáneo a una edad específica, comúnmente llamada edad base o edad índice (Hägglund 1981). En su revisión sobre el tema, este último autor, señala que el índice de sitio es la expresión más comúnmente utilizada a nivel mundial para determinar la capacidad productiva de un sitio forestal. La mayoría de los métodos de estimación de la calidad de sitio basados en la altura involucran el uso de las curvas de índice de sitio. Estas son simplemente una familia de patrones gráficos de desarrollo en altura, con números asociados para propósitos de clasificación (Clutter et al 1983). Ortega y Montero (1988) señalan que dichas curvas han sido y son ampliamente utilizadas tanto por su fácil interpretación y alta significancia productiva; así como por su utilidad práctica. Los criterios para la elección de los árboles en los que se medirá la altura son variables y han evolucionado desde los primeros trabajos realizados (Ortega y Montero 1988). En general, las alturas que han sido más frecuentemente utilizadas en los estudios de calidad de sitio mediante índices son: altura media de todos los árboles, altura dominante y altura media de árboles dominantes y codominantes Altura media de todos los árboles: La altura media de los árboles, corresponde al promedio de la altura del total de individuos que componen la muestra. Las ventajas de utilizar la altura media son las siguientes (Ortega y Montero 1988): es de fácil medición y la transformación de la altura media a altura dominante es relativamente simple, pues ambas están muy correlacionadas. Sus principales desventajas, según los mismos autores son: en rodales muy densos la altura media se ve más afectada que la dominante (Baker 1950; Daniel et al 1979; Ortega y Montero 1988); es sensible a los raleos por lo bajo, los cuales

17 producen un mayor desarrollo de la altura (Clutter et al 1983; Ortega y Montero 1988) y consume más cantidad de tiempo medir la totalidad de las alturas

Indirectos

Directos

E xis t encia act u alo pas ada de la (s ) es pecie (s )de int er és

Registros históricos del rodal

Datos volumen del rodal

Datos de altura del rodal

No r eq u ier en la pres encia o de r egis t r os de la (s )es pecie (s )de int er és

Relaciones entre especies del dosel superior

Características vegetación (plantas indicadoras)

Factores ambientales

Altura dominante Índice de sitio

Figura 1. Métodos para estimar la capacidad productiva del sitio (tomado de Carmean 1975 y Clutter et. al. 1983)

Altura dominante: La altura dominante corresponde al promedio de la altura de los árboles más altos o más gruesos por unidad de superficie (Baker 1950; Vincent 1975; Alder 1980). Esta altura presenta la ventaja de ser menos sensible tanto a cualquier tratamiento silvícola; así como a la historia de la competencia en el rodal (Baker 1950; Daniel et al 1979; Smith 1986; Ortega y Montero 1988). Se ha encontrado que este parámetro presenta una alta correlación con otros indicadores de la productividad del rodal (Spurr y Barnes 1980), aunque en contraposición, se señalan las siguientes desventajas (Ortega y Montero 1988): los árboles dominantes no son los mismos en cada momento del turno, al menos en las primeras edades de la masa, aunque posiblemente por un lapso muy corto del desarrollo y que estos árboles, en algunas ocasiones pueden representar excepciones desde la perspectiva del origen genético de los individuos o las condiciones del micrositio, que pueden resultar no representativas de la calidad de sitio. Altura media de árboles dominantes y codominantes: Según Vincent (1980), es la altura promedio de los árboles dominantes y co-dominantes. Esta altura presenta el inconveniente

18 de que puede estar influenciada por la densidad, pues los árboles codominantes son más afectados por la competencia de los árboles más altos, pese a no afecta el crecimiento en altura en forma significativa (Vincent 1975).

3.2.2 Métodos indirectos A diferencia de los métodos directos, las formas de estimación indirecta no requieren de registros de mediciones acerca del rodal donde se va a determinar la calidad de sitio (Clutter et al 1983). Varios autores (Rennie 1963; Carmean 1975; Clutter et al (1983) citan dentro de estos métodos los siguientes: ? ? ?

Estimación a partir de relaciones entre especies del dosel superior. Estimación a partir de las características de la vegetación menor. Estimación a partir de factores edáficos, topográficos y climáticos.

Dado que la estimación de la productividad ha sido de mucha más utilidad práctica en nuestro medio, este será desarrollado con mayor detalle. 3.2.2.1 Estimación a partir de relaciones entre especies del dosel superior: Este método, se aplicó inicialmente en Carolina del Norte (EEUU) en el año 1948, para evaluar la calidad de un sitio en ausencia de la especie de interés (Carmean 1975; Clutter et al 1983). En estos casos, donde se encuentren árboles dominantes y codominantes de otra especie, pueden ejecutarse algunas medidas sobre esta vegetación para evaluar la calidad de sitio de la especie de interés. Estas comparaciones son útiles cuando se presentan áreas donde el suelo y el sitio son muy heterogéneos (Carmean 1975). El uso de esta técnica depende del conocimiento de la relación entre el patrón de crecimiento de la especie de interés y el patrón de crecimiento de las especies presentes en el área y con las cuales se va a trabajar (Clutter et al 1983). Este método se emplea comúnmente para relacionar los índices de sitio de dos especies, aunque ha sido aplicado para obtener relaciones entre varias especies (Olson y DellaBianca 1959; citados por Clutter et al 1983). 3.2.2.2 Estimación a partir de las características de la vegetación menor: La calidad de sitio puede ser determinada mediante las diversas especies que se pueden encontrar en el bosque, quienes por su presencia, abundancia y tamaño relativo, reflejan la naturaleza del ecosistema del cual forman parte (Spurr 1964). Tanto las especies arbóreas como las del sotobosque sirven para este propósito. Dentro de las ventajas que presentan los árboles para la determinación de la calidad de sitio se citan: tienen vida prolongada, son de fácil identificación en todas las estaciones del año y algunas especies tienen una amplitud ecológica tan estrecha que su presencia es indicativa de un sitio particular (Ortega y Montero 1988). Estos autores señalan, que las especies del sotobosque, por su parte, a pesar de que son más propensas a estar influidas por la densidad, la historia pasada y la composición del bosque -en mayor grado que las especies arbóreas-, en muchos casos, tienen una tolerancia ecológica más restringida y pueden ser más útiles como indicadores vegetales. 3.2.2.3 Estimación de la calidad de sitio a partir de factores climáticos, topográficos y edáficos: Existen algunas situaciones en que la vegetación no puede ser usada como indicador de la calidad de sitio o de la productividad forestal, como es el caso de áreas deforestadas, intervenidas por faenas agrícolas, forestales o ganaderas u otro tipo (Spurr 1964). En estos casos se puede efectuar un análisis de los factores del medio ambiente

19 físico que influyen en el área (Donoso 1981), para luego relacionar el crecimiento del árbol con dichos factores del medio y así predecir la calidad de sitio en forma indirecta (Clutter et al 1988). Cualquier factor del medio ambiente, simple o combinado, de cualesquiera de todos los factores climáticos y edáficos (también topográficos), puede ser usado como un índice de la calidad de sitio, siempre y cuando sea útil, su medición sencilla y económica y además estar altamente correlacionado con la productividad del bosque (Spurr y Barnes 1980). Los factores ambientales más útiles para los propósitos de los índices de sitio, según el concepto de la ley del mínimo, son aquellos que están poco disponibles para satisfacer la demanda de los árboles del bosque, de tal forma que pequeños cambios en el suministro del factor, resulta en cambios que posibles de medir en el crecimiento de los árboles (Spurr y Barnes 1980). Dada la diversidad de los factores ambientales que interactúan con el bosque, y el diferente efecto que cada uno puede ejercer sobre el "sitio" y su calidad, se consideran dos grupos generales -y sus combinaciones- a través de los cuales se puede realizar las valoraciones de la calidad de sitio: evaluación a partir del clima y evaluación a partir de factores topográficos y edáficos. Es importante señalar que las evaluaciones mencionadas anteriormente, tienen como objetivo la estimación del índice de sitio, relacionando la altura dominante a una edad dada (u otro índice dasométrico) y los factores ambientales; lo cual permite estimar el índice de sitio en ausencia de la población. 3.2.2.4 Evaluación de la calidad del sitio a partir del clima: El crecimiento de los árboles está fuertemente relacionado con los factores climáticos que conforman su medio ambiente, hecho poco utilizado como indicadores de la calidad de sitio (Donoso 1981). A pesar de que el clima puede variar localmente en forma significativa de un lugar a otro, ha sido difícil obtener correlaciones aceptables entre el clima y el crecimiento de los árboles (Pulido 1971). Según Vanclay (1994) la mayor parte de los estudios que emplean sólo factores climáticos para determinar la calidad de sitio a través de índices, han sido desarrollados a nivel regional o mundial y como lo señala Myssonen (1971; citado por Donoso 1981), un índice basado sólo en factores climáticos, no es lo suficientemente preciso como para determinar la calidad de los sitios en áreas relativamente pequeñas. Probablemente debido a las razones anteriores, es común encontrar en algunos estudios, la integración de las variables climáticas en los modelos de predicción junto con factores edáficos y topográficos (e.g. Navarro 1987; Campos 1990). En Costa Rica, Navarro (1987) ajustó un modelo de predicción del índice de sitio para la especie Bombacopsis quinatum, donde el crecimiento de la misma se asocia con la precipitación media anual (r = 0,46) y el número de meses secos (r = 0,51); mientras que el número de meses muy secos (i.e. precipitación < 30 mm) afecta negativamente el crecimiento de la misma (r = -0,48) al igual que el porcentaje de pendiente (r = -0,56). 3.2.2.5 Evaluación de la calidad del sitio a partir de factores topográficos y edáficos: La razón de las técnicas de evaluación del sitio a través de las características del suelo fue dada por Coile (1952a, citado por Rodríguez 1976) en términos de que "si todos los terrenos forestales estuvieran cubiertos por vuelos de densidad normal, de edad suficiente, como para que todo el suelo y la parte superior del substrato hubieran afectado su crecimiento, habría poca necesidad de estudiar la relación entre las propiedades del suelo y

20 el crecimiento, ya que el volumen de madera por unidad de área a una edad dada, sería una medida directa de la productividad". Como principales ventajas de las evaluaciones del sitio a partir de factores del suelo se consideran que muchos de los factores son fáciles de medir y pueden cuantificarse (Salas 1974) y el hecho de que existe dependencia (al igual que en el caso de variables climáticas) entre las medidas del suelo y el vuelo del rodal (Davis 1966). La determinación indirecta de la calidad de sitio a partir de factores edáficos y topográficos, ha tenido básicamente dos enfoques metodológicos. El primero, se ha desarrollado a partir de factores individuales del suelo (propiedades físicas y químicas; y características del relieve). Este se conoce como estudios factoriales de la productividad del sitio (Duane 1983) y como evaluaciones sitio-suelo (Carmean 1975). El segundo enfoque, consiste en desarrollar modelos de predicción de la calidad de sitio, utilizando series de suelo (Duane 1983) o unidades de suelo (Carmean 1975). En ambos casos, los modelos de predicción de la calidad de sitio se han desarrollado utilizando como variable dependiente la altura del árbol o el índice de sitio. Este último presenta la ventaja sobre la altura, que descuenta el efecto de la edad. Como variables explicativas ambos enfoques han utilizado la edad y los factores individuales del suelo o las series de suelo, según la metodología de que se trate. Este enfoque es útil en áreas donde se presentan las siguientes condiciones (Carmean 1975): La calidad de sitio, el suelo y las condiciones del rodal son extremadamente variables y los rodales no presentan las características necesarias para identificar la calidad de sitio por los métodos directos tradicionales. Los rodales pueden ser discetáneos, muy jóvenes o fuertemente intervenidos; además pueden presentar pocos árboles para las medidas requeridas de altura y edad. La precisión de estos estudios, está en función de los siguientes elementos (Carmean 1975): áreas con un tamaño adecuado, de tal forma que las condiciones de suelo, topografía y clima estén bien representadas; las muestras deberán de representar todo el rango (incluyendo las condiciones menos comunes o extremas) de variación en lo que se refiere al índice de sitio, suelo, topografía y clima presentes en el área y selección adecuada de las variables que integrarán el modelo final.

4. Algunos resultados de estudios sobre relaciones entre el índice de sitio y las variables ambientales En bosques coetáneos de los EEUU se han realizado estudios sobre las relaciones entre los factores individuales del suelo y la productividad de un determinado rodal, demostrando que las características que frecuentemente explican la variación asociada (variación explicada) y que se relacionan con la calidad de sitio son: la profundidad del suelo y la textura del subsuelo, propiedades que influyen sobre la cantidad y calidad del espacio disponible para las raíces de los árboles (Coile 1938; citado por Donoso 1981). La profundidad y distribución de las raíces de los árboles en el suelo se afecta considerablemente por la humedad, el drenaje y la aireación del suelo, por lo que estos factores deben de ser considerados (Donoso 1981; Ralston y Carmean s.f.; citados por Pritchett 1986). La permeabilidad del suelo, la profundidad de la capa de agua, los nutrimentos del suelo, la textura, la profundidad efectiva, el pH, la materia orgánica, la pedregosidad, la resistencia del suelo a la erosión, han sido evaluados solos o combinados con otros factores catalogados como determinantes del índice de sitio (Salas 1987).

21 El aspecto y la posición de la parcela en la pendiente están frecuentemente asociados con el índice de sitio; donde los estudios más exitosos logran explicar entre un 65 y un 85 por ciento de la variación de la altura o el índice de sitio (Carmean 1975). En Colombia, Tschinkel (1972), utilizó dos variables: código topográfico y grado de pendiente, para predecir la calidad de sitio en Cupressus lusitanica; obteniendo una bondad de ajuste del 72 por ciento y un error estándar asociado de 1.9 m. En Guanacaste, Costa Rica, Vásquez y Ugalde (1994) encontraron que para la especie Gmelina arborea los factores que determinan la calidad de sitio son la elevación sobre el nivel del mar (r = -0,66), la posición topográfica (r = 0,60), el efecto del viento (-0,52), el contenido de calcio en el primer horizonte (r = 0,49) y el contenido de magnesio en el primer horizonte (r = 0,47). Una vez realizado el análisis de regresión múltiple, se determinó que del total de la variación asociada al sitio, un 48 por ciento de la misma era posible explicarla utilizando la posición topográfica y el efecto del viento. Estudios sobre los factores edáficos que afectan el crecimiento de Gmelina arborea llevados a cabo en la zona del Atlántico Norte de Costa Rica (Stuhrmann et al 1994), reportan que el grosor del horizonte A, la disponibilidad del potasio, la densidad de partículas y el porcentaje de saturación de aluminio, son las variables que mayor afectan el crecimiento en altura de dicha especie. Las tres primeras variables explican hasta un 91 por ciento de la variación asociada con el incremento en altura. En plantaciones forestales de Gmelina arborea y Cordia alliodora a los 2 años de edad, ubicadas en la Región Huetar Norte de Costa Rica, se encontró que cuanto el grado de pendiente es mayor (en el caso de G. arborea si sobrepasa los 8°), se presenta una importante disminución en el incremento en altura; obteniendo coeficientes de correlación entre la pendiente y el crecimiento de 0,52 para G. arborea y de -0.68 para C. alliodora (Zech 1994). Este último autor señala que otros factores determinantes en el crecimiento de estas especies son: la compactación superficial (aumento en los valores de la densidad de partículas del suelo), la distancia de la cima, la forma del terreno (en terrenos de forma convexa el crecimiento fue pobre, mientras que en terrenos de forma cóncava y lineal, el crecimiento fue mejor), el grosor del horizonte superficial y la intensidad del uso anterior del sitio reforestado. Bergmann et al. (1994), en plantaciones de 2,5 años de edad de Cordia alliodora en el Atlántico norte de Costa Rica, encontraron que esta especie demanda cantidades importantes de macronutrimentos. Señalan que los principales factores que determinan el crecimiento de la especie son el grosor del horizonte A, la reserva de potasio a 30 cm de profundidad, la densidad de partículas y las reservas de fósforo disponible. Estos factores explican un 71 por ciento de la variación asociada con el incremento en altura. Giraldo et al (1980), en un estudio llevado a cabo en Antioquía, Colombia; detectaron en plantaciones de café en asocio con regeneración natural de Cordia alliodora, con edades que oscilan entre los 16 y 46 años, que las únicas propiedades químicas correlacionadas significativamente con el índice de sitio fueron el pH y la capacidad de intercambio catiónico. Ajustando estas variables utilizando como modelo la función gama, lograron explicar cerca de un 75 por ciento de la variabilidad asociada con el índice de sitio. Otros estudios sobre el tema (Giraldo, del Valle y Escobar 1980, Vásquez y Ugalde 1994, Vallejos 1996, Montero 1999), demuestran que las variables ambientales (p.e. precipitación, temperatura, viento, pendiente, drenaje, fertilidad y profundidad del suelo)

22 que correlacionan con el índice de sitio a una determinada edad, para cada especie, son dependientes del número de parcelas de medición consideradas en la determinación de la correlación. En algunos casos, por ejemplo la posición de la plantación en el relieve, normalmente considerada como “distancia de la cima”, pueden presentar situaciones discrepantes. Para el caso de la teca en Guanacaste, Costa Rica (Vallejos 1996 y Montero 1999) se encontró que el crecimiento de los árboles se ve severamente afectado por el fuerte viento de la región cuando esta se planta en las cimas (Figura 2), mientras que Zech (1994) demostró que en la Zona Norte del país, donde los suelos más ácidos ocupan la parte media y erosionada de la pendiente, estas posiciones son las que impiden en mayor grado el desarrollo de la teca y Zech y Drechsel (1991) mencionan que en Liberia, África, la misma especie crece mejor en la parte media de la pendiente donde no se presentan condiciones hidromórficas ni suelos poco profundos. Para el caso del ciprés, en Colombia, se mencionan rodales tres veces más altos en las partes bajas del relieve, que en las divisorias de la región montañosa (Zott y Tschinkel 1971).

Figura 2. Efecto de “bandera” en árboles nativos y daño de copa en árboles de teca por efecto de vientos fuertes en Guanacaste, Costa Rica.

Entre otros, el método de correlacionar variables ambientales con el índice de sitio representa una de las posibilidades para determinar la relación que existe entre el crecimiento de la plantación y los factores ambientales que lo afectan. De la experiencia adquirida en Centro América (Herrera y Alvarado 1998), puede concluirse que las variables ambientales de orden físico son las que con más frecuencia determinan el índice de sitio. Cuando la población de parcelas empleadas para determinarlo es muy pequeña o son muy diferentes, es difícil encontrar una buena correlación entre las variables ambientales y el crecimiento de la población. En general, por este método se obtienen valores de r2 inferiores a 0.5.

23 Comúnmente, la relación entre la altura (H, m) de los árboles dominantes y el recíproco de la edad de la plantación (1/E, años) se aproximan a una línea recta tipo H = a + b (1/E), aunque también es común relacionar la altura dominante con el inverso de la edad, utilizando un modelo logarítmico tipo ln H = a + b (1/E). De esta manera, el índice de sitio (IS) puede calcularse para una edad determinada (por ejemplo 10 años), de la siguiente manera: ln IS10 = log H – a (1/10 – 1/E) Si se escoge una edad cualquiera, por ejemplo 10 años, el índice de sitio de base 10 (IS10) puede correlacionarse con otras variables ambientales (X) para determinar los factores que mejor explican, positiva o negativamente, el crecimiento de la especie en un sitio o región, a través de modelos matemáticos como los siguientes (Giraldo, del Valle y Escobar 1980):

Nombre Modelo

Modelo linealizado

1.

Lineal

IS = Bo + B1X

IS = Bo + B1X

2.

Logarítmico

IS = BoXB1

Ln IS = ln Bo + B1 ln X

3.

Geométrico

IS = BoB1X

Ln IS = ln Bo + X ln B1

4.

Cuadrático

IS = Bo + B1X + B2X2

Ln IS = ln Bo + ln B1X + lnB2X2

5.

Gamma

IS = BoXB1 e-B2X

Ln IS = ln Bo + B1lnX – B2X ln e

En la Figura 3 se presenta la relación de índice de sitio para el pochote (Bombacopsis quinatum) y la teca (Tectona grandis) definiéndose los sitios marginales, bajos, medios, altos y excelentes, según el crecimiento normal de las especies, todo en función de la altura de los árboles dominantes o codominantes (Montero 1999). En Costa Rica, se han utilizado modelos de regresión múltiple del tipo IS = Bo + B1X1 + B2X2 … + BnXn para correlacionar variables edáficas con el índice de sitio, de la siguiente manera: IS10 melina = 41 – 3.1 Da + 2.5 UA + 0.3Epi + 3 Dic IS10 laurel = 7.1 – 9.2 Da + 0.43 UA + 0.4 Epi +0.47 Dic + 0.11 Pen IS10 teca = 2.2 + 0.01 PPT + 0.18 Ca IS10 teca = 109.416 – 1.709 DEFHID + 1.095 PPT – 3.211 TMA IS10 pochote = 14.8 – 2.4 Vi + 0.36 Mg En donde Da = densidad aparente, UA = años de uso anterior del terreno, Epi = grosor del epipedón (capa superior del suelo), Dic = distancia de la cima, Pen = pendiente del terreno, Vi = velocidad del viento. PPT = precipitación, Ca = contenido de calcio

24 intercambiable y Mg = contenido de magnesio intercambiable, DEFHID = número de meses secos, TMA = temperatura media anual en °C. Como ejemplo, para el caso de la teca, puede inferirse que entre más Ca disponible en el suelo, o menos Al intercambiable haya, mejor es el crecimiento de la plantación, la cual también se vería favorecida por un aumento de la precipitación pluvial y valores de temperatura menores a la media de la región en que se generaron las ecuaciones anteriormente mencionadas. Se considera que sitios en los cuales además de la época seca normal, se puede presentar un veranillo o canícula que promueva la caída de las hojas por segunda vez en el año, no son favorables para plantar la teca (Drechsel y Zech 1994), de la misma manera que deben evitarse sitios en los cuales dominen los Vertisoles en los que se presentan condiciones prolongadas de encharcamiento y resquebrajamiento y los Entisoles poco profundos o arenosos, en los cuales se ve afectado el crecimiento radical y se presentan con frecuencia deficiencias de N, P y Mn (Drechsel, Schmall y Zech 1989).

Excelente

Alto

B. quinata Medio Bajo Marginal

Excelente Alto

T. grandis Medio Bajo

Marginal

Figura 3. Ubicación de parcelas de observación de Bombacopsis quinata y Tectona grandis con base a la altura dominante (m) con las curvas que definen 5 clases de sitio en Costa Rica (tomado de Montero 1999).

25

5. Determinación del índice de sitio La calidad de un sitio para plantar una especie determinada también puede calcularse en forma manual, utilizando tablas apropiadas (Zech 1994 y Vásquez y Ugalde 1994). En primer lugar, debe estimarse los requerimientos ambientales de cada especie (Cuadro 2), de manera que puedan codificarse estos valores (Cuadro 3) para luego emplear los valores del Cuadro 4 y tomar la decisión de que especie plantar. Cuadro 2. Requerimientos ambientales del pochote (Bombacopsis quinatum), la teca (Tectona grandis), la melina (Gmelina arborea) y el pino (Pinus caribaea) bajo condiciones de Guanacaste, Costa Rica (tomado de Vásquez y Ugalde 1994). Factor ambiental Precipitación Viento Meses secos (<100 mm) Meses muy secos (<30 mm) Profundidad suelo (cm) Ca (cmol (+) 100 ml-1) Mg (cmol (+) 100 ml-1) Altitud (msnm) Pendiente (%) Posición en ladera Plantas indicadoras de sitio malo Uso anterior en pastura (años que tolera)

Pochote >1500 Moderado <5 <3 >75 >15 >9 <500 <25 Inferior o fondo plano No hay <15

Teca >1800 Moderado <5

Melina >2000 Poco

Pino >2000 Moderado

>90 >8

>60

<25

>75 >10 >6 <700 <40

No hay <15

Coyol <30

>500 <40 Cualquiera

Cuadro 3. Codificación de valores reales de los parámetros que afectan el crecimiento de las especies forestales (adaptado de Vásquez y Ugalde 1994). Factor ambiental Pendiente (%) Profundidad del suelo (cm) Suma de bases (cmol (+) L-1) Posición del sitio en la ladera Viento Indicadores de calidad de sitio Precipitación (mm) Años de uso anterior Altitud (msnm)

Puntos de codificación a asignar 1 2 3 >40 25-40 0-20 60-75 75-90 >90 <5 5-15 >15 Cima o parte superior Parte media Parte inferior o plano Muy fuerte Moderado Poco a nulo Jícaro, chumico, coyol, nance Malezas hoja ancha <1500 >2000 >30 16-30 0-15 >700 500-700 <500

Cuadro 4. Puntaje ambiental requerido para la plantación de diferentes especies forestales en Costa Rica (adaptado de Vásquez y Ugalde 1994). Puntaje Especies1 9-12 Pino, amarillón y mangium 13-16 Gavilán, ron ron y cocobolo 17-19 Deglupta 19-21 Melina 22-24 Pochote, gallinazo y teca >24 Teca 1 Pino = Pinus caribaea var hondurensis, Amarillón = Terminalia amazonia, Gavilán = Albizia guachepele, Cocobolo = Diphysa rubinoides, Melina = Gmelina arborea, Gallinazo = Schizolobium parahybum, Mangium = Acacia mangium, Deglupta = Eucalyptus deglupta, Pochote = Bombacopsis quinatum, Teca = Tectona grandis

26 A manera de ejemplo en el Cuadro 5 se presentan las características de un sitio particular con su correspondiente codificación, el cual arroja una sumatoria de 24 puntos, valor que referido al Cuadro 4 permite concluir que en ese sitio pueden plantarse con un alto grado de éxito las especies pochote, gallinazo y teca, pero no así las otras especies mencionadas en el mismo Cuadro. Cuadro 5. Codificación y puntaje total de un sitio particular para reforestación en Costa Rica. Parámetro Pendiente (%) Profundidad del suelo (cm) Suma de bases (cmol (+) L-1) Posición del sitio en la ladera Viento Indicadores de calidad de sitio Precipitación (mm) Años de uso anterior Altitud (msnm) Índice de sitio (suma de valores)

Valor real 10 >120 10 Parte media Poco Malezas hoja ancha 1600 4 350

Valor codificado 3 3 2 2 3 3 2 3 3 24

El modelo aditivo anteriormente mencionado tiene algunas limitaciones importantes y según Udawatta y Henderson (2003), el grado de suficiencia de un ecosistema representado por un indicador (p.e., Índice de Sitio) puede calcularse mejor utilizando métodos multiplicativos o geométricos. Las interacciones entre las propiedades comparadas no se contemplan en el modelo aditivo, mientras que si son consideradas en los modelos multiplicativos y geométricos. La combinación geométrica le da el mismo peso a todas las suficiencias, de manera que no contempla el principio del factor individual más limitante, también conocido como la ley del mínimo de Liebig. En contraste, el enfoque multiplicativo le da mayor peso a los factores más limitantes y por lo tanto permite obtener un valor final inferior al de algunas suficiencias individuales, hecho reconocido en el sector forestal años atrás (Storie 1970).

6. Otros factores relacionados con el índice de sitio En sitios considerados como “malos” o poco fértiles, o sea bajos en P, K. Ca, Mg o la suma de los elementos mencionados (Huston 1980), el número de especies del bosque secundario por unidad de superficie de terreno se eleva, quizás como una respuesta de la naturaleza para colonizar un medio en el cual solo algunas de esas especies podrán surgir. El mismo autor (Huston 1997), menciona que la diversidad de plantas es baja en suelos poco fértiles, aumenta conforme mejora la fertilidad y vuelve a disminuir cuando el suelo tienen una fertilidad alta; según esta hipótesis, pocas especies pueden sobrevivir en condiciones extremas, se diversifican cuando la fertilidad del suelo es media y se reduce cuando algunas especies calificadas tienden a dominar el sitio de fertilidad elevada (Clark 2002). Según menciona Davey (1995), como consecuencia de la baja fertilidad natural del ecosistema, también se ha encontrado que la respuesta a la micorrización en sitios malos es mucho mayor que la que ocurre en sitios medios y buenos, ya que los árboles pueden absorber mayores cantidades de P a través de la micorriza en la primera situación (Figura 4). Este fenómeno puede atribuirse a que el hongo es capaz de obtener nutrimentos directamente de la superficie de los residuos en descomposición, evitando el mecanismo de fijación de los mismos en el suelo (Jordan 1981); sin embargo este tipo de

27 actividad ha sido criticado pues sugiere que el hongo es el único o más importante mecanismo en la descomposición de los residuos y también porque en adición a la descomposición de los residuos, el hongo incorpora gran cantidad de esos nutrimentos en la biomasa microbial y por lo tanto no los deja de inmediato a disposición de los árboles.

Figura 4. Respuesta a la micorrización en plantaciones forestales según la fertilidad natural del sitio (tomado de Davey 1995).

Es importante mencionar que la necesidad de aplicar micorrizas al suelo al inicio de la plantación con especies nativas es mínima, pues la presencia de esporas de hongos en el ecosistema suelo, después de largos períodos de uso en otras actividades, sigue siendo alta (Rojas 1992; Fisher et al. 1994; Johnson y Wedin 1997). Sin embargo, cuando se introducen especies nuevas a un medio degradado, el chance de respuesta a la micorrización es elevado, como ocurrió con Pinus caribaea en Costa Rica (Vega 1964), situación que también es frecuente a nivel de vivero, donde el medio se esteriliza para evitar problemas de enfermedades en las plántulas. En el caso de que se requiera adicionar inoculante a base de micorrizas, debe tenerse en cuenta lo siguiente (Marx, Marrs y Cordell 2002): ? ? ? ? ? ? ?

Que el producto esté certificado, en el sentido de contener un número suficiente de propágalos con capacidad de infectar las raíces de la especie que lo requiera Contener una mezcla de especie de hongos que se adapten a variadas condiciones de suelo, tales como pH Causar un efecto positivo sobre la sobrevivencia, crecimiento y vigor de las plántulas Una vida media larga bajo condiciones de almacenamiento adecuadas Estar certificado de no contener otros organismos dañinos Ser compatible con otros productos que formen parte de la formulación De costo asequible y de fácil utilización

En la Figura 5 puede observarse el porcentaje de infección con micorrizas y el número de esporas en suelos ácidos (Ultisoles y Alfisoles) y en otros suelos de 41 plantaciones de teca en Costa Rica, notándose que en sitios con crecimiento pobre de la teca (bajos en

28 bases y altos en saturación de aluminio), el proceso de micorrización se ve severamente afectado (Alvarado et al. 2004). En invernadero, el crecimiento de Frankia en raíces de Alnus glutinosa (Figura 6), también se ve severamente disminuido cuando el pH del suelo es inferior a 5.5 (Griffiths y McCormick 1984). Infección (% )

Esporas (#)

160 140 120 100 80 60 40 20 0 A luviales

O tros

A lfisoles/Ultisoles

Tipos de suelos

Figura 5. Variación del contenido de esporas en suelos aluviales, Ultisoles, Alfisoles y otros y del porcentaje de infección en la raíz en 41 plantaciones de teca en Costa Rica (tomado de Alvarado et al. 2004).

Figura 6. Masas de nódulos de Frankia spp. en árboles de jaúl (Alnus acuminata) creciendo en Andisoles de La Nubes de Coronado, Costa Rica.

7. Caracterización general de suelos y tierras A diferencia del caso forestal, en agricultura convencional los suelos se clasifican no por el rendimiento que puede obtenerse de los cultivos que en él prosperen, sino por sus características (presencia de acumulaciones de arcilla, saturación de bases, grado de desarrollo, etc.). Cuando se combinan el factor suelo con la pendiente, el clima, y a veces factores socio-económicos, los sistemas se consideran como de “clasificación de tierras”. El conocimiento de los sistemas de clasificación de suelos y tierras, se asocia a ciertas características de manejo de plantaciones, por lo que a continuación se incluye una descripción somera de los principales sistemas de clasificación en boga.

29 A la hora de evaluar tierras para la producción forestal, deben considerarse aspectos generales relacionados con las posibilidades económicas de llevar a cabo la explotación (acceso, tenencia y valor de la tierra, disponibilidad de servicios, etc.) y específicos de cada sitio, que afectan directamente el crecimiento de las especies forestales de interés. De manera global, deben estimarse la pendiente de los terrenos, la profundidad del suelo, la pedregosidad, las características internas y externas del drenaje, los parámetros climáticos (precipitación, temperatura, vientos). Para cada especie forestal, deben medirse los parámetros de suelo específicos para la misma, entre ellos pH, textura, estructura, acidez, disponibilidad de nutrimentos, profundidad del horizonte A, presencia de capas que impidan el crecimiento normal del sistema radical, etc. En el caso del grosor del horizonte A, es importante recordar su papel en el reciclaje de nutrimentos (materia orgánica asociada a este horizonte), por lo que es esencial mantener su presencia en el perfil del suelo, en vez de barrerlo durante el proceso de preparación de las tierras para la plantación. En general, cuando se procuran nuevas tierras para plantar árboles, se acostumbra realizar un estudio de tierras a nivel de reconocimiento, en el cual se identifican las variables ambientales generales que llenen los requisitos de la especie; estos estudios se realizan utilizando información existente de la región o país y pueden llevarse a cabo empleando técnicas como sistemas de información y posicionamiento geográfico. La adquisición de los terrenos para plantar, debe basarse en estudios de semi-detalle, en los cuales se identifican las variables de suelo que más pueden afectar el crecimiento de la especie seleccionada y el porcentaje de área útil de la propiedad para plantar dicha especie en loas regiones identificadas como promisorias en el estudio generalizado.

8. Taxonomía de suelos A finales del siglo XIX, el científico ruso Dokuchaiev concibe por primera vez al suelo como un cuerpo natural con génesis definida, naturaleza propia y con un lugar independiente en la serie de formaciones de la corteza terrestre. En su esquema de clasificación de suelos, introduce el concepto de suelos normales, de transición y anormales, posteriormente reconocidos como suelos zonales, intrazonales y azonales, para referirse a suelos que por sus características representaban la variación climática de la región en que ocurrían y en algunos casos, porqué no la representaban. Aunque este concepto ya no se utiliza explícitamente en los sistemas actuales de clasificación de suelos, se menciona por la relevancia que aún tiene en el sector forestal, gracias al sistema de clasificación de “zonas” de vida desarrollado por Holdridge (1967). Aunque hoy en día persisten en la literatura varios sistemas de clasificación de suelos, probablemente el más utilizado en su última versión, es la Taxonomía de Suelos (Soil Survey Staff 1999), traducida recientemente al español (Gisbert 2002). En este sistema, se definen varias categorías, de mayor a menor: Orden, Suborden, Gran Grupo, Subgrupo y Familia, reservándose para niveles de cartografía de suelos los niveles de Serie y Fase. El sistema funciona de tal manera que a niveles altos se trata de agrupar suelos con características similares (simulando el concepto de “zonas”), mientras que en los niveles inferiores se utilizan características que permiten diferenciarlos. Con el fin de mantener una nomenclatura universal, se creo un lenguaje basado en vocablos mayormente del latín, los cuales se deben respetar hasta donde sea posible. La importancia de utilizar la clasificación de suelos en el sector forestal, ha sido discutida por Sollins (1989,1998) quien menciona que este sistema agrupa suelos con

30 características químicas, físicas y mineralógicas que permiten explicar en muchos casos el porqué de ciertos fenómenos que ocurren, por ejemplo, en el reciclaje de nutrimentos, en la respuesta de las diferentes especies a condiciones específicas, etc. En adición, Hartemink (2003), mencionan que los cambios de fertilidad que ocurren en el suelo en función del tipo de cobertura que sustenten (incluyendo plantaciones forestales), aumentan en el orden Alfisoles > Oxisoles = Ultisoles > Entisoles/Inceptisoles, todo en función de las características intrínsecas de formación de cada orden de suelo (mineralogía de arcillas, contenido de bases cambiables, etc.). A nivel superior, todos los suelos del mundo se encasillan en 12 órdenes, lo que permite separar los suelos en forma jerarquizada, de manera que el primero de ellos tiene prioridad sobre el siguiente y así sucesivamente. Por razones de nomenclatura, al final de cada orden se incluye en paréntesis el elemento de nomenclatura que permite identificarlo al momento de utilizar niveles de clasificación más bajos. Los órdenes son los siguientes: 1. Gelisoles (el): Suelos de regiones muy frías (polares), los cuales permanecen congelados (permafrost) o presentan condiciones muy relacionadas con los procesos dominantes en este tipo de regiones. Normalmente presentan contenidos altos de materia orgánica y en algunos casos acumulación de sales

2. Histosoles (ist): Suelos orgánicos, formados bajo condiciones que favorecen la acumulación de este tipo de materiales, tales como: oxi-reducción, baja temperatura, o presencia de materiales orgánicos difíciles de descomponer debido a su composición química. En regiones tropicales son comunes en páramos y en regiones depresionales saturadas con agua.

3. Espodosoles (od): Antiguamente conocidos como Podsoles, se consideran como aquellos suelos en los que por algún medio ocurre translocación del Fe y/o materia orgánica de un horizonte a otro, en el cual se acumula y que se denomina horizonte espódico. Son comunes en materiales parentales arenosos cubiertos por confieras.

31 4. Andisoles (and): El orden incluye la mayoría de los suelos formados a partir de cenizas volcánicas, en los cuales la fracción arcillosa dominante presenta un bajo grado de cristalización (propiedades ándicas). En su mayoría se encuentran en regiones montañosas donde predominan géneros como: Quercus, Alnus, Cedrela, etc.

5. Oxisoles (ox): Son suelos generalmente ácido, los más evolucionados del planeta, en los cuales solo quedan rastros de minerales primarios meteorizables (horizonte óxico). Abundan en los Llanos Orientales y la Amazonía en la América Tropical donde crecen un sin número de especies arbóreas de importancia económica.

6. Vertisoles (ert): Este orden incluye los suelos con dominancia de arcillas retículo expandible, típicos de zonas depresionales con época seca definida y en su mayoría con altos contenidos de bases. En general son poco aptos para la plantación de árboles en forma comercial aunque algunas especies leguminosas para producción de leña prosperan en ellos adecuadamente.

7. Aridisoles (id): Dominan en regiones muy secas (régimen de humedad arídico), por lo que presentan un desarrollo restringido y a menudo acumulaciones de carbonatos y sulfatos de calcio y/o sodio. La presencia de horizontes petrocálcicos y petrogipsicos impide el crecimiento libre de raíces limitando el desarrollo de las pocas especies arbóreas que prosperan en este tipo de ambiente

32 8. Ultisoles (ult): En este orden se agrupan los suelos desarrollados que además de tener una fertilidad baja, presentan una acumulación de arcilla en el horizonte B (horizonte argílico). En ellos se recomienda la siembra de especies forestales tolerantes a la acidez o de otro tipo de especies bajo un régimen de fertilización y encalado

9. Mollisoles (oll): Los mejores suelos del mundo, se agrupan en este orden, considerando como tales los suelos de texturas medias, friables, oscuros, profundos y con buenas propiedades de fertilidad. Aunque pueden sembrarse con árboles se prefiere utilizarlos para producción de alimentos.

10. Alfisoles (alf): Este tipo de suelos es similar al de los Ultisoles, solo que presentan un mayor contenido de bases en el subsuelo, por lo que los árboles pueden explorar más volumen del mismo en procura de nutrimentos y agua. Una buena cantidad de plantaciones de Tectona, Gmelina y Bombacopsis se ubican en este tipo de suelos.

11. Inceptisoles (ept): Reúne a un grupo de suelos muy heterogéneo con un desarrollo incipiente (horizontes cámbico y úmbrico) pero mayor que el requerido para el siguiente orden. Debido a que se presenta bajo muy diversas condiciones ecológicas muchos tipos de árboles crecen adecuadamente sobre este sustrato.

12. Entisoles (ent): Clasifican como tales los suelos sin ningún desarrollo apreciable, incluyendo aluviones recientes, cenizas volcánicas frescas, afloramientos rocosos, etc. Los mismos factores ambientales que inhiben la formación de estos suelos impiden el desarrollo adecuado de

33 especies forestales exigentes. En Centroamérica, muchos Entisoles están poblados por varias especies del género Pinus

El siguiente nivel de clasificación lo representan los subórdenes, los cuales se denominan agregando un prefijo al elemento formativo que identifica al orden y de los cuales se reconocen setenta a nivel mundial. Las diferencias entre subórdenes varían con el orden pero en la mayoría de los casos se basan en los regímenes de humedad y temperatura del suelo. Por ejemplo, en los Alfisoles (similar a lo que ocurre en Andisoles, Inceptisoles, Mollisoles, Oxisoles, Ultisoles y Vertisoles), el suborden Aqualfs incluye los suelos saturados por agua en los cuales los colores dominantes son los grises. Un segundo suborden incluye los Cryalfs que representan los Alfisoles fríos y que tienen una estación muy corta de crecimiento de los árboles. Un tercer suborden (Udalfs) incluye los suelos que tienen un régimen de humedad údico en el que en pocas ocasiones no se encuentra agua disponible para las plantas. Un cuarto suborden (Ustalfs) es el que presenta un régimen de húmeda ústico en el cual ocurren períodos extensos y frecuentes en los que las plantas no tienen agua disponible para las plantas mesofíticas en todos o algunos de sus horizontes. El quinto suborden (Xeralfs) representa los Alfisoles que tienen un régimen de humedad xérico, siendo suelos fríos y húmedos en invierno pero secos durante largos períodos en el verano. En los demás órdenes (Entisoles, Aridisoles, Gelisoles, Histosoles y Espodosoles), los criterios escogidos para diferenciar los subórdenes reflejan diferencias que parecen ser las más importantes dentro de cada orden. El sistema incluye la posibilidad de clasificar los suelos del mundo en 390 Grandes Grupos, los cuales agrupan 2400 Subgrupos, de manera que estas serían hasta este nivel de clasificación las posibilidades de diferenciar suelos para diferentes actividades, incluyendo la forestal. A manera de ejemplo se citan los siguientes casos de posible interés forestal.

Caso 1 2 3

Orden Andisol Ultisol Alfisol

Suborden Udands Udults Ustalf

Gran Grupo Melanudands Hapludults Paleustalfs

Subgrupo Lithic Melanudands Typic Hapludults Calcidic Paleustalfs

Caso 1, Lithic Melanudands: Estos suelos se forman en laderas a partir de cenizas volcánicas recientes, en climas en los que no se dan épocas secas prolongadas; están dominados por materiales secundarios de corto rango de cristalización, asociados a un alto contenido de materia orgánica en todo el perfil. Presentan una fertilidad natural media a baja y no tienen problemas de acidez. El drenaje natural interno y externo es normal a excesivo, por lo que no presentan problemas de mal drenaje pero si de lavado de nutrimentos, aunque tienen poca profundidad efectiva. En ellos crecen bien algunos eucaliptos, ciprés, pino caribe y jaúl. Caso 2, Typic Hapludults: Suelos comúnmente rojos, arcillosos, ácidos y profundos, típicos de regiones tropicales bajas a medias en relieves planos a muy ondulados. Tiene fertilidad natural baja, presentan problemas de acidez y buen drenaje interno y externo, lo que favorece el crecimiento de especies que no soportan el exceso de humedad en climas en que el suelo no permanece seco por períodos prolongados. Este tipo de suelos

34 permite obtener un buen crecimiento de géneros como Terminalia, Vochysia, Virola, Hyeronima, etc. Caso 3, Calcidic Paleustalfs: Las características principales de estos suelos incluyen una textura arcillosa, buen drenaje, un período prolongado de sequía, una fertilidad natural media a alta y buena profundidad efectiva. Algunos géneros que prosperan muy bien en ellos incluyen Tectona, Bombacopsis, Pseudosamanea, Cassia, Melina, etc.

9. Clasificación de tierras Existen varios sistemas de clasificar tierras o de determinar su capacidad de uso, unos más simples que otros, en el sentido de que pueden utilizar solo dos variables diferenciadoras de las clases, como propuso Plath (1968) al considerar la temperatura y la precipitación como parámetros diferenciadores o Sheng (1971) al emplear solo la pendiente y profundidad del suelo. Sin embargo, otros sistemas consideran un mayor número de variables tanto edáficas como climáticas y de relieve (Beek 1978, Molina y Sharma 1993, INAB 1999). El sistema más utilizado internacionalmente el desarrollado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (Klingebiel y Montgomery 1961), en el cual las tierras se agrupan de acuerdo a las limitaciones relativas que determinan el rendimiento o la posibilidad de cultivar una especie en forma intensiva. Las clases se identifican con números romanos, aumentando las limitaciones o el riesgo de erosión del terreno al pasar de la clase I a la clase VIII. Las clases I, II y III permiten el desarrollo de cualquier actividad, incluyendo la producción de cultivos anuales cuya selección depende de criterios socioeconómicos. El uso de las clases IV, V y VI se restringe al desarrollo de cultivos semipermanentes y permanentes, con posibilidad de sembrar cultivos anuales en forma ocasional solamente en a clase IV. La clase VII tienen limitaciones tan severas que solo se permite el manejo del bosque natural primari0o o secundario y en el caso de tierras denudadas debe procurarse el restablecimiento de la vegetación natural. La clase VIII la conforman terrenos que no permiten ninguna actividad productiva agrícola, pecuaria o forestal, siendo por tanto, adecuada únicamente para la protección del recurso natural. En forma abreviada, la siguiente es una definición de cada una de estas clases:

Clase I Tierras con pocas limitaciones o ninguna que restrinjan su uso para el desarrollo de actividades agrícolas, pecuarias o forestales adaptadas ecológicamente a la zona. Las tierras de esta clase se encuentran en superficies planas o casi planas, con erosión sufrida nula (pendiente menor al 1 %), con suelo profundo, de textura media, sin piedras, sin problemas de toxicidad o salinidad, drenaje bueno, sin riesgo de inundación y en zonas de vida húmedas, con período seco corto y sin efectos adversos por neblina y viento.

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Clase II Tierras con algunas limitaciones que reducen la escogencia de especies, o que requieren de prácticas de conservación moderadas (pendientes del 1 al 3 %). Las limitaciones que pueden presentar son: relieve ligeramente ondulado, erosión sufrida leve, suelos profundos, texturas moderadamente finas o moderadamente gruesas, ligeramente pedregosos, fertilidad media, toxicidad y salinidad leves, drenaje moderadamente excesivo o moderadamente lento, riesgo de inundación leve, zonas de vida secas o muy húmedas y condición de neblina y viento moderada. Clase III Tierras con limitaciones moderadas solas o combinadas, que reducen aún más la escogencia de especies, o que requieren de prácticas de conservación especiales que incrementan los costos de producción, o ambos (pendiente del 3 al 5 %). Para desarrollar cultivos anuales se requiere del uso de prácticas intensivas de manejo y conservación de agua. Entre sus limitaciones se encuentran: relieve moderadamente ondulado, erosión sufrida leve,, suelos moderadamente profundos, texturas moderadamente finas u/o gruesas en el suelo y subsuelo, pedregosidad moderada, fertilidad media, toxicidad moderada, salinidad leve, drenaje moderadamente excesivo y riesgo de inundación moderado.

Clase IV Tierras con limitaciones muy severas, solas o combinadas, que reducen a un mínimo la escogencia de especies semipermanentes y permanentes, y que requieren de un manejo muy especializado, o ambas (pendiente del 5 al 10 %). Se presentan bajo condiciones de relieve ondulado, erosión sufrida moderada, suelos moderadamente profundos, texturas muy finas u/o gruesas en el suelo y subsuelo, pedregosos, fertilidad media, toxicidad moderada, salinidad leve, drenaje moderadamente lento o excesivo y riesgo de inundación moderado.

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Clase V Tierras con poco o ningún riesgo de erosión pero con otras limitaciones imposibles de superar o remover y que limitan su uso a praderas, ganadería extensiva, bosque o vida silvestre. En la práctica, esta clase se usa para fondos de valle con exceso de humedad o sujetas a inundaciones frecuentes.

Clase VI Tierras con limitaciones tan severas que generalmente no permiten ningún tipo de cultivo y que limitan su uso a praderas, ganadería extensiva, bosque o vida silvestre (pendientes entre 18 y 35 %). Las limitaciones que se pueden presentar solas o combinadas incluyen relieve fuertemente ondulado, erosión sufrida severa, suelos moderadamente profundos, fuertemente pedregosos, drenaje excesivo o lento y zonas de vidas secas y pluviales (excepto el páramo).

Clase VII Tierras con limitaciones tan severas que restringen al manejo forestal en el caso de que aún exista cobertura boscosa (pendiente mayor al 35 %). Sus limitaciones incluyen el relieve escarpado, erosión sufrida severa, suelos poco profundos, texturas extremas en el suelo y el subsuelo, fuertemente pedregosos, fertilidad muy baja, toxicidad y salinidad fuertes, drenaje excesivo o nulo, riesgo de inundación muy severo y condiciones climáticas muy adversas de viento y neblina. Clase VIII Estas tierras no reúnen las condiciones mínimas para actividades de producción agropecuaria o forestal alguna y sus limitaciones son tales que solo se usan áreas de recreación, vida silvestre, almacenamiento de agua o propósitos estéticos. Para esta clase se incluye cualquier categoría de parámetros limitantes, incluyendo cualquier pendiente. Como este sistema de clasificación de tierras fue diseñado para la escogencia de tierras para cultivos anuales y mecanizados, el criterio de pendiente se considera como el más

37 importante (limita el tamaño del tractor que se pueda utilizar). De esta manera, las tierras con más pendiente se recomendaban para uso forestal (bosque), sin que mediaran consideraciones económicas sobre la posible plantación de árboles bajo tales condiciones. Este error, hizo que el desarrollo de plantaciones forestales se viera restringido en el pasado, dado que el empleo de tecnología apropiada para el crecimiento de los árboles en tierras de clase V o superior.

10. Adaptación de especies forestales a sitios (suelos) especiales En el sistema de clasificación de zonas de vida de Holdridge (1967), se menciona el concepto de asociaciones edáficas para denotar el hecho de que algunos ecosistemas vegetales se ajustan a condiciones edáficas específicas como desviación de la asociación climática. Clark (2002), discute las dificultades que se suscitan al tratar de encontrar el efecto de los factores edáficos con la distribución de plantas en bosque neotropicales. En el Cuadro 6, se mencionan algunas especies forestales que soportan condiciones particulares de ciertos tipos de suelos, entre ellos los suelos ácidos, los mal drenados, los fértiles, los arcillosos del trópico seco y los de regiones tropicales áridas. Como ejemplo, Herrera y Finegan (1997), Tilki y Fisher (1998) y Montagnini (2000) encontraron que algunas especies exitosas para recuperar potreros abandonados en suelos ácidos del trópico húmedo de Costa Rica son Terminalia amazonia, Virola koschnyi, Acacia mangium, Styphnodendron microstachyum, Vochysia ferruginea, debido a su tolerancia a la acidez natural del suelo. Bajo condiciones naturales de hidromorfismo (humedales), ocurren algunas específicas como los cativales (Prioria copaifera), caobilla (Guarea spp) en Costa Rica o el sajal (Camnospeerma panamensis) y el cuangaral (Virola sebifera) en Colombia y Ecuador. El conocimiento del tipo de ambiente en que una especie en particular evolucionó es importante al momento de escoger nuevos sitios para introducirla, ya que plantarla bajo condiciones diferentes a las suyas generalmente causa una merma en su crecimiento, a no ser que se modifique el medio de crecimiento. Cuadro 6. Algunas especies forestales adaptadas a condiciones edáficas específicas. Orden de suelo Especie o género Ultisoles y Oxisoles (generalmente rojos, Simarouba sp., Nectandra sp., Hymenea sp., Iryantherra sp, Lecythis sp., Jusenia sp., Oenocarpus sp., Vochysia sp., arcillosos y ácidos) Terminalia amazonia, Virola koschnyi Inceptisoles mal drenados Bombax sp., Manikara sp., Hevea sp., Protium sp., Prioria copaifera, Carapa guianensis, Anacardium excelsum, Virola sp., Pterocarpus officinalis. En manglares también: Mora magitosperma, Euterpe cuatrecasama. Inceptisoles y Mollisoles de fertilidad Cordia alliodora, Gmelina arborea, Bombacopsis quinatum, natural elevada (neutros a básicos) Leucaena leucocephala, Tectona grandis. Vertisoles (negros, arcillosos y con Acacia senegal, Acacia mellifera, Codaba rotundifolia. grietas) Aridisoles (de regiones secas) Acacia arabiga, Buttea monosperma, Capparis aphilla, Capparis horrida, Prosopis juliflora.

La disponibilidad de agua en el suelo para el crecimiento normal de los árboles depende no solo de las características de retención del suelo, sino también de su profundidad efectiva. Waterloo (1994) encontró que el déficit de humedad disponible en suelos poco profundos (<60 cm) en regiones con estación seca marcada no solo causó una fuerte

38 caída de acículas en Pinus caribaea, sino que también disminuyó la productividad de la plantación, indiferentemente de que el contenido nutricional de los suelos fuera alto o bajo.

11. Modificaciones del sito inducidas por especies arbóreas Así como algunas especies arbóreas se “acomodan” a ciertas condiciones ambientales, también se conocen casos en los que la especie arbórea modifica el medio edáfico. Duchaufour (1977), menciona el caso de especies que al producir humus tipo mull (en los cuales los animales del suelo reducen de tamaño y mezclan las partículas orgánicas con el suelo mineral) tienden a enriquecer el suelo con bases extraídas del subsuelo y acumuladas en la superficie a través de deposición de residuos (Figura 6), como la mencionan Márquez et al (1993) para plantaciones de teca; para esta misma especie, Nath et al. (1988) mencionan cambios en la taxonomía de suelos bajo plantaciones de 28 años en India, en los cuales por aumentos en pH y saturación de bases, los suelos pasaron de Inceptisoles a Mollisoles. Por el contrario, las especies forestales que producen humus tipo mor (en los cuales la materia orgánica depositada se mantiene separada del suelo mineral) tienden a acidificar el suelo al favorecer el lavado neto de bases cambiables (Figura 7). Esta aseveración solo es cierta en el sentido de que los suelos forestales más fértiles tienen una macrofauna capaz de mezclar los residuos que se adicionan, mientras que los más pobres no (Fisher y Binkley 2000). El incremento en nutrimentos en el suelo observado en bosques secundarios recientes se debe a adiciones atmosféricas, meteorización de minerales primarios, translocación de nutrimentos del subsuelo al suelo, transformaciones de formas química menos solubles a más solubles y a la fijación biológica de N2, en el caso de suelos infértiles (<1 cmol Ca intercambiable kg-1 suelo), mientras que la translocación de nutrimentos del subsuelo al suelo puede considerarse despreciable, dado que las raíces no llegan a colonizar el subsuelo (Szott, Palm y Buresh 1999).

Figura 7. Efecto de algunas especies forestales sobre las propiedades del suelo (modificado de Duchaufour 1977).

En el bosque nuboso (bosque muy húmedo montano tropical) del Cerro de la Muerte, Costa Rica, Blazer y Camacho (1991) mencionan la ocurrencia de dos tipos de suelo

39 desarrollados a partir de un mismo material parental (cenizas volcánicas) pero dominados por una cobertura vegetal diferente. Debajo del bosque mixto de encino (Chusquea talamancensis, Quercus costaricensis, Grammadenia myricoides, Prunus cornifolia y Vaccinium consanguineum) se forman Plancandepts, mientras que bajo el bosque de roble blanco (Chusquea tormentosa. Ardisia glandulosa-marginata, Quercus copeyensis, Weinmannia pinnata, Ocotea, Nectandra spp., Styrax argenteus e Ilex spp.) se forman Dystrandepts, mostrando así un movimiento y acumulación diferencial del Fe en el perfil debido al tipo de vegetación dominante. La introducción de especies forestales exóticas ha sido una práctica común en muchos países tropicales motivados por supuestos crecimientos más rápidos, madera de fácil comercialización a nivel nacional o internacional, mayor conocimiento autoecológico y de su manejo, y en general, mayor facilidad para conseguir semillas de buena calidad. Sin embargo, no siempre se ha valorado el posible impacto ecológico que estas especies pueden tener sobre el nuevo ambiente, por ejemplo al producir sustancias alelopáticas (Bernhard y Loumeto 2002); se entiende por alelopatía, el acto de suprimir el crecimiento de una especie de planta por otra al generar sustancias tóxicas. Algunas especies de coníferas (ej. Pinus, Cupressus) o mirtáceas (ej. Eucalyptus, Melaleuca), poseen sustancias alelopáticas, las cuales se ha demostrado afectan la germinación y crecimiento de plantas nativas, y poseen ciertos tipos de resinas u otros compuestos orgánicos que aparentemente pueden llegar a reducir el pH del suelo (Del Moral y Muller 1970; Rice 1979; Di Stefano y Fisher 1983/84; Ramírez y Di Stefano 1994). En una revisión de literatura sobre el tema, Ladrach (2005) menciona que si bien, en algunos casos ocurre alelopatía en plantaciones de varias especies forestales, en ocasiones se confunde el “efecto fitotóxico” de sustancias extraídas de tejidos de especies arbóreas en estudios de laboratorio con alelopatía; en este caso se trata de concentraciones muy elevadas de los compuestos extraídos que no ocurren bajo condiciones de campo. Por el contrario, el mismo autor menciona el efecto opuesto, encontrado en Colombia e Indonesia, donde se ha comprobado que ciertos pastos y malezas tienden a ser fuertemente alelopáticas (Melinis minutiflora, Pennisetum clandestinum, Brachiaria sp. y Imperata cilindrica) y son capaces de causar efectos dañinos en árboles jóvenes de Eucalyptus grandis, Eucalyptus globulus, Cupressus lusitanica, Pinus merkusii y Acacia auriculiformia. Los bosques naturales están siendo destruidos año tras año por tala total (extracción de su biomasa y nutrimentos) y el sistema de regeneración natural bajo pastoreo, con raleos selectivos y otras formas extractivas de nutrimentos completan el deterioro del ecosistema. Como consecuencia de la pérdida de nutrición, los árboles nuevos ya no son tan saludables y sus niveles de concentración foliar de N, P y Ca son inferiores a los que se encuentran en plantaciones de teca con buen mantenimiento (Chaubey et al. 1988). La presencia de árboles en sistemas agroforestales también es importante en cuanto a los cambios que esta asociación puede ocasionar al suelo (Mongi y Huxley 1979; Nair 1984; MacDiken y Vergara 1990; Szott, Fernández y Sánchez 1991), pues se ven afectados los ciclos de nutrimentos y el contenido de materia orgánica del suelo, principalmente a través de las salidas de nutrimentos y la producción, la calidad y la velocidad de descomposición del mantillo; también se reduce la velocidad de pérdida de suelo por erosión, al mejorarse la porosidad y aumentarse la cobertura, lo que a su vez reduce el impacto de las gotas de agua. Cuando los árboles se plantan como barreras antierosivas,

40 se puede facilitar la formación de terrazas naturales en terrenos con pendiente moderada, disminuyéndose así la erosión del suelo y mejorándose otras variables de fertilidad tales como la profundidad efectiva y la capacidad de almacenamiento de agua (Figura 8).

Figura 8. Efecto de terraceo debido a la siembra de árboles en sistemas agroforestales (tomado de Mongi y Huxley 1979).

En los llamados “sistemas de callejones”, en los cuales se siembran especies arbóreas capaces de fijar N, la corta del follaje y la adición del mismo para mejorar el crecimiento de los cultivos sembrados en los callejones, además de adicionar N se logra trasladar del área radical de los árboles al área de los cultivos, otros nutrimentos ligados al mismo follaje. Una forma más simple y menos precisa, de medir los cambios en la extracción de nutrimentos debida a la plantación de árboles, es estimar los cambios en concentración de los diferentes elementos en una cronosecuencia, en la que se mantiene constante todas las variables ambientales y solo varía la edad de las plantaciones (Márquez et al 1993; Zeaser 2000). Este enfoque requiere que la diferencia en edad entre las plantaciones comparadas sea mayor a 10 años, de manera que los cambios en concentración para cada elemento debido a su extracción o deposición sean significativos; en adición, debe recordarse que solo por error en la metodología de análisis, los datos suministrados por el laboratorio pueden tener un error permisible del 10 %, por lo que un valor de Ca pueden variar en esa magnitud; por ejemplo si el valor mencionado en el informe es de 10 cmol(+) L-1 suelo, este puede oscilar entre 9 y 11 sin que el efecto se deba a efecto de la plantación. Los cambios edáficos asociados al desarrollo de plantaciones de teca entre 2 y 12 años de edad se presentan en el Cuadro 7; se encontró que las variables Mg, N, materia orgánica, N, capacidad de intercambio catiónico y pH aumentaron significativamente

41 con la edad de la plantación (entre 7 y 12 años), mientras que no se observaron cambios significativos en el contenido de Ca y sí una disminución del contenido de P (Márquez et al. 1993), cambios que se atribuyen a la liberación de nutrimentos producto de la biodegradación de la hojarasca sobre el horizonte A, provocando un aumento en la fertilidad del suelo. Cuadro 7. Cambios en las propiedades químicas del suelo bajo plantaciones de teca a diferentes edades. Los valores representan las medias y en paréntesis las desviaciones estándar (tomado de Márquez et al. 1993). Variables pH P (ppm) Ca (cmol (+) kg-1) Mg (cmol (+) kg-1) K (cmol (+) kg-1) Ca/Mg Al (cmol (+) kg-1) CIC (cmol (+) kg-1) M.O. (%) N (%)

2 5.10 3.11 2.06 1.37 0.30 1.70 0.50 8.26 2.90 0.15

Edad de la plantación (años) 7 5.20 1.99 2.43 1.02 0.25 1.70 0.70 8.31 3.40 0.16

12 5.60 1.13 5.86 2.57 0.28 3.30 0.30 14.15 4.80 0.23

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3. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES TROPICALES Alfredo Alvarado Resumen La usanza forestal en bosques naturales primarios y secundarios no considera la utilización de fertilizantes, excepto en casos notables, contrario a lo que ocurre en plantaciones forestales de ciclo corto y largo. Sin embargo, los principios de adición, reciclaje y pérdida de nutrimentos en la primera situación, también se aplican al segundo caso. El capítulo incluye la información relevante sobre aspectos de reciclaje con énfasis en bosques y plantaciones forestales tropicales, recomendando al final la reposición de nutrimentos extraídos como cosecha o como pérdidas causadas por acción antrópica (p.e. exceso de erosión por extracción de madera), con el fin de mantener el potencial nutricional del suelo a largo plazo.

1. Introducción El objetivo tradicional de la extracción de madera tanto en plantaciones como de bosques, cualquiera sea el uso que se le de al producto, ha sido el de producirla sin o con pocos insumos, en especial fertilizantes y enmiendas. Este objetivo, implica adicionar un mínimo de agroquímicos, lograr el balance de nutrimentos del ecosistema (reposición de pérdidas) y preservar el ambiente, lo que obliga a reconsiderar el proceso extractivo que tiende a minar nutrimentos del ecosistema. Bajo estas condiciones, el reciclaje de nutrimentos es la alternativa más utilizada, si no la única, para asegurar la nutrición adecuada de plantaciones y bosques; en esta modalidad, la mayoría de los problemas nutricionales de los árboles del bosque se relacionan con el reciclaje de nutrimentos, el hábito de crecimiento de sus raíces, su largo período de crecimiento y su gran tamaño (Ballard 1980). El reciclaje de nutrimentos asociado a bosques tropicales es muy variado, tanto como lo es su producción de biomasa, la adición de residuos y la descomposición de los mismos, y puede explicarse con modelos simples y coherentes con criterios fisiológicos y edafológicos. Heal, Anderson y Swift (1997), hacen un recuento histórico de la evolución del conocimiento sobre calidad y descomposición de residuos, de manera que para ampliar conceptos sobre el tema, el lector puede referirse a este documento. En el neotrópico, la información disponible sobre el tema puede agruparse como proveniente de sistemas oligotróficos o distróficos, en los cuales los suelos son de fertilidad natural baja, o eutróficos en los que la fertilidad natural es elevada, de manera que las referencias sobre la mayoría de la Amazonía caen en el primer grupo y la de Centroamérica y la región de valles altos, altiplanos y puna de los Andes en el segundo (Jordan y Herrera 1981; Sarmiento 1984). Bruijnzeel (1991) menciona que en el caso de los sistemas distróficos, el reciclaje de nutrimentos y la producción de biomasa es posible a través de una serie de mecanismos que mantienen un sistema cerrado y con poca pérdida de nutrimentos; por el contrario, en los sistemas eutróficos el sistema de reciclar nutrimentos es más abierto y permite una pérdida o salida de nutrimentos del sistema mayor a la encontrada en sistemas distróficos.

43 Aparte de procesos de orden físico, Reis y Barros (1990), consideran que todos los procesos envueltos en el reciclaje de nutrimentos pueden agruparse en los de tipo geoquímico (adiciones por meteorización, atmosféricas, fijación biológica de N, adición de fertilizantes, lixiviación, pérdidas por quema y erosión), de tipo biogeoquímico (absorción y acumulación de nutrimentos, acúmulo de residuos, descomposición de residuos), o de tipo bioquímico (translocación de nutrimentos). Sin embargo, a continuación se presentan los diferentes procesos en una secuencia que simula la ocurrencia de los mismos en el espacio y el tiempo, ya que en un mismo lugar y al mismo tiempo, pueden suceder procesos geo-, biogeo- o bio-químico y otros de orden físico no considerados por Reis y Barros (1990). La circulación de un elemento en el sistema suelo-planta se inicia con el proceso de absorción y concluye con su retorno al mismo después de la descomposición de los residuos orgánicos y del lavado de nutrimentos de las partes de la planta. El tiempo necesario para que este ciclo se complete es muy importante desde el punto de vista nutricional y silvicultural y depende de factores ligados a la planta tales como la exigencia nutricional, la distribución y capacidad de translocación del nutrimento, función fisiológica del nutrimento, y de otros factores ambientales como las condiciones climáticas y edáficas, las prácticas silviculturales y la actividad biológica de los organismos descomponedores.

2. El ciclo de los residuos orgánicos El ingreso de nutrimentos al ecosistema está más ligado a su reciclaje que a la forma en que funciona la adición de residuos provenientes del mismo, sin que se encuentren diferencias significativas entre lo que ocurre en las plantaciones o en los bosques tropicales (Bernhard y Loumeto 2002). Se entiende por residuos los productos orgánicos acumulados en los suelos provenientes de la vegetación viva que crece sobre ellos (hojas, ramas, flores, corteza y madera), aunque el concepto puede ampliarse para incluir raíces en descomposición y los residuos de animales muertos que viven en o sobre el suelo. Los residuos que se depositan en los suelos provenientes del bosque o de la plantación forestal sirven para una serie amplia de funciones, las cuales se concatenan y representan el ciclo de los residuos. Algunos autores (Heaney y Proctor 1989), consideran que el análisis de los residuos puede ser un mecanismo de diagnóstico de la nutrición del bosque o de la plantación, más seguro que el análisis foliar, ya que estos representan la concentración nutricional del árbol, incluyendo el fenómeno de reabsorción durante la senescencia del follaje y además todo el material producido por los árboles. En la Figura 1 se incluye un esquema simplificado de las principales funciones que tienen los residuos en el ecosistema, separándose las funciones de mineralización (liberación de nutrimentos ligados a los residuos) y de la humificación (proceso que conlleva a la formación de sustancias orgánicas que se acumulan en el suelo) y de allí en adelante, los efectos específicos que cada una de estas dos fracciones juega sobre las propiedades del suelo (Bernhard y Loumeto 2002). Una opción adicional ocurre cuando los residuos orgánicos que se depositan son recalcitrantes y/o cuando las condiciones de mineralización o humificación son restringidas (condiciones de reducción o exceso de humedad y temperaturas bajas), en cuyo caso los materiales se acumulan sobre la superficie del suelo y pueden llegar a formar suelos orgánicos.

44

Caída residuos

Acumulación

Descomposición

Mineralización

Insumos nutrimentos para nutrición mineral

Ciclaje nutrimentos

Humificación

Insumo de energía para fauna y microflora

Consumo mat. org.

Insumo de materia para mat. org. suelo

Estructuración y CIC

Nutrición árboles Figura 1. Esquema simplificado del reciclaje de residuos orgánicos de plantaciones y bosques (adaptado de Bernhard y Loumeto 2002).

2.1. Producción de biomasa Factores que la determinan: Los estudios de producción de biomasa son importantes para predecir la productividad, la dinámica de los nutrimentos y la determinación de la edad de rotación de plantaciones forestales; en este sentido, son esenciales para el manejo eficiente y sostenible de las mismas. La cantidad total de biomasa producida por un árbol o un bosque, corresponde a la suma de su producción de hojas, ramas, tronco, raíces, y en menor escala de flores, frutos y otras estructuras. Haggar y Ewel (1994) mencionan que en el bosque húmedo tropical los árboles de especies dicotiledóneas tienden a presentar muchos meristemos (elevada diferenciación y poca elongación) y son relativamente pequeños (al presentar menos crecimiento ortotrópico), a menudo tienen hojas dispuestas en posición horizontal y una corona abierta, mientras que los árboles de especies monocotiledóneas perennes se caracterizan por tener un solo meristemo (mayor elongación que diferenciación), una capacidad de crecimiento secundario restringida y hojas grandes, arqueadas o dispuestas en posición vertical, factores que afectan su producción de biomasa al determinar principalmente la altura del tronco. Métodos de medición: Existen varios métodos para estimar la biomasa total, encontrándose que cuando esta se estima midiendo el promedio de biomasa por árbol, los valores que se obtienen pueden ser un 27 % menor que cuando la determinación se hace a través de un muestreo estratificado, es decir, estimando la biomasa por promedio ponderado en función del tamaño de las clases diamétricas del bosque o plantación (Kaul et al. 1979). En la fase inicial del crecimiento de los árboles, los pesos de materia seca de los tallos y las copas son equivalentes, mientras que con el desarrollo del árbol, el aumento en materia seca del tronco crece en forma exponencial y el de la copa sigue el mismo comportamiento de crecimiento inicial (Haag 1983). Debido a que es en la

45 copa donde se encuentran la mayoría de los minerales que posteriormente se consideran en el reciclaje, varios autores recomiendan limitar los turnos de plantación, para evitar así la exportación de nutrimentos y el deterioro nutricional del ecosistema y reducir el costo de reposición de nutrimentos a través de la aplicación de fertilizantes. Es común encontrar información referente a la adición de biomasa aérea, sin considerar la biomasa radical, sobre todo en los trabajos relacionados con las curvas de absorción de nutrimentos, donde es imperativa su medición (Figura 2). Hojas Ramitas Total

160

Biomasa (kg/árbol)

140

Ramas Tallos

120 100 80 60 40 20 0 0

2

4 Edad (años)

6

8

Figura 2. Efecto de la edad sobre la producción de biomasa en árboles de jaúl (Alnus acuminata) en Andisoles de Costa Rica (tomado de Segura et al. 2006).

Biomasa en diferentes ecosistemas: Bruijnzeel (1991) considera importante distinguir entre los bosques primarios y bosques secundarios en etapas de sucesión avanzado (los cuales tienden a alcanzar un estado de equilibrio dinámico) y las plantaciones forestales y bosques secundarios en sus primeras etapas de sucesión (los que generalmente representan ecosistemas con un requerimiento de nutrimentos muy activo). En el primer tipo de bosques, la absorción de nutrimentos para producir una cierta cantidad de biomasa depende casi exclusivamente del reciclaje de nutrimentos liberados por descomposición de residuos y vía adiciones húmedas (agua de lluvia) y secas (polvo). En plantaciones y bosques secundarios en etapas de sucesión tempranas, el rápido crecimiento de los árboles requiere de un fuerte proceso de absorción de nutrimentos en períodos de tiempo cortos, el cual excede en mucho la cantidad de nutrimentos producto de la descomposición de residuos o de su lavado de la biomasa, en particular durante los primeros diez años de crecimiento. Davidson et al. (1998) mencionan que las especies arbóreas de etapas de sucesión temprana tienen una mayor concentración foliar de nutrimentos que las especies de etapas de sucesión tardías, hecho que se relaciona con su enorme velocidad de crecimiento, cobertura del suelo y reducción de pérdida de nutrimentos por erosión y lavado. A su vez, Gonçalves et al. (2005) documentan que especies como Swietenia macrophylla (de sucesión media) y Dipteryx odorata (de sucesión tardía), presentan diferentes mecanismos de adaptación a la sombra provocada por otras especies arbóreas, incluyendo cambios en la forma de acumular nutrimentos en el tejido foliar (Cuadro 1).

46 Cuadro 1. Contenido foliar de nutrimentos de Swietenia macrophylla y Dipteryx odorata a la sombra y a pleno sol (adaptado de Gonçalves et al. (2005). Swietenia macrophylla Dipteryx odorata (sucesión media) (sucesión tardía) A la sombra A pleno sol A la sombra A pleno sol N (g kg-1) 15.9Bb 18.1Aa 20.0Aa 18.8Aa P (g kg-1) 1.9Aa 1.8 Aa 1.7Ab 1.5Ab K (g kg-1) 3.7Ba 5.5 Aa 4.1Ba 6.5Aa Ca (g kg-1) 7.6Aa 7.9 Aa 3.4Ab 3.2Ab Mg (g kg-1) 1.3Aa 1.1 Aa 0.7Bb 1.2Aa Fe (mg kg-1) 176Ba 328 Aa 192Aa 207Ab Zn (mg kg-1) 15Ab 16Ab 22Aa 19Aa Cu (mg kg-1) 7.4Aa 6 Aa 4Ab 5Aa Mn (mg kg-1) 16Bb 23Ab 77Ba 174Aa * Valores promedio de 6 repeticiones seguidos por letras mayúsculas en las filas y minúsculas en las columnas no difieren a P < 0.05 empleando la prueba de Tukey. Nutrimento

Szott, Palm y Buresh (1999) mencionan que la acumulación de biomasa en bosques tropicales secundarios es esencialmente lineal durante los primeros 10 años de crecimiento y del orden de 4-15 t ha-1 año-1 en regiones húmedas, mientras que solo alcanza entre 1-8 t ha-1 año-1 en regiones más secas, debido a la limitación de humedad. Los mismos autores mencionan que en las primeras etapas de sucesión, las plantas herbáceas normalmente alcanzan tasas de fotosíntesis altas, incrementos rápidos de área y biomasa foliar y concentraciones de nutrimentos mayores que las de bosques secundarios de mayor edad, por lo que en la etapa de establecimiento del bosque ocurre una alta demanda de nutrimentos, una elevada producción de residuos y el establecimiento rápido de la cobertura del suelo, con una reducción neta del lavado y erosión de nutrimentos y una conversión de formas menos solubles a disponibles de P y K. Una vez establecido el bosque, cuando cierra el dosel, se inicia la redistribución interna de nutrimentos dentro de los individuos del mismo y este mecanismo es más importante que la absorción de nutrimentos del suelo, decreciendo la velocidad de acumulación de nutrimentos en la biomasa. Datos de Montagnini (2002), muestran que el incremento anual de biomasa de madera (tronco) de especies de hoja ancha en plantación oscilan entre 1 y 28 t ha-1año-1; la productividad de plantaciones forestales de rotaciones cortas y medias varía entre 1-2 a 25-30 m3 ha-1 año-1 (Nambiar 1998). Para especies de crecimiento rápido como Gmelina arborea y Eucalyptus saligna, varía entre 10-20 y 8-28 t ha-1 año-1, respectivamente y en otras especies de un crecimiento relativamente menor como Swietenia spp. y Tectona grandis entre 1-4 y 3-12 t ha-1 año-1, respectivamente. En el Cuadro 2, se observa la producción de biomasa aérea de cuatro especies nativas de Costa Rica. Cuadro 2. Promedio de biomasa aérea e incrementos anuales de cuatro especies nativas en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini 2002).

Especie

Biomasa aérea viva (t ha-1)

Tronco Ramas Stryphnodendron microstachyum 35.2a 15.2a Vochysia ferruginea 24.8b 14.2a Vochysia guatemalensis 41.8a 6.5b Hyeronima alchorneoides 26.2a 12.2a

Hojas 4.3a 5.9a 7.2a 5.4a

Total 54.8a 44.9b 55.5a 43.8b

Incremento medio anual (t ha-1 ) Tronco Total 8.8a 13.7a 6.2b 11.2b 10.4a 13.9a 6.5b 12.0b

47

2.2. Nutrimentos asociados a la biomasa aérea Efecto del tipo de bosque: La cantidad de nutrimentos asociada a la parte aérea del bosque depende, entre otros factores, de la edad y la composición florística del bosque, la región bioclimática en que se desarrolla y la fertilidad natural del ecosistema. La biomasa y el total de nutrimentos acumulados en el bosque aumentan con la edad del mismo hasta que este alcanza su madurez (Cuadro 3). Los datos de trabajos pioneros sobre el tema (Nye y Greenland 1960) permiten concluir que para las condiciones de los bosques estudiados en África, la proporción relativa de elementos asociados a la biomasa es muy variable siendo el Ca, K y N los elementos más abundantes, con contenidos de P muy inferiores a los de los elementos mencionados. El bajo contenido de P en plantas, se asocia con el bajo contenido del elemento en la corteza terrestre desde el inicio de la formación del planeta (Schlesinger 1997). Cuadro 3. Nutrimentos almacenados en la biomasa de diferentes tipos de bosques tropicales en África (adaptado de Nye y Greenland 1960). País

Lluvia (mm año-1)

Edad (años)

Gana Congo Congo

1651 1854 1854

40 18 5

Congo Gana Nigeria Congo

1270 1524 1829 1778

nd 20 6 2

Rodesia Gana

1270 952

n.d. 10

Biomasa Nutrimentos almacenados (kg ha-1) -1 (t ha ) N P K Ca Bosque lluviosos siempre verde 336 1830 125 819 2524 146 559 73 404 561 87 391 24 344 392 Bosque lluvioso semi caducifolio 332 1235 123 953 2117 123 572 39 409 523 47 310 27 174 230 40 327 22 448 100 Bosque seco 150 nd 50 171 393 58 281 28 278 441

Mg 346

325 213 147 141 101 104

Efecto de la especie arbórea: La cantidad de nutrimentos asociada a cada componente de la biomasa total también depende de la especie arbórea de que se trate, de manera que los contenidos en Eucalyptus globulus son mayores que los mencionados para otras especies arbóreas en la India (Totey 1992), citadas en el Cuadro 4. También puede observarse que los elementos que requieren más las especies arbóreas comparadas en la India son el N y el Ca, así como que la mayoría de los nutrimentos se acumulan en el tronco de las mismas (Grimm y Fassbender 1981a, b, Totey 1992) y en el caso de la teca y los eucaliptos en mucho mayor cantidad en la corteza del tronco. En la situación de Costa Rica, las especies comparadas absorben más N y K que cualquiera de los otros elementos estudiados y la mayoría de los elementos tiende a acumularse en mayor proporción en el tronco, probablemente debido a que los suelos en este sitio son más ricos en estos elementos que los que se encuentran en África (Stanley y Montagnini 1999). La liberación de nutrimentos al suelo, asociada al bosque tropical húmedo, puede observarse en el Cuadro 5, en el cual se nota que la cantidad de biomasa aérea total promedio de este tipo de ecosistema es de 6.2 t ha-1 año-1, con contenidos de N > Ca > Mg > K > P y una enorme variación en los contenidos de Ca y Mg, lo que se asocia a diferencias de material parental y procesos de formación de suelo de los sitios; debido a

48 la ya mencionada menor concentración de P en la biomasa, la cantidad de este elemento que se recicla también es inferior a las de otros elementos (Cuevas y Medina 1986). Cuadro 4. Nutrimentos asociados a la biomasa total y a sus componentes en algunas especies forestales en la India (adaptado de Totey 1992) y Costa Rica (adaptado de Stanley y Montagnini 1999). Especie forestal, lugar y edad de la plantación Eucalyptus globulus Nilgiris (11 años) 153 t ha-1 biomasa

Acacia auriculiformis Bihar (9 años) 38 t ha-1 biomasa

Tectona grandis Dehra Dun (38 años) 94 t ha-1 biomasa

Gmelina arborea Tripura (20 años) 135 t ha-1 biomasa

Pinus patula Darjeelig (12 años) 108 t ha-1 biomasa

Pithecellobium elegans La Selva, (3.5 años) 33.2 t ha-1 biomasa Hyeronima alchorneoides La Selva (3.5 años) 35.9 t ha-1 biomasa Vochysia ferruginea La Selva (3.5 años) 31.1 t ha-1 biomasa

Genipa americana La Selva (3.5 años) 18.2 t ha-1 biomasa

Nutrimento

Contenido total (kg ha-1 )

N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg N P K Ca Mg

1042 53 227 1044 116 185 6 76 151 68 370 108 331 973 128 350 58 486 658 91 303 29 178 151 85 241 48 237 68 38 159 38 126 100 22 129 35 124 74 23 107 23 109 58 24

Nutrimento retenido y su distribución en el árbol (%) Follaje Corteza Tronco Ramas 13 13 61 13 13 12 64 11 20 22 40 18 9 65 8 18 10 39 39 12 23 14 16 47 39 9 18 34 28 12 10 50 12 17 21 50 8 6 34 52 24 14 39 23 6 7 69 18 9 20 34 37 10 44 18 28 8 17 49 26 18 17 37 28 10 9 69 12 5 10 66 19 10 28 41 21 11 19 44 26 46 9 26 19 51 5 20 24 33 14 34 19 21 14 32 33 12 12 50 26 16 nd 74 10 5 nd 82 13 5 nd 79 16 8 nd 76 16 10 nd 76 13 40 nd 40 20 16 nd 63 21 18 nd 50 32 22 nd 62 16 35 nd 42 23 50 nd 32 18 15 nd 65 20 17 nd 52 31 36 nd 43 21 27 nd 52 21 23 nd 46 31 15 nd 62 23 21 nd 41 38 11 nd 51 38 17 nd 48 35

49 Cuadro 5. Producción de residuos y concentración de nutrimentos en diferentes bosque tropicales húmedos (tomado de Cuevas y Medina 1986). Localidad

N

Biomasa (t ha-1 año-1)

P K Ca (% en base a peso seco)

Mg

África Banco I, Costa de Marfil Banco II, Costa de Marfil Yapo I, Costa de Marfil Yapo II, Costa de Marfil

8.2 7.4 7.1 6.2

1,54 1,80 1,40 1,39

0,07 0,16 0,05 0,05

0,22 0,91 0,28 0,49

0,56 0,95 1,32 1,36

0,46 0,41 0,29 0,32

0,03 0,03 0,01 0,01 0,04

0,37 0,26 0,23 0,45 0,16

0,70 2,44 0,88 0,15 3,18

0,22 0,20 0,16 0,11 0,33

0,04 0,04 0,03 0,03 0,05 0.02

0,23 0,16 0,20 0,24 0,21 0,47

1,08 0,91 0,20 0,17 0,17 0,74

0, .6 0,22 0, 20 0,07 0,31 0,25

Asia Bosque Pasoh Bosque Sarawak, Malu Keranga, Malu Dipterocarpus, Malu Bosque, Malu

6.4 6.6 5.6 5.4 7.3

1,16 0,90 0,57 0,95 1,17 América

Bosque húmedo tropical, Colombia Mora excelsa, Trinidad Tierra Firme, Manaus Tierra Firme, Venezuela Caatinga Alta, Venezuela Bana, Venezuela

6.6 6.9 6.0 7.6 4.0 2.1

1,28 0,95 1,55 1.63 0,70 0,58

Eficiencia de uso de nutrimentos: La habilidad de un árbol para producir biomasa con pocos nutrimentos, es una característica importante a utilizar cuando se escogen especies para suelos degradados y pobres en nutrimentos; bajo tales condiciones, la fertilidad del suelo es una limitante frecuente para lograr la restauración del bosque o el establecimiento de una plantación. Para estudiar los procesos de acumulación y distribución de biomasa, se dispone del análisis de crecimiento vegetal mediante índices de eficiencia fisiológica, tales como la tasa de asimilación neta (TAN), la tasa absoluta de crecimiento (TAC), la tasa relativa de crecimiento (TRC), el índice de área foliar (IAF), el incremento medio anual (IMA), el incremento corriente anual (ICA), la eficiencia en el uso de los nutrimentos (EUN) y el índice de reciclaje de nutrimentos (IRN). La EUN, es un indicador de como un determinado elemento puede facilitar la productividad y es útil tanto a nivel de hoja como de comunidad de individuos que se define como la cantidad de biomasa producida por unidad de nutrimento absorbido. Para mejorar la EUN de una especie arbórea en particular, pueden utilizarse diferentes mecanismos, entre ellos el mejoramiento genético para obtener materiales con mejor producción fotosintética, o lograr arreglos de plantación que permitan maximizar la mayor cantidad de absorción de nutrimentos y producción de biomasa (Ewel y Hiremath 1998). Al comparar la EUN en plantaciones de especies arbóreas solas y combinadas, Hiremath, Ewell y Cole (2000) y Hiremath y Ewell (2001) encontraron que a nivel de ecosistema, la EUN no es constante y que puede encontrarse desviaciones importantes del promedio debido a variables ambientales que determinan, sobre todo, la disponibilidad de nutrimentos; los autores encontraron que en plantaciones en monocultivo la EUN sigue el orden Hyeronima > Cedrela > Cordia, pero cuando se incluyeron heliconias y palmas al policultivo, la EUN siguió el orden Cedrela > Cordia

50 > Hyeronima, por lo que no se puede asumir que el cálculo de esta variable en monocultivo tenga implicaciones para el ecosistema de policultivo. En la mayoría de los ecosistemas forestales, la EUN para N, K, Ca y Mg es casi la misma; una EUN alta ocurre en bosques tropicales en los cuales el contenido natural de P es bajo y se asocia con la presencia de micorrizas adaptadas a las especies que crecen en este tipo de ambiente. Sin embargo, especies como Bombax macrophyllum y Plathymenia foliolosa (Cuadro 6), que presentan valores de la EUN elevados para la mayoría de los elementos, son excepciones y se consideran como aptas para restaurar sistemas degradados (Montagnini y Jordan 2002). Cuadro 6. Eficiencia en el uso de nutrimentos (EUN) (mega gramos de incremento de biomasa kg-1 nutrimento en la hojarasca) para especies de plantaciones en Brasil y en Costa Rica (tomado de Montagnini y Jordan 2002). Localidad/especie Porto Seguro, Bahía, Brasil Bombax macrophyllum Buchenavia grandis Caesalpinea echinata Centrolobium robustum Escheweilera ovata Hymenaea aurea Lecythis pisonis Platimenia foliolosa Est. Biol. La Selva, Costa Rica Hyeronima alchorneoides Strypnodendrum microstachyum Vochysia ferruginea Vochysia guatemalensis Ámbito variación

N 0.36 0.05 0.04 0.05 0.12 0.06 0.12 0.08 N 0.09 0.08 0.08 0.16 0.05-0.36

Ca 0.20 0.04 0.03 0.05 0.10 0.09 0.11 0.34 Ca 0.03 0.06 0.03 0.05 0.03-0.20

Nutrimento Mg K 0.88 20.70 0.38 0.68 0.54 0.78 0.37 0.87 0.44 0.96 0.45 0.64 0.89 1.58 7.00 3.51 Mg K 0.15 0.22 0.35 0.63 0.26 0.38 0.29 0.84 0.15-7.00 0.22-20.70

P 20.70 1.70 1.81 1.74 5.73 1.91 3.56 4.66 P 0.45 0.53 0.56 1.07 0.45-20.70

Algunas especies deciduas como la teca son muy eficientes en conservar nutrimentos y en retornar pocas cantidades al suelo. Por el contrario, especies siempre verdes de crecimiento rápido como los pinos y los eucaliptos, tienen una conservación de nutrimentos pobre y retornan al suelo vía follaje la mayor parte del N y del P. En el caso de los eucaliptos, la baja conservación y la elevada tasa de uso de nutrimentos conllevan a una alta tasa de salida de nutrimentos, la cual se incrementa por el lavado de los mismos, en particular en suelos arenosos (Samra y Riazada 2002). Índice de reciclaje de nutrimentos: Es importante considerar la relación entre la habilidad de reciclar nutrimentos de una especie y su impacto a corto y mediano plazo en la restauración de nutrimentos en el suelo. El Índice de Reciclaje de Nutrimentos (IRN), definido como el inverso del EUN, representa la cantidad de nutrimentos en los residuos depositados durante un año/producción de biomasa del mismo año. La escogencia de especies en plantaciones forestales puede hacerse en función de la eficiencia en el uso de nutrimentos y en su capacidad de reciclaje, de manera que sean altamente productivas y también ayuden a restaurar los ecosistemas degradados (Samra y Riazada 2002). Translocación (resorción) de nutrimentos dentro de la biomasa: Antes de que los residuos provenientes de los árboles lleguen al suelo, los árboles tienen un mecanismo de translocación de nutrimentos que causa una disminución de los mismos en algunos

51 tejidos (p.e. hojas) y su acumulación en otros (p.e. madera); en el caso de la teca, Karmacharya y Singh (1992) documentan la translocación de nutrimentos entre tejidos reproductivos, mencionando que el 90 % de los nutrimentos del pedúnculo floral se reabsorben en las semillas. Algunos nutrimentos como N y P se translocan hacia los tejidos leñosos antes de la senescencia en especies deciduas, mientras que este mecanismo de conservación es menos eficiente en especies siempre verdes. En especies deciduas, la producción de follaje nuevo cada año hace necesario que en los árboles se transloquen los nutrimentos hacia las hojas, ya que la absorción de los mismos desde el suelo requiere mucha más energía (Samra y Riazada 2002). En general, las variaciones mensuales en el tejido foliar de N, P y K son mayores que las de Ca y Mg, fenómeno asociado a pérdidas por lavado y translocación de los primeros elementos mencionados. Las hojas con metabolismo activo mueven nutrimentos hasta un máximo en su madurez; a partir de entonces, dependiendo de la forma de crecimiento y del tamaño del árbol (asociado a su edad) y de las características del sitio, el contenido foliar de nutrimentos decrece hasta un valor mínimo por el fenómeno de translocación y como resultado de la senescencia (Sharma y Pande 1989). Este fenómeno se presenta en regiones templadas antes de que las hojas caigan en el otoño, y de manera similar en regiones tropicales con una época seca marcada, causal de la caída de las hojas como mecanismo de defensa a la sequía en especies caducifolias. Aunque la literatura sobre este tema no es muy amplia, Killengbeck (1996) menciona los fenómenos conocidos como “resorción potencial” (cantidad mínima de nutrimentos encontrados en hojas secas) y “eficiencia de resorción” (la relación porcentual entre el contenido de un elemento en hojas verdes y secas), conceptos empleados para estudiar la adaptación genética de las especies arbóreas y que demuestra que el N y el P pueden trasladarse en cantidades importantes de los tejidos viejos a los jóvenes antes de su caída; por ejemplo, Jha (1999) menciona valores de translocación del 45.6 % de N y del 27.5 % de P en bosques naturales de teca en Tarai, India. Desde el punto de vista de los conceptos que se discutirán a continuación, esto es relevante ya que se considera que aproximadamente el 70% de los residuos que llegan al suelo son hojas senescentes. Lavado de nutrimentos de la biomasa aérea y adición de nutrimentos en agua de lluvia: El cálculo de la cantidad de nutrimentos que se adicionan por caída de lluvia al ecosistema presenta un sin número de problemas, por lo que la información disponible es solamente indicativa de la realidad. Según Bruijnzeel (1991), algunos de los problemas a resolver con relación al tema son: 1) la reprentabilidad de las estaciones de muestreo de los diferentes ecosistemas, 2) la uniformización de las metodologías de análisis de las muestras y 3) la descripción del protocolo de muestreo (de manera que se consideren aspectos como frecuencia de observación, contaminación de las muestras, etc.). En general, el agua de lluvia contiene una pequeña cantidad de nutrimentos, la cual se considera como una entrada de los mismos al ecosistema en forma directa. Además, aunque en pequeñas cantidades, algunos nutrimentos como el N y P pueden perderse de la biomasa aérea vía lavado por efecto de las lluvias y entran en el proceso de descomposición de los residuos del bosque en forma indirecta; en el caso del K las pérdidas por lavado pueden ser considerables y las de Ca, constituyente estructural de

52 los tejidos, suelen ser mínimas (Sharma y Pande 1989). El agua de lluvia en regiones cercanas al mar contiene cantidades apreciables de sales en suspensión y disueltas (Na, Mg, Cl y SO4), en áreas cercanas a regiones desérticas o semidesérticas se deposita principalmente Ca (proveniente de partículas del suelo en suspensión), así como que el agua lluvia de regiones cercanas a centros industriales y con fuerte actividad volcánica pueden ser ácidas y tener niveles más altos de SO4 y NO3 (Rodríguez et al. 1995; Schlesinger 1997). La cantidad de nutrimentos que entra al sistema por precipitación se calcula multiplicando el total caído durante un período dado por las concentraciones de cada nutrimento; algunos valores de deposición de nutrimentos en agua de lluvia en bosques lluviosos neotropicales recopilados por Montagnini y Jordan (2002) se incluyen en el Cuadro 7. Cuadro 7. Nutrimentos adicionados por la precipitación en varios bosques lluviosos neotropicales (tomado de Montagnini y Jordan 2002). Localidad Panamá Puerto Rico Venezuela, bajura Venezuela, montano Brasil

N nd 14.0 21.0 9.9 10.0

Nutrimento P 1.0 nd nd 1.1 0.3

(kg ha-1 año-1) K Ca 9.5 29.3 nd 34.0 24.0 28.0 2.6 5.6 nd 3.7

Mg 4.9 26.0 3.0 5.2 3.0

Bajo condiciones de bosque tropical, el agua de lluvia sufre cambios importantes desde su estado natural de entrada, hasta que sale del ecosistema (McColl 1970; Grim y Fassbender 1981a, b; Hiremath, Ewel y Cifuentes 1997; Cleveland et al. 2004; Jiménez, Calvo y Arias 2006). En un estudio realizado en La Selva, Costa Rica, McColl (1970), encontró que el pH del agua de lluvia (5.8) decreció al pasar por el tallo de los árboles (pH 3.5-4.1), aumentó en la solución de los residuos sobre el suelo (pH 6.0) y la solución del suelo (pH 5.9) y aún más en el agua de los drenajes naturales del sitio (pH 6.5-7.5). Grim y Fassbender (1981a,b), encontraron un resultado similar en un bosque Montano de Venezuela, donde notaron que el rápido movimiento de nutrimentos por el follaje decrecía al llegar al suelo. Hiremath, Ewel y Cifuentes (1997) en el bosque tropical pluvial, encontraron que la forma y el tamaño de la copa de los diferentes árboles determina en algún grado la cantidad de lluvia que baja por sus tallos; en este caso, Hyeronima alchorneoides capta un volumen de agua de lluvia mayor que Cedrela odorata, Cordia alliodora y Euterpe oleracea, debido a su copa más densa y su mayor masa foliar. Para las mismas especies, también se encontró que la cantidad de P que se pierde por lavado es mayor que la de NH4 y en mucho menor escala se pierde NO3 y que la cantidad de nutrimentos cedidos a través de la escorrentía de fuste pueden llegar a representar entre un 4 y un 10 % de las pérdidas sufridas por otras vías (p.e. la hojarasca). Mayor información sobre el tema puede encontrarse en el trabajo de Cavalier y Vargas (2002). La cantidad de materia orgánica disuelta (MOD) en agua de lluvia puede mover nutrimentos tanto dentro como entre ecosistemas; por ejemplo, la MOD remueve nutrimentos de la copa de los árboles o de los residuos sobre el suelo y transloca compuestos de carbón reducidos y ricos en energía desde la superficie hasta los horizontes inferiores de suelo en ecosistemas terrestres y aún hasta ecosistemas

53 acuáticos (Cleveland et al. 2004). De esta manera se pierden cantidades importantes de P, lo que causa un efecto negativo sobre la mineralización de los residuos provenientes del bosque tropical (Cleveland et al. 2002).

3. Los residuos y su efecto sobre el reciclaje de nutrimentos 3.1. Deposición de residuos La adición de residuos del bosque tropical húmedo aporta una gran cantidad de nutrimentos, los cuales pueden ser utilizados por los individuos del bosque a través del proceso de reciclaje natural, que consiste en su caída y descomposición. El reciclaje de nutrimentos ocurre principalmente a través de la adición y descomposición de residuos, excepto por el K en el bosque lluvioso que además se libera del tejido foliar por acción del agua de la lluvia. Además de las prácticas silviculturales que se practiquen en un bosque o plantación forestal, la cantidad de nutrimentos reciclados por este mecanismo, depende de la edad del bosque, del tipo de bosque, de la época del año, ocurrencia de fenómenos atmosféricos devastadores (p.e. huracanes) y de la fertilidad natural del suelo, entre otros factores. El reciclaje de nutrimentos es de especial importancia en bosques secundarios en sistemas distróficos, en los cuales la poca cantidad de nutrimentos disponible determina, en parte, la duración de las etapas de sucesión. Jordan (1985) estudia el fenómeno bajo la nomenclatura de “sistema de tumba y mulch” para referirse a la situación en que los residuos no se queman sino que se descomponen en forma natural, actuando como un fertilizante de descomposición lenta. Las concentraciones de Ca y N en todos los residuos, normalmente son más elevadas que las de K, Mg y P, mayores en los residuos de hojas que en los de ramas y, en general, mayores en las especies caducifolias (p.e. teca) que en las siempre verdes (p.e. pinos y eucaliptos). La concentración de nutrimentos en los residuos de hojas correlaciona en forma negativa con la magnitud de su caída y con aumentos en la biomasa; la caída de hojas aumenta hasta el cierre de copa de la plantación y después es proporcional a la productividad primaria neta, para decrecer en la fase de crecimiento lento de los árboles (Sharma y Pande 1989). Efecto del tipo de suelo: Una gran cantidad de los nutrimentos en bosques naturales y en plantaciones forestales se encuentra almacenada en la biomasa aérea o en los residuos que caen al suelo proveniente del follaje (Cuadro 8), particularmente en ecosistemas distróficos. En el bosque sobre suelos distróficos, las cantidades de K y P acumulados en la vegetación son mayores que los encontrados en el suelo tanto en forma soluble como total; el contenido tiende a ser similar en la biomasa que en el suelo, mientras que los contenidos de Ca y Mg son mayores en el suelo (Sarmiento 1984). Sin embargo, la contribución relativa de los diferentes compartimientos de nutrimentos en el ecosistema depende del tipo de suelo y se ha demostrado que la mayoría de los mismos se encuentran en el suelo, en particular en ecosistemas eutróficos (Grimm y Fassbender 1981a, b; Graff 1982; Bruijnzeel 1991).

54 Cuadro 8. Nutrimentos acumulados (kg/ha) en los diferentes compartimentos del sistema suelo-bosque en Kabo, Surinam (tomado de Graff 1982). Compartimiento

Biomasa -1

t ha

N

P

K

kg ha

Ca

Mg

-1

Hojas 16.5 217 13 164 86 27 Ramas 117.9 450 38 394 848 75 Tallos 280.4g 811 51 712 1716 139 Raíces 65.3 561 37 246 272 50 Total biomasa 480.1 2039 139 1516 2922 291 Mantillo grueso a 22.6 82 4 13 99 12 Mantillo fino 12.2 149 5 30 112 18 Suelo (0-50 cm) 79.8e 3861b 13c 66d 126d 40d Suelo (50-170 cm) 49.5e 4008b 7c 47d 47d 43d f Total del ecosistema 644.2 10139 169 1672 3306 404 a Incluye el material muerto en pié; b Nitrógeno total; c P disponible en Bray 1; d Intercambiable; e Materia orgánica del suelo; f Subestimado; g Volumen de tronco calculado a una densidad de madera de 0.75 g cm-3.

Al contrario de lo que se pensaba hace algunos años de que la mayoría de los nutrimentos en el bosque de la amazonía se encontraba asociado a la biomasa aérea, estudios recientes sugieren que los nutrimentos asociados a los residuos representan una fracción importante del reservorio de nutrimentos para las plantas. Esto es particularmente cierto en suelos muy meteorizados y/o degradados, en los cuales la contribución de nutrimentos por parte del material parental es mínima y la adición de nutrimentos por el viento y la lluvia apenas si compensa las pérdidas por lavado. Estudios en plantaciones tropicales muestran que la adición de residuos al suelo oscila entre 5 y 20 t ha-1 año-1 y que el contenido de nutrimentos en los residuos representa el 50% del total de nutrimentos asociados a la biomasa aérea, 40-45% del N, 54% del K, 56% del Mg y 28% del P (Montagnini 2002). Bruijnzell (1991) demuestra que al separar ecosistemas forestales (sub)tropicales tanto de bajura como de altura, de acuerdo a su fertilidad natural en: 1) suelos de fertilidad muy baja (Espodosoles, Psaments, Histosoles, suelos líticos y pedregosos), de otros con fertilidad moderada a baja (Oxisoles y Ultisoles) y de los que tienen fertilidad moderada (Inceptisoles) y moderada a alta (Alfisoles, Vertisoles y Rendolls), pueden determinarse diferencias importantes en el reciclaje de nutrimentos. En los suelos de fertilidad muy baja, ocurren pérdidas ligeras de Ca, Mg y K. En los Oxisoles y Ultisoles, las pérdidas son un tanto mayores, excepto la de K que es mucho mayor. En los Inceptisoles las pérdidas de nutrimentos del ecosistema son aún mayores que en el ecosistema dominado por Oxisoles y Ultisoles y en los Vertisoles y Mollisoles ocurre la mayor pérdida de Ca y Mg, sin que se pierda nada de K. En todos los bosques estudiados se presentó una acumulación neta de P en el suelo, el cual se encuentra asociado a las fracciones orgánicas y su contenido de aluminosilicatos. Según mencionan Zöttl y Tschinkel (1971), el concepto de que “el bosque mejora el suelo” no puede generalizarse, por cuanto la materia orgánica agregada al suelo por los árboles incluye los nutrimentos que el mismo bosque tomó del suelo con anterioridad, excepción del posible N fijado por asocio con bacterias libres o simbióticas. En este sentido, lo que el bosque hace es convertir formas menos disponibles de nutrimentos, a formas más disponibles.

55

Efecto de la fenología y la silvicultura: Los cambios fenológicos que sufre el árbol durante su período anual de crecimiento, también hacen que la composición de los residuos que se adicionan sea diferente, según sea que se depositen hojas, ramas, flores o frutos. En el caso de bosques naturales caducifolios, al inicio de la época seca ocurre un pico de caída de hojas, el cual es similar al que ocurre en plantaciones forestales después de la poda de formación o como producto de los raleos, por lo que no debe asumirse que la adición de residuos o su descomposición sea constante en el tiempo (Figura 3).

Figura 3. Residuos por caída de hojas en plantaciones de teca (Tectona grandis) durante la época la época seca (izquierda) y de ramas y hojas por raleo fitosanitario en plantaciones de jaúl (Alnus acuminata) en Costa Rica (derecha).

Algunos estudios indican que conforme aumenta la edad de las plantaciones se eleva la cantidad de residuos en forma lineal, de manera similar a la acumulación de nutrimentos que se observan en la curvas de absorción, notándose una reducción en ambos valores cuando los árboles alcanzan su crecimiento máximo a los 8-10 años de edad (Cuadro 9). Cuadro 9. Cantidad de biomasa depositada sobre el suelo en plantaciones de Alnus nepalensis y Pinus patula en regiones tropicales (tomado de Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Especie Alnus nepalensis Alnus nepalensis Alnus nepalensis Alnus nepalensis Alnus nepalensis Pinus patula Pinus patula Pinus patula Pinus patula

País India India India India India Swazilandia Tanzania India Sud África

Edad (años) 7 17 30 46 56 11-15 10-30 12-34 44

Masa (t ha-1) 13-15 17-21 17-21 22-26 28-33 51-156 25-35 21-70 217

La densidad de plantación también juega un papel importante en la cantidad de residuos que se depositan sobre el suelo. En general, a mayor densidad, mayor es la cantidad de residuos debido a una mayor de producción de biomasa y a la competencia intra específica por espacio entre individuos. Sin embargo, esta variable depende de la especie y mientras aumenta con la densidad en el caso Tectona grandis, no varia en el caso de

56 Shorea robusta y disminuye en el caso de plantaciones jóvenes de Eucalyptus camaldulensis y Pinus roxburghii (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Efecto de la especie: Una buena cantidad de los residuos que caen al suelo, especialmente en rodales de coníferas en regiones tropicales de montaña, se acumulan o inmovilizan en esta fracción. La cantidad de residuos (hojarasca) acumulados en el suelo en plantaciones de coníferas entre 9 y 12 años en el altiplano de Popayán, Colombia, mostró valores mayores para Pinus kesiya (3352 kg ha-1), que Pinus patula (2090 kg ha1 ), que Pinus oocarpa (1888 kg ha-1) y que Cupressus lusitanica (1590 kg ha-1), por lo que se puede asumir que P. kesiya es más eficiente en extraer y reciclar nutrimentos del suelo que las otras especies comparadas; además, el hecho de que el ciprés funciona con endomicorrizas, al contrario de los pinos que forman asociaciones con ectomicorrizas, puede explicar en parte la menor tasa de mineralización de materia orgánica y nutrimentos en el sistema de ciprés (Cannon 1983). Akinnifesi, Tian y Kang (2002) mencionan que el ámbito de producción anual de residuos de una plantación varía entre sitios y entre especies. En Ibadan, Nigeria, plantaciones de 10 años de Cordia alliodora, Gmelina arborea, Irvingia gabonensis, Leucaena leucocephala y Pterocarpus soyauxii depositaron residuos en el rango de 4.6 a 9.7 t ha-1 y Pinus caribaea de 7-10 años de edad en promedio depositaron 5.9 t ha-1. La deposición de residuos en especies de crecimiento rápido como la de Eucalyptus terricormis, Eucalyptus globulus y Pinus patula normalmente excede las 2 t ha-1, en particular durante los estados juveniles de crecimiento. Valores excepcionalmente altos (8.7-29.6 t ha-1) se reportan para especies como Casuarina equisetifolia en plantaciones de diferente edad en India, creciendo bajo condiciones óptimas de suelo y 2000 mm de precipitación. 3.2. Acumulación de residuos sobre el suelo Por lo general, los nutrimentos en los bosques tropicales de zonas bajas (alta temperatura y humedad relativa) son rápida y eficientemente reciclados, por lo que tienen un tiempo de residencia corto en el sistema (Montagnini 2002). Según Bernhard y Loumeto (2002), la acumulación de residuos sobre el suelo en plantaciones forestales se puede emplear como un indicador del sistema de deposición y del funcionamiento de la plantación. Bajo condiciones de África, cuando se consideran las variaciones climáticas del continente, no se encuentran diferencias significativas entre la acumulación de residuos provenientes de plantaciones o de bosques nativos. El mismo autor menciona que en el trópico húmedo la cantidad de residuos proveniente de especies fijadoras de N o de crecimiento rápido, es igual a la producida por los bosques naturales. En regiones secas, la acumulación de residuos depende significativamente de la duración de la estación seca debido a la poca producción de los mismos y a su acumulación reducida durante la estación lluviosa, causada por su rápida descomposición. En general, la cantidad de residuos producidos en plantaciones de crecimiento rápido es mayor que la proveniente de bosques naturales y su acumulación es mayor en climas medios, en los cuales se da una alta producción de residuos y una tasa de descomposición media. En plantaciones de especies nativas no ocurre una acumulación de residuos debido a que los organismos que los descomponen están adaptados a las condiciones climáticas en que viven; por esta razón, la acumulación de residuos es mayor bajo plantaciones de exóticas que en plantaciones nativas.

57 La acumulación de grandes cantidades de residuos en plantaciones forestales es poco frecuente. Según Reddy (2002) la acumulación de residuos en plantaciones de especies de hoja ancha como la teca (Tectona grandis) no es común, la vegetación del sotobosque se ve literalmente suprimida y las hojas que caen sufren un proceso de descomposición acelerado. En el caso de plantaciones de varias especies de Eucalyptus, la copa abierta y el tamaño pequeño de las hojas permite el crecimiento de plantas herbáceas, produciéndose residuos que se desmenuzan y descomponen muy rápidamente. Aún en el caso de adiciones grandes de residuos de especies leguminosas fijadoras de N, no se produce una gran acumulación de residuos, pues el alto contenido de N en las hojas hace que estas sean muy apetecidas por los microorganismos del suelo. Bajo condiciones de África, la cantidad de residuos en el suelo depende del tipo de árbol que se plante, donde las acacias australianas producen mucho más residuos que terminalia, teca, eucalipto y en último lugar las coníferas (ciprés y pino). Si solo se considera la información para una especie determinada proveniente de un sitio, la cantidad de residuos provenientes de la especie aumenta con la edad de la plantación, efecto que se enmascara cuando se considera la información proveniente de varios sitios, debido a variaciones introducidas por cambios en suelo y clima. No se han establecido relaciones entre la deposición de residuos y la longitud de la estación seca, aunque si se observa un aumento de la misma con el incremento en la precipitación media anual (Bernhard y Loumeto 2002). 3.3. Descomposición de los residuos Los residuos de los árboles pueden jugar un papel de cobertura con diferentes objetivos: como un producto de descomposición rápida que acelera el crecimiento de otras plantas asociadas en suelos pobres, mientras que en otros casos puede que sea más importante mantener sobre el suelo un residuo resistente a la descomposición. Por ejemplo, grandes cantidades de residuos de baja velocidad de descomposición se acumulan en plantaciones de Vochysia ferruginea, lo que hace que esta especie sea más conveniente para proteger el suelo contra la erosión. Lo opuesto ocurre con los residuos de Hyeronima alchornoides, los cuales son menos abundantes y mucho más fáciles de descomponer (Montagnini 2002). Velocidad de descomposición: Poels (1994), para hacer estudios de balance de nutrimentos, propone diferentes velocidades de descomposición de los tejidos adicionados al suelo en plantaciones de teca (Cuadro 10), los cuales pueden ser de utilidad en caso de que no se cuente con datos de descomposición por tipo de tejido en un caso específico. Mientras que en bosques tropicales montanos los valores de descomposición varían entre el 15 y el 70 % de su peso por año, en ecosistemas boscosos de bajura estos valores son superiores al 80 % (Fassbender 1987), por lo que en este último ecosistema todos los residuos se descomponen prácticamente en 15 meses (Montagnini y Jordan 2002). Cuadro 10. Velocidad de descomposición en el tiempo (%) de residuos de diferente tamaño en plantaciones forestales (tomado de Poels 1994). Año Hojas Madera fina Madera gruesa

0 50 10 0

1 50 50 21

2

3

4

5

6

7

8

9

10

25 17

15 14

12

10

8

6

5

4

3

58

Varios autores utilizan el coeficiente de descomposición de residuos (K), definido como las cantidades de “residuos depositados / residuos remanentes”, como variable para estudiar la velocidad de paso de este tipo de materiales en un ecosistema. Otra forma de estimar la descomposición de residuos es utilizando bolsas de descomposición (en inglés “litter bags”), en las cuales se subestima la velocidad de descomposición, debido a que impiden el acceso de la macro y meso fauna al material. Los procesos de liberación de nutrimentos por descomposición dependen de la pérdida de peso seco y son asintóticos en el tiempo ya que al principio ocurre una tasa de descomposición elevada, la cual tiende a nivelarse después de un cierto número de meses. Si se acepta que hay adiciones de residuos continuas, entonces la tasa de descomposición se aproxima a un modelo lineal en el tiempo, en el cual la constante de descomposición (K) para plantaciones de 12-24 meses en India varia entre 0.69-0.91 para A. nepalensis, 0.39-0.93 para Casuarina equisetifolia y 0.46-0.78 para Pinus kesiya (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). En plantaciones forestales tropicales el valor K oscila entre 0.62 y 4.16, mientras que en varias especies de Eucalyptus spp. varía entre 0.30 y 0.94 (Lima 1996). La información generada por Bernhard y Loumeto (2002), muestra como el valor K puede variar desde 0.2 hasta 5 y no se relaciona con la edad de la plantación o del árbol, pero si con el género, el origen del material vegetal y el clima en que se mida. Los resultados muestran además que los valores de descomposición más bajos ocurren en plantaciones de pino y eucalipto, mientras que en plantaciones nativas de terminalia ocurren los valores de descomposición más elevados. La velocidad de descomposición (K) aumenta significativamente con el contenido de N en los residuos, más aun que con el aumento en la cantidad de lluvia. Se sugiere que la descomposición por la fauna está muy ligada al contenido de lignina, mientras que la actividad de los microorganismos está relacionada con el contenido de humedad del sistema. Calidad de los residuos: La concentración de nutrimentos minerales, compuestos orgánicos y propiedades físicas asociadas a los restos orgánicos sobre el suelo, definen la calidad de los residuos. En la mayoría de los casos esta variable se refiere a la calidad de las hojas como residuo, aunque algunos autores la determinan en el residuo total. Las características físicas de los residuos, tales como el grosor de las hojas, son muy poco conocidas; por el contrario, la literatura disponible acerca del efecto del contenido de N es abundante y no tanto lo es la de sustancias orgánicas solubles, metabolitos secundarios como fenoles, taninos o el contenido de fibra, celulosa y lignina. En pocas ocasiones se menciona la presencia de terpenos, los cuales se considera actúan como agentes alelopáticos (Bernhard y Loumeto 2002). Los mismos autores mencionan que la composición de los residuos en el suelo se relaciona con la composición del material del cual se originan y se modifica por su proceso de mineralización. En el caso de especies naturales al ecosistema, la descomposición de los residuos es rápida, debido a que los microorganismos que los descomponen están adaptados al medio; sin embargo, en algunos casos puede acumularse algunas sustancias debido a la falta de hongos o bacterias capaces de descomponerlas. En plantaciones de eucalipto y de pino, pobres en N, se encontró que el contenido de N se relaciona con el contenido del elemento en el tejido inicial y a que aumenta conforme las fracciones son más pequeñas; por el contrario, cuando los

59 residuos son ricos en N, caso de las acacias, el contenido de N decrece con el tamaño de partícula de los residuos. De acuerdo con Verhoef y Gunadi (2002), la descomposición de las agujas de los pinos es relativamente lenta en relación a las hojas de árboles de hoja ancha, ya que la mineralización del 50 % de las agujas puede llevar hasta 7 años, probablemente debido a su alto contenido de taninos, al bajo pH de la capa orgánica del suelo y a su bajo contenido de nutrimentos. Fauna asociada a los residuos: La fauna asociada al suelo y a los residuos es un factor clave en su descomposición debido a que su reducción en tamaño e incorporación al suelo depende del trabajo de la micro (protozoarios y nematodos), meso (tartígrados, colémbolos, ácaros, proturas, dipluras, sinfílidos y paurópodas) todos entre 0.02 y 2 mm de tamaño y la macrofauna (entre ellos, isópodos, ciempiés, milpiés, lombrices y mamíferos y aves). Según Wilde (1958), como una ley de la biología, entre más pequeños sean los organismos, más abundantes son y más específica es su función; de esta manera, los mamíferos grandes consumen y rompen a fracciones relativamente pequeñas, grandes cantidades de biomasa y residuos, mientras que los hongos y las bacterias terminan de descomponer los residuos de tamaño pequeño y cada uno de ellos se encarga de un componente específico. Durante la época lluviosa la velocidad de descomposición de residuos se ve favorecida por la actividad microbial, la penetración de raíces finas y el incremento de la población de macroartrópodos, especialmente las termitas y hormigas. La microfauna de hongos y bacterias es muy selectiva y específica en la escogencia de residuos y juega un papel importante durante todo el año, sin embargo son mucho más importantes durante la época seca cuando la actividad de los macroartrópodos es mínima (Costa et al. 2002). La mesofauna consiste principalmente de artrópodos, es normalmente mayor en residuos de especies exóticas que en los de bosques nativos y sus poblaciones se ven favorecidas por el microclima del bosque, más que por el de tipo de vegetación abierta. Reddy (2002) menciona que el número total de artrópodos es 1.5 veces más grande en plantaciones de eucalipto que en las sabanas adyacentes. La densidad de la mesofauna aumenta al sustituir la sabana por el bosque, aunque el cambio depende de la edad del mismo. La población de mesofauna (termitas, hormigas, lombrices, etc.) puede encontrar mejores condiciones para su desarrollo bajo las plantaciones, pero con el tiempo, el cambio sucesivo de la calidad de residuos provenientes del monocultivo puede afectar negativamente su población (Bernhard 2002). Los colémbolos y los ácaros dominan en los bosques de coníferas, mientras que las lombrices (que no toleran los residuos de coníferas) son más abundantes en otros tipos de bosques tropicales (Samra y Riazada 2002). Las termitas son muy abundantes en climas calientes del trópico y con su capacidad de abrir túneles en la madera hacen que los troncos caídos desaparezcan rápidamente (Samra y Riazada 2002). En plantaciones de eucalipto en el Congo, las poblaciones de termitas y hormigas correlacionaron negativamente con el contenido de lignina y de compuestos fenólicos encontrados en sus residuos (Bernhard y Loumeto 2002).

60 Verhoef y Gunadi (2002) y Reddy (2002), al estudiar las poblaciones de artrópodos en cuatro plantaciones de Pinus merkusii en Andisoles de Java y de eucalipto en India, encontraron entre 26 y 44 grupos de artrópodos del suelo, entre los cuales los ácaros y colémbolos fueron los más abundantes; en India, los grupos de artrópodos más comunes alcanzaron a 24 en la sabana y a 27 en la plantación de eucalipto. De acuerdo con Reddy (2002) los ácaros y los colémbolos de los residuos constituyen el 95 % del total de los microartrópodos y cerca del 81 % de lo microartrópodos se encuentran en el primer horizonte del suelo en la sabana, mientras que solo el 76 % en la plantación debido a la capa de residuos que hospedó muchos de esos habitantes del ecosistema La pérdida de la biota en un suelo se debe principalmente a cambios en el microclima, la disminución de la materia orgánica y el deterioro de las propiedades físicas del suelo, comunes después de la corta de la vegetación cuando se cosecha la madera. Sin embargo, es sorprendente la velocidad de recuperación de los microorganismos del suelo, dependiendo del tipo y diversidad del nuevo ecosistema. 3.4. Nutrimentos en los residuos liberados al suelo La cantidad de nutrimentos proveniente de los residuos que retorna al suelo, se relaciona con la cantidad de residuos y su concentración en los mismos, los cuales varían con la especie y la edad de la especie. En el Cuadro 11, puede verse como la cantidad de nutrimentos aumenta con la edad de las plantaciones de P. patula debido principalmente al aumento de la biomasa con la edad, más que a la concentración de los diferentes elementos en los tejidos que la componen. Cuadro 11. Cantidad de nutrimentos devueltos al suelo en plantaciones de P. patula de diferente edad en Nilgiris, India (tomado de Samra y Riazada 2002). Edad (años) 6 8 10 12 14

N 16.6 70.0 64.7 89.3 75.4

P K Ca Nutrimentos adicionados (kg ha-1 año-1) 0.2 2.5 17.9 1.8 3.3 64.5 2.7 7.7 65.8 3.8 8.6 72.8 1.0 12.5 79.8

Mg 2.3 11.0 4.5 15.0 10.0

En el Cuadro 12, puede observarse que el material depositado en cinco plantaciones de eucalipto varió entre 2090 y 6824 kg ha-1 año-1 y que la cantidad de nutrimentos en la misma siguió el orden Ca > N > K > Mg > P, indiferentemente de la especie. Aunque los autores (Samra y Riazada 2002) no indican si la concentración de nutrimentos es total o solo la fracción disponible de los mismos, puede notarse que excepto para E. propinqua, el contenido de nutrimentos en el suelo fue N = Ca >> K > P > Mg; este hecho demuestra que no necesariamente existe una relación directa entre la cantidad de nutrimentos en el suelo y la encontrada en la biomasa. Debido a la absorción diferenciada entre especies arbóreas y a su deposición vía residuos, es común encontrar que la cantidad de nutrimentos asociada al suelo bajo plantaciones de diferentes especies sea diferente (Cuadro 13). A plazo largo, el impacto de las plantaciones sobre las propiedades del suelo depende de: 1) la cantidad total de nutrimentos absorbidos por los árboles en relación a la capacidad de suplir nutrimentos por el suelo, 2) la cantidad y velocidad de descomposición de los residuos de hojas adicionados al suelo, 3) la acumulación de

61 nutrimentos en los diferentes tejidos del árbol (tronco, ramas, hojas, raíces, etc.) y 4) las partes del árbol que se remueven del ecosistema como cosecha y los nutrimentos asociados a la misma (Montagnini 2002). Cuadro 12. .Materia orgánica y nutrimentos asociados (kg ha-1 año-1) en la capa de residuos superior (L) y la capa de residuos en descomposición (F) en cinco plantaciones de Eucalyptus en Nilgiris, India (tomado de Samra y Riazada 2002). Plantación E. acemoides E. eugenoides E. paniculata E. pilularis E. propinqua

Materia Orgánica L F Total 2068 6808 8876 1692 6160 7852 5020 6428 11448 1746 6824 8570 1330 2090 3420

N 43 47 63 30 22

Nutrimentos adicionados al sistema P K Ca 3 12 34 2 10 27 4 20 160 2 6 18 2 4 22

Mg 3 3 5 2 1

Cuadro 13. Materia orgánica (t/ha) y contenido de nutrimentos (kg ha-1) en el suelo (0-25 cm de profundidad) bajo diferentes plantaciones de Eucalyptus en Nilgiris, India (tomado de Samra y Riazada 2002). Relación C:N E. acemoides 8 E. eugenoides 7 E. paniculata 8 E. pilularis 9 E. propincua 15 Plantación

Materia orgánica 127 107 133 103 144

N 8767 9068 9564 6969 5641

P 646 462 596 407 457

Nutrimentos en el suelo K Ca 9871 4160 11580 4815 12668 5118 2822 4719 15514 5407

Mg 291 420 168 508 168

Na 1167 1136 1142 1299 992

3.5. Inmovilización de nutrimentos liberados de la descomposición de residuos Durante el proceso de mineralización de los residuos (Samra y Riazada 2002), la relación C:N decrece en un corto período de tiempo, al igual que sucede con los tejidos de la bacteria y los hongos. Los nutrimentos que se liberan por este mecanismo pueden perderse por lavado o ser absorbidos para la síntesis de proteínas y otros componentes de los microorganismos, y la retención de nutrimentos por la biomasa microbial es lo que se conoce como inmovilización de nutrimentos. Los microorganismos mueren cuando la disponibilidad de materia orgánica se reduce al mínimo, liberando entonces los nutrimentos que se habían inmovilizado en sus tejidos. Los nutrimentos, resultado de la descomposición de residuos, pueden seguir varias vías, dentro de las cuales su reabsorción por parte de la vegetación remanente o de los organismos del suelo puede considerarse como mecanismos de inmovilización parcial. La disminución de la pérdida de nutrimentos del ecosistema también puede darse por retención de los mismos en las superficies de ciertas arcillas, las cuales tienen la capacidad de retenerlos casi en forma permanente.

4. La quema de la vegetación y los residuos y la liberación rápida de nutrimentos El bosque y los incendios forestales están unidos en el tiempo, indiferentemente del tipo de bosque que se trate, aunque históricamente se relacione más con el bosque tropical seco (Horn y Sandford 1992). En forma natural, los bosques pueden quemarse bajo condiciones climatológicas determinadas (períodos secos prolongados) y de manejo

62 (acumulación de residuos después de la poda o de la época seca), liberando todos los nutrimentos asociados a la biomasa que se quema en forma instantánea. La quema forma parte de las actividades forestales de limpieza del terreno para establecer plantaciones. Algunos técnicos consideran imposible separar o descartar la quema de las actividades forestales, mientras que otros confrontan radicalmente el uso de esta práctica. Las quemas anuales pueden inhibir el crecimiento del bosque secundario y favorecer el de Imperata cilíndrica, hecho que dificulta la reforestación pues es más difícil plantar los árboles debido a la competencia del pasto, el cual además puede causar alelopatía, incrementar el riesgo de incendios y degradar y compactar el suelo (Otsamo et al. 1995). El fuego provoca la reducción de raicillas presentes en la materia orgánica, provocando en algunos casos, una mayor producción de rebrotes de los troncos, causada a su vez por un bloqueo en la absorción de nutrimentos y agua; por esta razón, es común notar que en suelos distróficos ocurran deficiencias nutricionales en los rebrotes. La importancia de las quemas puede observarse en la Figura 4, en la cual se muestra la distribución espacial de los 4000 incendios forestales ocurridos en Centroamérica donde de 1990 a 1995 se quemaron más de 500.000 ha de bosque y debido a la sequía provocada por el fenómeno de El Niño el fuego destruyó más de 2.5 millones de hectáreas en 1998 (Observatorio del Desarrollo 2002). En promedio, durante el período 1996-2001, para toda la región ocurren 17484 incendios/año con una mayor incidencia de eventos en Nicaragua, Honduras y Guatemala, los países más secos y extensos de la región (Asociación Conservación de la Naturaleza 2005).

Figura 4. Distribución geográfica de los fuegos forestales en Centroamérica durante el año 1998 (tomado de Observatorio del Desarrollo 2002).

La cantidad de elementos que se libera de la biomasa boscosa y pasa a engrosar la disponibilidad de los mismos en el suelo ocurre en forma moderada cuando se practican fuegos controlados, en inglés “prescribed fires” (Richter, Ralston y Harms 1982; Zelaya y Guillén 2002), importantes para reducir el riesgo de quemas naturales que pueden eliminar cantidades apreciables de árboles en etapas de crecimiento inicial y permiten limpiar el terreno antes de plantar nuevamente en ciclos sucesivos. La adición de

63 nutrimentos al ecosistema cuando se corta y quema el bosque tiene un impacto significativo sobre el suelo (Nye y Greenland 1960; Ewel et al. 1981; Richter, Ralston y Harms 1982; Lal, Sánchez y Cummings 1986; Balagopalan 1987), a veces reconocido como efecto de fertilización inicial (en ingles “starting effect”). A menudo se menciona el hecho de que el mayor daño que causa la quema del bosque es la esterilización del suelo, causada por la elevada temperatura producto del fuego; sin embargo, Ewel et al. (1981) mencionan que durante la quema del bosque, la temperatura sobre la superficie del suelo es aproximadamente de 200ºC, diminuye a 100ºC a un cm de profundidad y que a los 3 cm de profundidad es menor a 38ºC, por lo que la esterilización del suelo no es un problema. En razón de la alta porosidad del suelo, su conductividad térmica es baja, por lo que la elevación de la temperatura solo ocurre en la interfase atmósfera-suelo. El binomio tiempo-cantidad de material vegetal a quemar y la humedad del suelo también definen la elevación de su temperatura. En un suelo húmedo la temperatura se eleva menos, una vez que el alto calor específico del agua exige más energía liberada de la quema para que ocurra una elevación de la temperatura del suelo. Por otro lado, cuando los suelos están compactados puede ocurrir una elevación de la temperatura a mayor profundidad, pues la proximidad de las partículas facilita la transmisión de calor (Costa 1990). En realidad, el efecto del fuego sobre las propiedades del suelo se da principalmente como una reducción del contenido de materia orgánica y de la saturación de acidez, asociado a un aumento en la suma de bases cambiables, lo que también puede acelerar la erosión del suelo descubierto y la volatilización de algunos elementos. Sin importar el tipo de quema de que se trate, uno de los problemas asociados a esta práctica es la irregularidad de la distribución de la ceniza (nutrimentos) adicionada al suelo; por lo general, se encuentran grandes cantidades de ceniza alrededor de los troncos de árboles de buen tamaño o en zonas en las cuales se acumula el material que se va a quemar, por lo que la disponibilidad de los nutrimentos asociados a la quema es desuniforme e incrementa los coeficientes de variación en trabajos de fertilización realizados sobre terrenos quemados (Figura 5).

Figura 5. Distribución desuniforme de las cenizas adicionadas por la quema de un bosque secundario de 12 años en el Chapare, Bolivia.

Otro efecto negativo de la quema del bosque se relaciona con un aumento en la erosión de suelos al reducirse la cobertura del mismo, fenómeno que va asociado con pérdida de nutrimentos y retardo del crecimiento inicial en plantaciones de teca en Trinidad (Ramnarine 2001). Hartemink (2003) menciona que como resultado de la quema, además disminuye la capacidad de infiltración del agua en el suelo debido al bloqueo de

64 los poros en la superficie del suelo, así como a que se eleva su hidrofobicidad, es decir, disminuye la afinidad entre las moléculas de agua y las partículas del suelo. De acuerdo con Costa (1990), la repelencia al agua se asocia a la quema durante la época seca del año y tiende a desaparecer durante la estación lluviosa; esto causa una mayor pérdida de agua durante el período más crítico debido a su evaporación o a su pérdida por escorrentía. El aumento en hidrofobicidad se explica por la formación de sustancias orgánicas apolares, las cuales recubren las partículas individuales y reducen el contacto entre el agua y las sustancias que la adsorben, y es inducida por la vaporización de sustancias orgánicas hidrofóbicas en la superficie del suelo durante la quema, seguida por su condensación en los horizontes inferiores más fríos del suelo. Producción de cenizas y nutrimentos asociados a la quema: La adición de nutrimentos en bosques por quema controlada es poca y puede variar según la intensidad calórica del fuego entre 0.58 y 1.14 t ha-1. En un bosque de Pinus oocarpa de Honduras, Zelaya y Guillén (2002) encontraron que la quema del medio día fue más intensa que la realizada a las 8 am o a las 4 pm, por lo que los cambios observados en las propiedades químicas del suelo al medio día fueron mayores que los observados en las otras quemas (Cuadro 14). Además, encontraron incrementos moderados no significativos con la quema en los valores de materia orgánica, K Fe, Mn y N, con disminuciones moderadas no significativas de Ca y Mg; los incrementos mencionados son de la misma tendencia que los encontrados bajo quema total del bosque, mientras que la reducción de los contenidos de Ca y Mg son difíciles de explicar. Es preferible realizar las quemas durante los momentos del día en que haya menos viento, de manera que se pueda controlar mejor el proceso y se reduzcan las pérdidas de ceniza por el viento. La descomposición y posterior quema de los residuos de Pinus caribaea en Fiji (Waterloo 1994) caídos después de la cosecha o de un huracán, redujo la capa de residuos en el suelo de 37 a 6 t ha-1, incrementándose los contenidos varios elementos y perdiéndose significativamente solo cantidades apreciables de P, N y K. Cuadro 14. Variación de las principales propiedades del suelo bajo quema controlada en un bosque de Pinus oocarpa en Honduras (tomado de Zelaya y Guillén 2002). Elemento

Testigo

M.O % pH P ppm K mg 100 g-1 Ca mg 100 g-1 Mg mg 100 g-1 Fe ppm Mn ppm Zn ppm Al ppm N total % Total Ceniza (t ha-1)

0.7 5.8 2.5 1.13 6.08 2.26 79 35 1.23 0.11 0.03 0.0

8.00 am 1.2 5..4 2.8 1.25 4.26 1.88 78 43 1.04 0.01 0.06 0.62

Hora de la quema 1.00 pm 1.4 5.5 2.8 1.26 4.92 1.98 86 52 1.54 0.01 0.07 1.14

4.00 pm 1.3 5.4 2.7 1.21 4.52 1.91 83 48 1.38 0.01 0.06 0.58

La cantidad de ceniza, y los nutrimentos asociados, que cae al suelo como resultado de la quema total del bosque es muy variable y oscila entre 1.2 y 12.1 t ha-1, dependiendo del tipo y edad del bosque y del sustrato en el que haya crecido el mismo (Cuadro 15). Es notorio que la cantidad de N, Ca, Mg y K adicionados es mayor que la de Fe, S, P y Mn, con cantidades de Zn, Cu y B aún muy inferiores. Drechsel y Zech (1994),

65 mencionan que en plantaciones maduras de teca, la adición de N atmosférico más el proveniente de la mineralización de los residuos en descomposición, puede suplir más del 70 % del N requerido por una plantación, siendo que esa cantidad se puede reducir al 15 % cuando ocurren incendios en forma recurrente, lo que forza el sistema a ceder parte del N de reserva del suelo (N nativo). Cuadro 15. Cantidad de ceniza y nutrimentos asociados a la misma como resultado de la quema del bosque (adaptado de Sánchez 1985 y Aldunate y Mejía 1991).

Variable Bosque (edad, años) N (kg ha-1) Ca (kg ha-1) Mg (kg ha-1) K (kg ha-1) P (kg ha-1) Zn (kg ha-1) Cu (kg ha-1) Fe (kg ha-1) Mn (kg ha-1) S (kg ha-1) B (kg ha-1) Total Ceniza (t ha-1)

Manaus, Brasil (T. Acrorthox) Primario 80 82 22 19 6 0.2 0.2 58 2 nd. nd. 9.2

Secund. (12 ) 41 76 26 83 8 0.3 0.1 22 1 nd. nd. 4.8

Yurimaguas, Perú (T. Paleudults) Secund. (25) 127 174 42 131 17 0.5 0.2 4 11 24 0.3 12.1

Secund. (17) 67 75 16 38 6 0.5 0.3 8 7 nd. nd. 4.0

Chapare, Bolivia (T. Dystropepts) Secund. (11) 1 155 31 140 9 0.7 0.2 6 3 nd. nd. 1.3

Pérdida de nutrimentos asociada a la quema: Szott, Fernández y Sánchez (1991), mencionan que no todos los nutrimentos asociados a la ceniza depositada después de la quema del bosque son aprovechados por la vegetación subsiguiente, ya que una buena parte de los mismos se pierde a través del ciclo hidrológico (lixiviación, erosión, escorrentía) o intercambio gaseoso. La cantidad de nutrimentos perdidos depende del tipo de suelo, en el tanto en que determina el proceso de reciclarlos/lixiviarlos y en general la velocidad de los procesos de pérdida de nutrimentos; en el Cuadro 16, puede notarse como se pierden más nutrimentos de los suelos fértiles que de los de baja fertilidad. Otro mecanismo por el cual los nutrimentos no quedan a disponibilidad de los árboles es la retención de los mismos a la fracción arcillosa, en particular P (Sánchez 1985). De manera general, cuanto más arenoso sea el suelo menor es su capacidad de intercambio de cationes, lo que facilita la pérdida de los nutrimentos asociados a la ceniza proveniente de la quema, por lo que en este tipo de suelos es mejor conservar los residuos y aprovechar su descomposición lenta. En estos suelos la quema pasa a ser una práctica indeseable, al igual que en los suelos tropicales muy meteorizados con baja capacidad de intercambio de cationes, donde se convierte en una práctica de riesgo alto. No todos los nutrimentos se pierden a la misma velocidad después de la quema, por lo que la necesidad de aplicar unos u otros para maximizar el crecimiento de la vegetación de reemplazo varía con el tiempo; Cravo y Smyth (1997) mencionan un aumento en las concentraciones de Ca, Mg, K, Zn y pH y la reducción del Al intercambiable inmediatamente después de la quema, siendo que los mismos contenidos decrecieron al 50 % del valor original a los 23, 15 y 5 meses después para el Ca, Mg y K, respectivamente. Ewel et al. (1981) al quemar un bosque secundario tropical húmedo, encontraron pérdidas por volatilización de 1600 g m-2 de C, 49 g m-2 de N y 13 g m-2 de S, con

66 pérdidas por erosión eólica y lavado de 34 g m-2 de N, 20 g m-2 de K, 1 g m-2 de P, 39 g m-2 de Ca y 7 g m-2 de Mg; además mencionan una disminución de la cantidad de semillas almacenadas en el suelo del orden de 8.000 (67 especies) a 6.000 (51 especies), después de 11 semanas de cortado el bosque y hasta 3.000 (37 especies) después de la quema del bosque. Al momento de la quema del bosque, la cantidad total de S en la biomasa puede alcanzar valores de 5 kg ha-1 (asumiendo un contenido de 0.1 % y una biomasa de 500 g m-2), cantidad similar a la que se deposita por efecto de lluvia y aerosoles, por lo que su volatilización no es relevante para el establecimiento de bosques o nuevas plantaciones forestales en el mismo ecosistema (Sarmiento 1984). No obstante, que la quema de residuos causa una considerable pérdida de N, se ha encontrado que el contenido de este elemento aumenta en la capa superficial del suelo después de esta operación. Se ha sugerido que la quema crea condiciones más favorables a la fijación simbiótica y no simbiótica del N, aunque la pérdida de N del sistema sea más elevada que la fijación (Reis y Barros 1990). Cuadro 16. Pérdida de nutrimentos en ecosistemas de bosques tropicales a través del ciclo hidrológico (tomado de Szott, Fernández y Sánchez 1991). Sitio Costa Rica Panamá Papua Nueva Guinea Venezuela Brasil Brasil Malasia Venezuela Venezuela

Perdida de nutrimentos (kg ha-1 año-1) P K Ca Suelos moderadamente fértiles 19.4 0 3.6 5.7 nd 0.7 9.3 163.0 nd nd 15.0 25.0 Oxisoles/Ultisoles nd 30.0 4.6 3.9 0.2 0.008 0.4 tr. nd 0.4 12.7 16.7 nd nd 11.3 2.1 Espodosoles /Psamments nd 16.0 nd 2.8 Bosque Montano 5.0 0.3 2.2 1.6 N

Mg 8.5 44.0 51.0 0.7 tr. 8.1 1.5 nd 0.6

La topografía de un área también afecta la pérdida de nutrimentos de la quema (Costa 1990). A mayor pendiente, mayor pérdida de suelo y de cenizas, sea por viento o por agua de lluvia. En el caso de laderas con suelos ácidos en las que la vegetación no crece adecuadamente, muchos de los nutrimentos de la ceniza también pueden ser retenidos fuertemente por el suelo. La permanencia de los residuos sobre el suelo, en vez de su quema, actúa como una barrera protectora contra el golpe de las gotas de lluvia y por ende ayuda en la conservación del suelo in situ.

5. Efectos en el suelo causados por el reciclaje de residuos Las propiedades del suelo de un sitio tienen un efecto directo sobre el crecimiento de las especies maderables y también sobre su habilidad para restaurar la fertilidad del suelo. Sin embargo, la contribución de los nutrimentos liberados de los residuos para el mantenimiento sostenido de plantaciones forestales también depende de otros factores como son el efecto de la maquinaria de extracción sobre la estructura del suelo, las condiciones necesarias para la regeneración del bosque y los efectos del pastoreo sobre los terrenos recién explotados (Grubb 1995).

67 En plantaciones forestales tropicales y en bosques naturales, la dinámica del C y de los nutrimentos se logra a través de dos procesos principales: (1) la absorción de nutrimentos del suelo por la vegetación y 2) las salidas de nutrimentos, incluyendo la remoción de la vegetación y retorno como residuos, lavado por la lluvia y secreción y descomposición de las raíces. La cantidad envuelta en este proceso depende de la especie, el tipo de suelo, el clima, la edad del árbol y los aspectos de manejo de la plantación (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Bajo condiciones de plantaciones forestales en los trópicos, los cambios de las propiedades químicas del suelo pueden ser negativos, aunque varios estudios reflejan un incremento de la fertilidad del suelo con el tiempo (Hartemink 2003). 5.1. Cambios en el contenido de materia orgánica Los cambios en el contenido de materia orgánica del suelo asociados al reciclaje de nutrimentos dependen de a una serie de variables que incluyen, entre otras: 1) los factores ambientales que determinan los procesos de adición y mineralización de los residuos adicionados, 2) el tipo y calidad de los residuos, 3) forma en que se depositan los residuos en el suelo, 4) de factores edáficos específicos (por ejemplo, número y tipo de organismos, aireación, etc.) y 5) condiciones impuestas por el cambio en uso del sitio (por ejemplo, cambios en temperatura y humedad bajo la nueva cobertura boscosa, longitud del período y usos que se le haya dado al ecosistema desde la tumba del bosque original). Según Samra y Riazada (2002), el término “humus forestal” se refiere a toda la fracción orgánica del perfil del suelo e incluye hojas sin descomponer, agujas y ramilla conocidas como mantillo, residuos parcialmente descompuestos finamente divididos y residuos descompuestos resistentes o humus amorfo. El humus puede acumularse en los horizontes inferiores de los suelos bajo bosque, normalmente acomplejado con compuestos arcillosos. Para Guggenberger y Zech (1999) y Russell et al. (2004), el carbón orgánico total del suelo incluye la fracción de partículas orgánicas ligeras (residuos de plantas descompuestos y de bacterias, algas y hongos que puede descomponerse relativamente rápido) y la ligada a la fracción limo y arcilla (considerada como estable). Factores ambientales: El efecto sobre la acumulación de materia orgánica ejercido por las variables ambientales temperatura y precipitación, asociadas al relieve y combinadas en el concepto de zona de vida, se observa en el Cuadro 17 El efecto de la temperatura ambiente se observa al comparar los datos del piso tropical (nivel del mar) con los del piso montano a más 2500 msnm, mientras que el efecto de la humedad al compara los valores del bosque seco con los del bosque pluvial. En ambos casos ocurre un aumento significativo del contenido de materia orgánica tanto del suelo como del subsuelo asociado a una disminución de la temperatura y a un aumento de la cantidad de precipitación pluvial. Sin embargo, a mayor elevación se alcanza un piso altitudinal sobre la zona de condensación, por lo que el aire es seco y frío, en el que ocurren con frecuencia heladas y caída de granizo, dando paso a la formación de ecosistemas desérticos en los cuales la adición de residuos es mínima, como ocurre en los altiplanos y picos nevados de la región andina de Sur América.

68 Cuadro 17. Variación del contenido de materia orgánica del suelo y del subsuelo en función de la zona de vida (confeccionado con datos de Holdridge et al. 1971). Zona de Vida Tropical Premontano Montano Bajo Montano PROMEDIO

Seco

Húmedo

3.3/1.0 (7)

3.3/0.9 (7) 6.3/2.8 (2) 4.9/1.6 (1)

Lluvioso Mat. Org. % 4.3/1.3 (13) 6.9/2.20(6) 19.1/4.9 (1)

4.8/1.8 (10)

10.1/2.8 (20)

3.3/1.0 (7)

Pluvial

6.6/2.0(5) 20.4/6.7 (3) 19.8/-- (1) 15.6/4.3 (9)

PROMEDIO 3.6/1.1 (27) 6.6/2.3 (13) 14.8/4.4 (5) 19.8/R (1)

Aunque la cantidad de residuos que caen al suelo en bosques naturales de Costa Rica decrece con al altura sobre el nivel del mar (Heaney y Proctor 1989), en el orden de 9.0, 6.6, 5.8 y 5.3 t ha-1 año-1 a alturas de 100, 1000, 2000 y 2600 msnm, respectivamente, en otros casos, la cantidad caída depende de que los árboles se encuentren como monocultivo o asociado con otras especies (Babbar y Ewel 1989). La producción de biomasa en los bosques de altura es menor que la de los bosques de bajura debido, entre otras, a una menor tasa de fotosíntesis y exposición a vientos fuertes, lo que incide en una menor cantidad de residuos adicionados al suelo. Sin embargo, la acumulación de residuos en ecosistemas de montaña también ocurre debido a que su contenido de N decrece (Heaney y Proctor 1989) y a que su concentración de compuestos fenólicos aumenta con la elevación del terreno sobre el nivel del mar (Montagnini y Jordan 2002), por lo que su tasa de mineralización disminuye e induce una limitación de N en la vegetación en estos ecosistemas (Tanner et al. 1998). Adicionalmente, Bruhl, Mohamed y Liusenmair (1999), encontraron que el número de géneros y especies de hormigas en la hojarasca de bosques (asociados a disminuciones similares de poblaciones de otros artrópodos) también disminuye con la altura en bosques tropicales de Malasia, por lo que se esperaría que también esta sea otra causa de la disminución de la mineralización de los residuos en esos ecosistemas. Salas (1987) concluye que en zonas tropicales bajas, la recirculación de nutrimentos de especies caducifolias es muy rápida y compensa la baja fertilidad de los suelos; por el contrario, en las montañas el proceso de descomposición se ve limitado por la baja temperatura y la menor actividad biológica. Sin embargo, los datos de biomasa mencionados por Grimm y Fassbender (1981a, b) en el ecosistema forestal montano en Venezuela (348 t ha-1 de biomasa viva, 24 ton/ha de madera muerta, 57 t ha-1 de raíces, 38 ton/ha de mantillo y 583 t ha-1 en el suelo mineral), no difieren en mucho de los encontrados por de Graff (1982) en el ecosistema tropical húmedo bajo en Surinam. Tipo y calidad de los residuos: Akinnifesi, Tian y Kang (2002) mencionan que, algunas especies arbóreas mejoran el contenido de materia orgánica del suelo después de 5, 10 o 16 años de establecidas. En la mayoría de los casos los contenidos de materia orgánica son mayores que los de las parcelas control sin árboles después del año 10, sugiriendo que ocurre un efecto positivo sobre la materia orgánica durante la fase de crecimiento similar al efecto ejercido por el período de descanso en sistemas de agricultura migratoria. A los 10 años, Leucaena leucocephala, Cordia alliodora, Dactyladenia barteri y Gmelina arborea aumentaron los contenidos de C en más del 82 % sobre el control. Treculia africana y Dialium guineense lo aumentaron en 27 y 37 %, respectivamente y Pterocarpus soyauxii no tuvo ningún efecto sobre esta variable. D. barteri y G. arborea mantuvieron niveles de C en suelo superiores al testigo a los 5, 10 y 16 años después de establecidas. Los datos sugieren que entre el 5 y 10 años de plantados, los árboles cierran la copa y posteriormente alcanzan su crecimiento máximo.

69 En Tanzania, la plantación de Pinus patula y Cupressus lusitánica causa un aumento del contenido de materia orgánica del suelo hasta el cuarto u octavo año de crecimiento, mientras que al alcanzar el período de crecimiento máximo de la plantación (de los 1020 años después de plantar los árboles), ocurre una disminución del contenido de materia orgánica del suelo. El decremento del contenido de materia orgánica del suelo en la última fase de crecimiento de los árboles se atribuye a que estos alcanzan un estado de equilibrio o de pérdida de actividad biológica, un mayor acúmulo de C en la biomasa, un alargamiento del sistema radical en la superficie del suelo y posiblemente una menor contribución de carbono del sotobosque, el cual se ve suprimido por falta de luz, lo que aumenta la escorrentía sobre el suelo y la erosión. Forma en que se depositan los residuos: A través del proceso de descomposición de residuos se producen cambios en el contenido y forma de la materia orgánica en el suelo y los residuos de dimensiones considerables se reducen a partículas más pequeñas y formas solubles, las cuales pueden ser absorbidas por las plantas. La transformación de los residuos a humus ocurre en una secuencia de pasos desde que la materia orgánica cae al suelo, es fragmentada y luego mezclada con el suelo. Algunos estudios (Russell et al. 2004) enfatizan en el efecto que tienen las diferentes especies sobre los procesos del ecosistema, con énfasis en la dinámica de la materia orgánica del suelo, pues se considera que esta fracción afecta la productividad de la plantación a través del mejoramiento de la estructura del suelo, su retención de humedad y la retención y liberación de nutrimentos; los mismos autores concluyen que una mayor producción de residuos debe resultar en un incremento de carbón orgánico en el suelo, cuando los demás factores que afectan su descomposición son iguales. En general, las especies “siempre verdes” (p.e. coníferas) tienden a concentrar más nutrimentos en el follaje que las especies caducas, las cuales tienden a translocar los elementos del follaje hacia el tronco antes de la caída de las hojas; este hecho implica que en las últimas especies el reciclaje de nutrimentos sea más lento, así como que la cantidad de nutrimentos que se exportan con la madera sea mayor para las mismas especies (Prasad, Sah y Bhandari 1986). Totey (1992) muestra este tipo de tendencia para varias especies de importancia comercial en la India (Cuadro 18). Cuadro 18. Absorción anual, retención y liberación de N y P en algunas plantaciones forestales de la India (tomado de Totey 1992).

Especie arbórea Pinus patula Pinus patula Eucalyptus teriticornis Populus deltoides Shorea robusta Tectona grandis

Absorción (kg ha-1) 114 55 179 47 339 478

Nitrógeno Retenido (%) 46 52 85 56 59 51

Fósforo Liberado Absorción Retenido Liberado (%) (kg ha-1) (%) (%) 54 2 18 82 48 3 77 23 15 83 84 16 44 1 49 51 41 36 50 50 49 91 63 37

En el caso de Pinus caribaea (Waterloo 1994), la especie adiciona cantidades de residuos que aumentan con la edad hasta alcanzar la madurez de la plantación y los residuos adicionados se descomponen relativamente rápido (43-48 % en el primer año), siendo que más del 60 % del K y entre el 20-50 % del P de la acículas se libera en los primeros 3 meses. En el caso de las especies Pithecellobium elegans, Genipa americana, Strypnodendron microstachyum, Vochysia guatemalensis, Vochysia ferruginea y

70 Hyeronima alchorneoides la cantidad de residuos adicionados por año oscila entre 387 y 868 g m-2, de los cuales la gran mayoría son hojas y tan solo una pequeña fracción son ramas; la descomposición de estos residuos es relativamente lenta y varía para cada especie (Montagnini, Ramstad y Sancho 1993, Horn y Montagnini 1999). La transferencia de nutrimentos al suelo, proveniente de los varios compartimentos posibles, es un proceso muy particular en el ecosistema forestal. En este proceso, ocurren adiciones de nutrimentos asociados a la caída de residuos del árbol, por la liberación de exudados radicales al suelo y en menor grado por el lavado de los mismos por agua de lluvia que fluye por el follaje y los troncos (flujo caulinar). De los nutrimentos ligados a la biomasa, la porción que puede liberarse depende de la especie forestal y de su edad, del nutrimento en cuestión y de las condiciones edafoclimáticas. Según Totey (1992), el porcentaje de nutrimentos reciclados que se pueden liberar de las coníferas, alcanza el 50 % para N, K, Ca y Mg, mientras que el P se recicla tan solo en un 30 %, aunque estos porcentajes dependen de la especie en particular de que se trate. La acumulación de material orgánico al suelo depende de que la adición de residuos ocurra sobre o dentro del suelo. Cuando los residuos se adicionan sobre el suelo, de acuerdo con Soto et al. (2002), se puede utilizar varias ecuaciones para describir su velocidad de descomposición. Entre ellas: (1) Y = T o e-kx + e (exponencial simple); (2) Y = T o e-k1x + (T 1 – T o) e-k2x + e (exponencial doble); (3) Y = T o + (T 1 – T o) e-kx + e (asintótica). El modelo asintótico es el que mejor representa la manera en que una única adición de residuos adicionados sobre el suelo se mineraliza, tal como encontraron Sauerbeck y González (1977) al estudiar el fenómeno, empleando paja de trigo trazada con (14)C en 12 suelos de Costa Rica, bajo diferentes condiciones climáticas. Posteriormente otros autores, empleando bolsas de descomposición con residuos de especies del bosque tropical húmedo (Babbar y Ewel 1989; Byard, Lewis y Montagnini 1996) y residuos frescos de banano (Vargas y Flores 1995) y palmito (Soto et al. 2002), encontraron resultados similares. Sin embargo, cuando la adición de residuos sobre el suelo es constante, el uso de un modelo lineal que representa diferentes estados de descomposición, presenta un mejor ajuste matemático (Heal et al. 1997). De acuerdo con Buurman, Ibrahim y Amézquita (2004), cuando lo residuos se adicionan dentro del suelo, la acumulación de C (Cs) en el mismo depende de la cantidad de material depositado y de su velocidad de descomposición, según la ecuación Cs = F1 (1 –kf ) / kh, en la cual Cs se expresa como masa por unidad de superficie, F1 = deposición de residuos (masa por unidad de superficie por año), kf = fracción de residuos que se descompone en un año y kh = fracción de humus descompuesta por año. Esta expresión matemática es válida para la fracción de humus con diferentes tiempos de descomposición o un tiempo medio de permanencia de 1/ kh. Dentro de otras, las prácticas de manejo del bosque o la plantación, tales como las quemas, el pastoreo, el uso de maquinaria y la aplicación de fertilizantes afectan la distribución del carbono orgánico del suelo (Townsend et al. 2002) y su acumulación dentro del suelo está muy relacionada a: 1) la descomposición natural de raíces finas (humificación) dentro del suelo, 2) la descomposición de raíces finas en especies deciduas por poda natural durante la estación seca (Ordóñez 2003), 3) corta de raíces al preparar el terreno (Veldkamp

71 1994), 4) descomposición de raíces por efecto de podas y 5) descomposición de la biomasa microbial. Factores edáficos específicos: Varios estudios enfatizan en el efecto que tienen algunas propiedades del suelo sobre la mineralización, humificación y acumulación de los residuos orgánicos en el suelo. La dinámica del proceso científico muestra que los compuestos orgánicos se reconocían morfogenéticamente de acuerdo a su presencia en sistemas con diferente condición nutritiva y de régimen hídrico con los términos de mull, mor, moder y humus bruto. Posteriormente, se desarrolló la tecnología de fraccionamiento de la materia orgánica del suelo y comienza a utilizarse la nomenclatura de ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, ácidos himatomelánicos y huminas. Recientemente, se separan la fracción orgánica relacionada al contenido de arena del suelo y la fina, asociada a los contenidos de arcilla y limo del suelo; además se utilizan técnicas radiométricas para estudiar la movilidad de las diferentes fracciones en el suelo. La mayoría de los hallazgos encontrados durante los últimos 100 años y otros más, se utilizan hoy en día para separar los suelos orgánicos y describir la contribución del componente orgánico en suelos minerales en la Taxonomía de Suelos (Soil Survey Staff 1999). Cambios en uso de la tierra: Brown et al. (s.f.), indican que la conversión de bosque a pastura tiene un efecto de magnitud baja sobre el contenido total de materia orgánica del suelo; si bien se puede encontrar un ligero incremento de esta fracción al inicio del cambio de cobertura, de inmediato ocurre una disminución del mismo en períodos de tiempo intermedios (p.e. 10 años) y un incremento posterior conforme la pastura se hace más vieja (p.e. más de 50 años). Al contrario del proceso de acumulación de humus en el suelo, como consecuencia de la extracción de biomasa (remoción total del bosque, típica de la agricultura migratoria, o la extracción de madera como producto vendible en sistemas forestales), ocurre una disminución de la velocidad de evapotranspiración, fotosíntesis, calor latente, diversidad biológica, una elevación de la temperatura y cambios en el ciclo hidrológico (incluyendo una disminución de la humedad del suelo). Después de la deforestación, los cambios en el uso de la tierra afectan en forma acentuada los contenidos de materia orgánica del suelo, al igual que otras de sus propiedades (p.e. la densidad aparente), debido a que se afectan tanto la adición de residuos como su velocidad de descomposición (Ewell et al. 1981; Raich 1983; Veldkamp 1994; Johnson y Wedin 1997; van Dam, Veldkamp y van Bremen 1997;Guggenberger y Zech 1999; Powers 2001, 2004; Powers y Schlesinger 2002a,b). Al exponerse la superficie del suelo, se acelera el lavado de nutrimentos, de manera que la reposición de los mismos por el proceso de mineralización de la materia orgánica no compensa por la pérdida. A la larga, el contenido de materia orgánica del suelo decrece, la densidad aparente aumenta y se reduce la velocidad de infiltración, esto asociado también a la menor adición de residuos. Si se utiliza maquinaria pesada en el proceso de extracción de madera o de limpieza del terreno, también se da la compactación del sistema (Costa et al. 2002; Hartemink 2003). Al cortar y quemar un bosque húmedo de 8-9 años en Turrialba, Costa Rica, Ewell et al. (1981) encontraron que, por volatilización, se perdió el 31 % del C inicial, 22 % del N y el 49 % del S. La evolución de CO2 del suelo fue mayor debajo de los residuos de 11 semanas (3.6 g C m-2 día-1) que debajo del bosque siempre verde (2.5 g C m-2 día-1), probablemente debido a que los residuos ayudaban a conservar más humedad en el suelo

72 que el bosque transpirando en forma activa. Los datos de Veldkamp (1994) demuestran que la deforestación, seguida de 25 años de pastos, causó una pérdida neta de 21.8 t ha-1 del C del suelo en un Eutric Hapludands y de 1.5 t ha-1 en un Oxic Humitropepts; en un Andic Humitropepts el autor encontró que la descomposición de raíces de los árboles causó un incremento del C orgánico del suelo durante el primer año después de la corta de los árboles, así como un estabilización del C del suelo al formar complejos con el Al del suelo. Raich (1983) comparó por 6 meses el efecto de convertir un bosque húmedo tropical premontano y un bosque secundario aledaño sobre el balance de C del suelo, definiendo los principales componentes de almacenamiento de C en el suelo y las adiciones y evolución de CO2 de un Inceptisol en Costa Rica. Se encontró que el total de C almacenado en y sobre el suelo en el bosque maduro fue de 9330 g C m-2 y 1850 g C m-2 como residuos y de 340 g C m-2 como raíces de tamaño pequeño (diámetros de 5 mm), sin que se estimara la contribución de las raíces gruesas. La adiciones diarias en el bosque maduro incluyeron 1.3 g C m-2 como residuos y 0.10 g como C orgánico disuelto por m2 en agua de lluvia (recolectada como caída del follaje + flujo por el tallo). La evolución de CO2 del bosque maduro promedió 3.4 g C m-2 día-1o 2.6 veces el promedio de los residuos adicionados. La cantidad de C total acumulada en y sobre el suelo del bosque secundario fue de 8600 g C m-2, 700 g C m-2 en los residuos y de 157 g C m-2 como raíces de tamaño pequeño, lo que representa 2060 g C m-2 menos que en el bosque maduro. El promedio diario de insumos al suelo del boque maduro incluye 0.7 g C m-2 como residuos y 0.12 g C orgánico disuelto/m2. La pérdida de CO2 del bosque maduro promedió 4.6 g C m-2 día-1 o 1.4 veces el promedio encontrado en el bosque secundario. Las adiciones de C al suelo, fueron considerablemente menores que las perdidas de CO2 del mismo en ambos sitios. Johnson y Wedin (1997) también encontraron una pérdida de materia orgánica del suelo al comparar bosques maduros con praderas, atribuyendo el efecto a una velocidad de mineralización más elevada en las pasturas debido a una mayor temperatura del suelo en este ecosistema. Powers (2001,2004), examinó la disminución de la concentración y del contenido de C total del suelo hasta 30 cm de profundidad, relacionado con diferentes usos de la tierra en el noreste de Costa Rica, incluyendo 12 cambios de bosque primario a plantaciones de banano, 15 de pasto a cultivos anuales y 4 de pasto a Vochysia guatemalensis. Al pasar a plantaciones de banano, el suelo superficial disminuyó la concentración y el contenido de C en un 37.0 % y un 16.5 %, respectivamente. Datos similares se encontraron al convertir potreros a cultivos, mientras que los suelos bajo V. guatemalensis aparentemente no aumentaron el contenido de C al menos en la primera década bajo este tipo de cobertura. Una reducción de la producción de residuos de sobre el suelo podría ser uno de los mecanismos que ayudarían a explicar la pérdida de materia orgánica del suelo cuando ocurren cambios en el uso de la tierra, mientras que el proceso de recuperación de este componente del suelo es lento. La recuperación de C en los horizontes inferiores del suelo es mayor que la recuperación de C en el suelo superficial, debido a la acumulación de residuos y fracciones húmicas de alto peso molecular en sus capas superiores (Alvarado 1974). Van Dam, Veldkamp y Breemen (1997) encontraron que la velocidad de descomposición de materia orgánica en el suelo decrece fuertemente con la profundidad del mismo y que el transporte por difusión solo, no es suficiente parra simular el movimiento de C en el subsuelo; los valores deben ser aumentados para explicar el proceso de descomposición y la dinámica

73 de la materia orgánica y del delta (13)C y delta (14)C en estos horizontes. Cleveland et al. (2004) concluyen que con el tiempo, bajo la presencia de reacciones físico-químicas en la superficie de las partículas del suelo, la disolución de fracciones húmicas (hidrofóbicas) es más abundante que la de la fracción no-húmica (hidrofílica); siendo esta última fracción la que migra con más facilidad hacia las capas interiores de suelo. Tanto Cleveland et al. (2004) como Powers y Schlesinger (2002a,b), concluyen que los cambios con la profundidad del suelo de la fracción isotópica del delta (13)C, no se pueden explicar por la absorción por los microorganismos de material orgánica disuelta, ni por la diferencia en composición de los residuos y de las raíces. Russell et al. (2004), mencionan que la acumulación de C en el suelo puede ser sorprendentemente rápida en bosque secundarios tropicales o en terrenos agrícolas degradados, con valores de secuestración de C en el ámbito de 0.5 a 2.0 mg ha-1 año-1. En su estudio en La Selva, Costa Rica, los autores encontraron un incremento del 14 % o 0.6 mg ha-1 año-1en una plantación de 10 años de Hyeronima, así como una disminución del 24 % o 0.9 mg ha-1 año-1en una plantación de Cedrela de un año de edad Guggenberger y Zech (1999) encontraron que el abandono de un pastizal y el crecimiento del bosque secundario permitió elevar el contenido de C en todas las fracciones a su valor original bajo bosque en un período de 18 años y que la fracción orgánica asociada a la fracción arenosa del suelo llegó a alcanzar valores más elevados que los hallados antes de cultivar el terreno. 5.2. Cambios en la fertilidad de los suelos de plantaciones forestales Efecto de las plantaciones forestales comerciales: La pérdida de fertilidad de los suelos en plantaciones forestales comerciales se asocia con pérdidas de materia orgánica, pH, capacidad de intercambio de cationes, capacidad de cationes efectiva y nutrimentos esenciales, aunque también con el deterioro de la estructura del suelo, aumento de la densidad aparente y por ende con mayores tasas de erosión (Ewel et al. 1991). En plantaciones de ciclo corto, la extracción de nutrimentos supera en mucho la reposición de los mismos vía reciclaje o meteorización, efecto que se agrava cuando en adición se realizan prácticas negativas (p.e. quemas, arado del suelo) entre rotaciones (Kumar 2005). En general, el efecto de la cobertura boscosa depende de las condiciones de fertilidad natural del suelo original. Cuando los suelos son infértiles o degradados, el efecto de la cobertura sobre el pH del suelo es más pronunciado en suelos ácidos que en aquellos con alta saturación de bases (p.e., si el pH del suelo aumenta de 4.8 a 5.1, afecta más en Ultisoles que en Alfisoles). Además, en este tipo de suelos las especies plantadas disminuyen el contenido de P extraíble, mientras que en suelos fértiles lo pueden elevar. Los contenidos de K, Ca y Mg intercambiables del suelo se mantienen altos en la mayoría de las plantaciones, en particular de Gmelina arborea (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). En términos de nutrimentos, puede ocurrir que las entradas al sistema sean iguales a las salidas (estado de equilibrio), que entren menos nutrimentos de los que salen (estado de acumulación), o que salgan más que los que entran (estado de pérdida). La determinación de la situación particular se realiza a través de estudios de balance de nutrimentos, los cuales deben hacerse en períodos de tiempo de más de 10 años de

74 duración. La información disponible en la literatura sobre este tema (Hartemink 2003), proviene de dos tipos de estudios, sea comparando el efecto de un sistema de manejo en un tipo de sitio en el tiempo (Tipo I), o comparando sistemas de manejo en dos sitios adyacentes en el tiempo (Tipo 2); en el último caso, ocurren aparentes discrepancias de los resultados obtenidos entre autores, pues depende de que la comparación que se haga sea entre una situación considerada como “óptima contra otra no tan óptima” (bosque natural vs. Plantación forestal), o una “no tan óptima contra otra mejor” (pasturas vs. bosque o plantación forestal). En regiones tropicales la mayoría de los estudios realizados son del Tipo 2 y se concentran en los géneros Pinus, Gmelina, Eucalyptus, Acacia y Tectona, información que se resume en el Cuadro 19. Los datos muestran que los cambios en pH y N oscilan alrededor de 0.1 unidades y en más de dos terceras partes de los casos estudiados el pH aumentó. El contenido de C en el suelo es variable y la mayor disminución de C se encontró en plantaciones de Inga edulis en Ultisoles; el caso de Albizzia lebek muestra un incremento importante de C, debido a que se compara contra un suelos degradados. El contenido de P es variable, aunque en la mayoría de los casos decrece con el tiempo. En el caso de plantaciones en Oxisoles, el contenido de bases aumenta, mientras que en Ultisoles decrece o se mantiene igual (Hartemink 2003). El efecto de los árboles sobre el contenido de Ca intercambiable difiere entre especies y con la edad de las mismas. Al igual que con la acumulación de C orgánico, los contenidos de Ca aumentan con el tiempo hasta el año 10 y declinan después de esta edad. Bajo cobertura de G. arborea, altas cantidades de Ca (161 a 171 kg ha-1) retornan al suelo vía foliar encontrándose incrementos en el contenido de Ca intercambiable (67 %) comparado contra el testigo en Ultisoles; sin embargo los árboles diminuyeron los contenidos de Ca y Mg intercambiable a la edad de 16 años, el cual absorbieron para llenar sus necesidades fisiológicas en suelos bajos en bases. El contenido de K intercambiable tiene poca variación por efecto de la cobertura del suelo aunque bajo Cordia alliodora este tiende elevarse. Como los contenidos de P en los suelos tropicales ácidos son bajos, todas las especies arbóreas causaron una disminución de su contenido extraíble. En este sentido, las especies que tendieron a mejorar el contenido de P con el tiempo son C. alliodora, G. arborea y Eucalyptus sp. (Akinnifesi, Tian y Kang 2002). Efecto de las plantaciones no comerciales con especies nativas: En un estudio con plantaciones puras y mixtas de Stryphnodendrum excelsum, Vochysia ferruginea, Vochysia hondurensis y Hyeronyma alchorneoides llevado a cabo en el trópico húmedo de Costa Rica, Montagnini y Sancho (1994) encontraron que el requerimiento de nutrimentos de cada una de estas especies es diferente y que las cantidades de cada uno de ellos en el tronco, las hojas y las ramas también es diferente. En la Figura 6 puede notarse como el requerimiento de N de S. excelsum, el de Ca de V. ferruginea y el de K de H. alchorneoides duplican el requerimiento por esos elementos de las otras especies comparadas. Montagnini (2000), encontró que la cantidad de nutrimentos asociados a la biomasa en rodales mixtos y en los de Terminalia amazonia son mayores que los encontrados en rodales puros de las mismas especies, concluyendo que esta es una ventaja ecológica comparativa de sobrevivencia y que permite un turno de corta espaciado en el tiempo (las especies llegan a su madurez a tiempos diferentes); además la biomasas de ramas y follaje constituyó entre el 25 y el 35 % de la biomasa total, pero contribuyó con un 50 % de los nutrimentos arbóreos totales.

75 Cuadro 19. Cambios de las propiedades químicas de plantaciones forestales en los trópicos (tomado de Hartemink 2003). Suelo

Prof. (m)

Período (años)

Especie

Andisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Ultisol Psamments

0-0.18 0-0.15 0-0.15 0-0.15 0-0.15 0-0.10 0-0.15 0-0.10 0-0.20

23 4 4 4 4 32 34 35 5

Pin Pin Gme Ing Aca Pin Pin Pin Alb

-0.2 -0.2 +0.3 -0.1 0 +0.3 0 -1.0 +0.1

Alfisol Alfisol Andisol Andisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Oxisol Psamments Psamments Ultisol Ultisol Ultisol

0-0.10 0-0.10 0.10-0.20 0.10-0.20 0-0.20 0-0.30 0-0.30 0-0.30 0-0.15 0-020 0-020 0-020 0-0.05 0-0.05 0-0.20 0-0.15 0-0.15

7 13 22 22 6 10 10 10 20 23 36 36 19 28 11 28 28

Gme Gme Pin Pin Pin Cor Cae Dal Pin Pin Eux Pin Euc Pin Gme Tec Gme

-0.1 +1.5 +0.5 +0.7 +0.6 nd nd nd -0.2 +0.5 +0.1 +0.4 +2.3 +0.2 +0.2 +0.2 -0.8

pH

C (g kg-1) (g Datos de Tipo 1 -2.5 -0.1 -0.1 -73.3 +0.1 +31.3 +1.3 -4.3 +2.6 Datos de Tipo 2 -12.8 -5.7 -34.0 -16.0 +0.9 +5.3 -2.5 +2.7 -0.1 +5.9 -6.9 -7.4 +0.1 -0.1 +0.7 -1.9 +0.9

(mmol (+) kg-1) Ca Mg

N kg-1)

P (mg kg-1)

-.05 -0.3 -0.2 +0.4 +0.3 nd nd nd +0.2

+385 +1 <0.5 +2 +1 nd nd nd +9

+119 nd nd nd nd +129 -19 -104 nd

-40.4 -0.2 +0.2 -0.3 +0.3 nd nd nd -8.0

-2.0 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 nd nd nd -0.6

-2.7 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 nd nd nd +0.1

-1.0 -0.6 -1.5 -0.2 +0.1 nd nd nd nd +0.5 -0.9 -0.4 nd nd nd +0.2 +0.7

-1.1 -1.1 nd nd nd nd nd nd nd 0 +0.1 -0.1 nd nd -1.4 -25.8 -29.9

nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd nd

-4.0 +25.1 nd nd +14.6 +10.0 +10.5 +2.5 nd nd nd nd nd nd 0 -16.8 -15.2

-1.0 +5.7 nd nd +1.8 +4.5 +5.0 +1.0 nd nd nd nd nd nd -0.2 -1.6 -1.6

+4.0 -0.4 nd nd +0.1 +0.7 +0.8 +0.2 nd nd nd nd nd nd -0.1 -0.4 -0.4

CIC

a

Período de tiempo entre los dos muestreos de suelo comparados Pin, pinos; Gme, melina; Ing, Inga edulis; Alb, Albizzia lebek; Cor, Cordia tricotoma; Cae, Caesalpinia echinata; Dal, Dalbergia nigra; Eux, Euxilophora paraensis; Car, Carapa guinensis; Euc, Eucalyptus; Tec, Teutona grandis. b

Según Montagnini (2000), el contenido de Ca en el suelo aumentó bajo rodales de Terminalia amazonia y Virola koschnyi, ambas especies de elevado contenido foliar de Ca y altas tasas de caída de hojarasca. A su vez, los cambios que sufre el suelo por efecto de las diferencias en absorción y perdidas asociadas al crecimiento de las especies, puede observarse en el Cuadro 20. Sobresale el hecho que bajo estas especies con el tiempo disminuye el pH y el porcentaje de saturación de acidez, de acidez intercambiable y de materia orgánica, con un aumento significativo de la suma de bases. Un resumen de los trabajos realizados en La Selva, Costa Rica (Montagnini, Kanninen y Montero 2004) muestra que los principales efectos de los bosques con especies nativas no comerciales tienen los siguientes efectos sobre el suelo: ? “Para reducir el costo nutricional de las cosechas de productos forestales, debe preferiblemente dejarse el follaje y las ramas en el sitio”, y de ser posible los residuos de la corteza. ? “En el suelo bajo plantaciones de Vochysia guatemalensis se encontró un valor de pH mayor que en el testigo, menor cantidad de acidez intercambiable y mayor contenido de Mg disponible que los otros tratamientos, resultado que solamente se observó en muestreos realizados a largo plazo”, es decir más de 10 años. ? “En el suelo bajo plantaciones de Vochysia ferruginea se encontraron los mayores contenidos de materia orgánica”.

K

76 ? ? ?

“Tanto en evaluaciones tempranas como de largo plazo, los contenidos de K en los suelos bajo cobertura de Dipteryx panamensis fueron superiores a los encontrados bajo plantaciones de otros tipos de especies”. “Con referencia al P, parece ser que las cantidades disponibles disminuyen en casi todos los casos a lo largo del tiempo”. “La gran cantidad de hojarasca producida por Vochysia guatemalensis, Terminalia amazonia, Hyeronima alchorneoides y Vochysia ferruginea hace a estas especies útiles para proteger los suelos contra la erosión”.

Figura 6. Absorción de N, Ca, Mg, K y P en plantaciones de Stryphnodendron excelsum, Vochysia ferruginea, Vochysia hondurensis y Hyeronima alchorneoides en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini y Sancho 1994).

77

Cuadro 20. Variación del pH, la acidez intercambiable, la suma de bases y el contenido de materia orgánica en suelos bajo diferentes tipos de cobertura en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini y Sancho 1994). Especie Vochysia feruuginea Vochysia guatemalensis Hyeronima alchorneoides Bosque secundario Pastos PROMEDIO Vochysia feruuginea Vochysia guatemalensis Hyeronima alchorneoides Bosque secundario Pastos PROMEDIO Vochysia feruuginea Vochysia guatemalensis Hyeronima alchorneoides Bosque secundario Pastos PROMEDIO Vochysia feruuginea Vochysia guatemalensis Hyeronima alchorneoides Bosque secundario Pastos PROMEDIO Vochysia feruuginea Vochysia guatemalensis Hyeronima alchorneoides Bosque secundario Pastos PROMEDIO

Edad de la Plantación (meses) 32 43 pH 5.4 5.0 4.9 5.3 5.2 5.0 5.1 5.0 5.3 5.2 4.8 5.3 5.2 4.9 5.3 5.1 4.9 Acidez intercambiable (cmol kg-1) 1.2 1.4 0.9 1.9 2.0 1.2 1.7 1.2 1.5 1.7 1.2 1.4 1.5 0.9 1.5 1.7 1.1 Suma de bases (cmol kg-1) 1.6 1.3 1.4 0.7 1.1 1.7 0.8 1.8 1.4 1.9 2.4 0.8 1.2 1.2 1.1 1.3 1.7 Saturación de acidez (%) 43 52 43 73 65 41 68 40 52 47 33 64 56 43 58 57 39 Materia orgánica (%) 6.6 5.1 4.9 5.5 4.3 5.6 5.2 5.0 7.6 5.1 6.5 4.8 4.0 2.7 6.1 4.7 4.9 18

55 4.6 4.6 4.7 5.0 4.9 4.8 0.8 0.8 0.8 1.0 0.6 0.8 2.7 2.0 2.1 3.2 2.3 2.5 23 29 28 24 21 24 4.6 4.7 4.6 6.0 4.4 4.9

Efecto del bosque secundario: El efecto que tiene el crecimiento del bosque secundario en sus diferentes etapas de sucesión sobre las propiedades del suelo está íntimamente relacionado con otras variables que afectan el crecimiento del bosque, principalmente de tipo bioclimático. Las especies forestales que crecen en el trópico húmedo son diferentes a las que dominan el paisaje en el trópico seco y los cambios que estas especies producen sobre el suelo, también son diferentes, principalmente en magnitud. La dinámica de las plántulas en bosques secundarios es altamente estacional, en donde su emergencia es mayor y su muerte menor durante la estación lluviosa en el bosque seco tropical de Yucatán, México (Ceccon, Sánchez y Campo 2004). Las especies arbóreas de crecimiento rápido, a menudo se caracterizan por pertenecer al grupo de especies de sucesión temprana y tienen un comportamiento fisiológico y de

78 crecimiento diferente al de las especies de sucesión tardía. Davidson et al. (1998) encontraron en Andisoles de la amazonía ecuatoriana, que las especies de sucesión temprana tienen mayor sobrevivencia (90 %) que las tardías (45 %), crecen más rápido en altura y en diámetro y tienen una concentración foliar de nutrimentos mayor que las tardías (Cuadro 21). Este último aspecto es de relevancia en cuanto a que las especies de sucesión temprana cubren el suelo rápidamente reduciendo así su erosión y además consumen rápidamente nutrimentos producto de la mineralización, con lo cual disminuyen la posibilidad de su pérdida por lavado. Cuadro 21. Altura y diámetro (2.5 años de edad) y concentración foliar (primera hoja totalmente desarrollada) de especies de sucesión temprana y tardía en la amazonía ecuatoriana (adaptado de Davidson et al. 1998). Altura (cm)

Diám. (mm)

N

C. alliodora C. lechleri E. poeppigiana H. americanus I. densiflora P .pteroclada P. discolor

221 337 375 371 200 263 321

59 70 100 108 54 57 73

27.8 31.6 34.8 30.1 25.3 28.7 26.3

P Ca (mg g-1 M.S.) De sucesión temprana 20.0 2.3 25.4 17.9 2.6 12.5 16.3 2.3 10.7 19.4 2.6 10.4 7.9 0.9 0.1 9.5 2.2 14.7 24.9 2.5 9.4

C. orinocense C. biflora O. floccifera P. pinnatum

77 64 67 122

21 15 15 33

20.4 18.9 14.0 27.4

De sucesión tardía 19.0 2.0 13.3 16.0 1.6 8.5 12.9 1.2 4.0 12.7 2.1 9.8

Especie

K

Mg

B

Zn

Fe Mn (mg kg-1 M.S.)

7.1 4.0 4.1 4.7 1.6 3.0 3.9

26 17 19 19 15 38 29

50 30 36 97 16 18 58

42 86 116 80 46 118 75

4.5 2.5 1.7 3.2

17 20 10 26

13 17 12 22

41 48 39 69

Cu

Al

46 555 129 377 247 126 570

11 9 10 17 6 10 19

20 22 23 27 7 23 18

78 67 21 88

6 7 7 15

13 14 46 36

Los cambios que ocurren en el suelo como resultado del desarrollo de las diferentes etapas de sucesión en el bosque tropical seco ocurren de forma más despaciosa (décadas) que los que ocurren cuando se corta el bosque primario y se deja crecer la pastura (meses). En el segundo caso, normalmente ocurre una mineralización acelerada de la materia orgánica del suelo a la entrada de la estación lluviosa, acompañada de un desprendimiento igualmente rápido de los nutrimentos asociados a la misma. Cuando se abandona la pastura, comienza una serie de etapas de sucesión arbórea, cada una asociada a un proceso lento de absorción y acumulación de nutrimentos, los cuales se pasan de un estado sucesional a otro cuando unas especies colonizadoras van cediendo su lugar a las siguientes. De esta manera, el cambio en vegetación acarrea una mejora de las propiedades químicas y físicas del suelo a través de los siguientes mecanismos: 1) adiciones de materia orgánica al ecosistema; 2) fijación biológica de N por parte de especies arbóreas leguminosas; 3) capacidad de almacenamiento y reciclaje de grandes cantidades por parte de los árboles; 4) efecto de moderación del microclima por los árboles; 5) la rizosfera de los árboles favorece el reciclaje y la disponibilidad de nutrimentos y 6) la adición vía goteo de nutrimentos acumulados en la superficie de las hojas. La mayoría de estos cambios se presentan en la superficie del suelo, en donde se encuentra la mayor parte de la biomasa aérea y subterránea del bosque, se acumulan y mineralizan los detritos vegetales que llegan al suelo y se concentra la mayor actividad microbiana (Alexander 1973; Alfaro, Alvarado y Chaverri 2001). En los trópicos húmedos se cuenta con gran abundancia de bosques secundarios, producto principalmente del 1) abandono de potreros dedicados a la ganadería extensiva, 2) el efecto de la corta del bosque primario y 3) del crecimiento del bosque secundario y

79 de sus etapas de sucesión. Después de la deforestación, el cambio en uso de la tierra tiene un efecto importante en el contenido de materia orgánica del suelo y otras propiedades como la densidad aparente, ya que ambos, la adición y la descomposición de los residuos se ven afectados de manera muy variada (Ewell et al. 1981; Raich 1983; Wermer 1984; Veldkamp 1994; Johnson y Wedin 1997; Guggenberger y Zech 1999; Powers 2001, 2004; Powers y Schlesinger 2002a,b). En el trópico húmedo, la tumba y quema del bosque causa pérdidas por volatilización del orden del 31% C, 22% N y 49% S (Ewell et al. 1981) mientras que por el proceso de descomposición de residuos, la conversión de bosque a pasto o a cultivos agrícolas causa una merma del 37% del carbón orgánico del suelo (Powers 2001, 2004). En suelos bajo cobertura de pasto por 25 años, Veldkamp (1994) encontró una disminución de 21.8 t ha-1 de carbón en un Eutric Hapludands y de 1.5 t ha-1 en un Oxic Humitropets. Raich (1983), explicó este tipo de cambios en función de una disminución de la adición de residuos, de materia orgánica disuelta y un aumento en la evolución de CO2 del suelo por acción de los microorganismos. De acuerdo con Guggenberger y Zech (1999), las nuevas condiciones ambientales impuestas por el cambio de cobertura del terreno, causan una disminución de la fracción orgánica del suelo ligada al limo y la arcilla de menor magnitud, que la que ocurre con la materia orgánica asociada a residuos en descomposición y a la fracción arena del suelo. Wermer (1984) al comparar sitios de 0, 8, 16, 31 años de edad y un bosque maduro en La Selva, Costa Rica, encontró que mientras las propiedades físicas de los suelos permanecen constantes durante los diferentes estadios de sucesión, las propiedades químicas de los mismos si varían, alcanzándose un pico en el contenido de materia orgánica y los contenidos relacionados de N, S y P a los 8 años, un aumento de Fe, Al y H entre los 8-16 años, una pérdida continua de cationes y NO3 desde que se corta el bosque y una disminución de Ca y Mg del suelo hasta los 31 años debido a la absorción por los árboles de estos elementos. En el mismo ambiente de Andisoles de La Selva, Bigelow et al. (2004) encontraron que las pérdidas de NO3 aumentan conforme el número de eventos que disturben el crecimiento de la vegetación aumenta, sin que se note ninguna pérdida de Ca o Mg por efecto de ión acompañante, aunque si de K. En el estudio de Herrera y Finegan (1997), se demuestra que la dominancia de ciertas especies, 28 años después del abandono del potrero en el bosque húmedo tropical de Costa Rica, depende de las características del suelo, siendo que Vochysia ferruginea se ubica en los suelos con mayor grado de acidez, mientras que Cordia alliodora se encuentra con mayor frecuencia en los sitios con suelos más fértiles (Cuadro 22). Además de las diferencias encontradas en los suelos, también se halló que las concentraciones foliares de Ca, Mg, P, K, S, Cu y Zn fueron significativamente mayores en C. alliodora que en V. ferruginea. En general, los bosques secundarios dominados por V. ferruginea tienen una mayor producción en sitios de pendientes suaves, con contenidos altos de saturación de Al, Fe y P y bajas concentraciones de Ca, Mg, K, Cu, Mn, Zn y porcentajes de arena entre 40 y 50 % (Herrera y Alvarado 2001).

80 Cuadro 22. Propiedades del suelo asociadas a parcelas dominadas por V. ferruginea o C. alliodora en bosques secundarios de 28 años en las llanuras del norte de Costa Rica (tomado de Herrera y Finegan 1997). Variable de suelo Pendiente (%) Acidez (cmol (+) L-1; 0-12 cm) Acidez (cmol (+)L-1; 12-30cm) Cu (mg L-1; 0-12 cm) Mn (mg L-1; 0-12 cm) Arena (%; 0-12 cm) Arcilla (%; 0-12 cm) Arcilla (%; 12-30 cm)

Parcelas de Vochysia (n=16) 32 (20-47) 0.6 (0.3-1.12) 1.2 (0.6-1.99) 26 (18.1-33.4) 49 (14-123) 26 (18-41) 56 (44-66) 61 (42-72)

Parcelas de Cordia (n=11) 14 (3-33) 0.3 (0.14-0.93) 0.6 (0.14-1.21 30 (22.7-41.4) 103 (41-197) 33 (25-36) 52 (44-60) 54 (48-71)

Probabilidad ** * ** * * * * *

En el Cuadro 23 puede observarse el efecto que ejerce el material parental sobre las propiedades del suelo (diferencias en densidad aparente, pH en NaF y conductividad hidráulica), así como las diferencias causadas por el tipo de bosque sobre el suelo, las cuales no fueron tan marcadas en el presente caso debido al poco tiempo de sucesión (notables son los cambios en el contenido de Ca y Mg). Cuadro 23. Características físicas y químicas del suelo bajo vegetación de pasto y bosques secundarios de diferente edad en la Estación Experimental Forestal Horizontes, Guanacaste, Costa Rica (tomado de Alfaro, Alvarado y Chaverri 2001).

Característica pH H20 pH NaF M.O., % Acidez, cmol(+)L-1 Ca, cmol(+)L-1 Mg, cmol(+)L-1 K, cmol(+)L-1 CICE, cmol(+)L-1 P, mg L-1 Zn, mg L-1 Mn, mg L-1 Fe, mg L-1 Cu, mg L-1 Coduc. Hidrául., cm hora-1 Penetrab. Superf., kg cm-2 Retenc. Hum., 1.5 Mpa % Densidad. Ap., Mg m-3

Zona Norte Andic Haplustepts Pastizal Bosque 17 años Valor D.E Valor D.E. 6.6a 0.16 6.8a 0.18 8.8c 0.67 8.4b 0.60 6.9a 3.10 5.9a 1.36 0.2a 0.04 0.2a 0.04 8.6c 1.43 14.0a 2.85 2.2d 0.69 2.8c 0.74 1.0b 0.26 0.9a 0.22 12.0c 2.01 17.9a 3.52 6.5b 2.60 7.5b 1.67 0.7c 0.25 2.1a 0.91 3.1c 1.74 7.8b 4.06 55.1c 8.60 44.2a 14.63 6.7b 2.06 2.8b 2.69 33.5ab 25.9 57.6b 83.9 32.3c 9.0 21.5b 3.3 31.9b 7.31 31.0b 7.10 0.95a 0.11 0.86b 0.09

Zona Sur Typic Haplustepts Bosque 13 años Bosque 17 años Valor D.E Valor D.E. 6.6a 0.11 6.6a 0.22 7.6a 0.36 7.7a 0.52 4.2ab 1.27 5.0a 1.94 0.2a 0.03 0.2a 0.03 17.4b 1.40 14.1a 2.86 4.4b 0.80 3.6a 1.00 0.8a 0.24 0.8a 0.17 22.7b 1.60 18.6a 3.58 4.1a 1.09 4.2a 1.49 3.4b 0.97 2.4a 0.87 18.0a 7.14 19.7a 2.44 31.3b 9.53 40.6a 17.45 11.2a 2.69 9.4a 3.76 10.8a 15.84 14.4a 18.00 18.0a 0.9 14.4a 1.6 33.78a 3.98 36.9a 5.05 1.01a 0.07 0.97a 0.14

6. Balance de nutrimentos en plantaciones y bosques Reponer los nutrimentos que salen del ecosistema es imperativo, en particular en plantaciones de ciclo corto diseñadas para plantar los árboles que consumimos (Yamada et al. 2004). Los autores documentan como plantaciones de Acacia mangium, Eucalyptus globulus y Eucalyptus grandis extraen cantidades apreciables de nutrimentos asociadas a la madera (75-236 kg N ha-1, 4-49 kg P ha-1, 37-217 kg K ha-1 y 54-215 kg

81 Ca ha-1), las cuales no pueden ser repuestas por los procesos naturales de meteorización o deposición atmosférica y por tanto deben reponerse a través de la adición de fertilizantes. Spagenberger y Fölster (2002), consideran los balances de nutrimentos como una herramienta útil para describir la dinámica de la nutrición de las plantaciones forestales. Ilustran la pérdida de nutrimentos asociada a la exportación del producto cosechado (pérdidas de exportación), las pérdidas de nutrimentos asociadas a prácticas de manejo durante y después de la cosecha (pérdidas de transformación) causadas por la quema de residuos, erosión y lavado, pérdida de nutrimentos que debe balancearse con su adición por otros mecanismos. En este sentido, el manejo de nutrimentos debe cubrir los siguientes aspectos de la dinámica de la nutrición: 1) cuantificación de las pérdidas y su compensación para lograr una producción sostenida; 2) ahorro y mantenimiento de nutrimentos dentro del ciclo de producción, tanto como sea posible y 3) optimización de los fertilizantes aplicados. Spangerberger y Fölster (2002), realizan un balance de nutrimentos en el que no se consideran las adiciones por lluvia ni las del fertilizante, se trata de los nutrimentos en los diferentes compartimientos en plantaciones de Eucalyptus urograndis de 4.5 años de edad en Maranhão y en el Proyecto Jari, Brasil, tanto en suelos fértiles como infértiles (promedio de 12 sitios). Por varias décadas, los estudios mencionados en este capítulo fueron generándose en forma individual y desperdigada, debido a que los diferentes autores no se comunicaban entre sí, y al mismo tiempo por la falta de una metodología que permitiera unir estos esfuerzos para producir un resultado útil a la ciencia y la empresa forestal. El enfoque ecológico de la escuela forestal europea permite finalmente resolver el tema de la falta de metodología, primero aplicado en la década de los 60 a suelos y ecosistemas forestales en Asia (Sarmiento 1984) y luego en América (Salas 1987), posteriormente a los sistemas agroforestales (Fassbender 1993) y más recientemente al sistema de plantaciones forestales (Mackensen 1999; Spagenberger. y Fölster 2002). En resumen, la metodología considera al suelo (ecosistema) como un sistema abierto, con entradas y salidas, y un sistema de almacenamiento de nutrimentos base, en el cual en adición a los procesos naturales de pérdidas y adiciones deben considerarse las variantes introducidas por el manejo del ecosistema. El contenido de nutrimentos disponibles en el suelo hasta una profundidad de 1 m se calcula sumando los parámetros que se deseen utilizar (por ejemplo los contenidos de Ca, Mg, K, P, etc.) en función de los diferentes horizontes del suelo involucrados, con lo que se logra caracterizar el sitio y generar el concepto de nivel base de nutrimentos. De esta manera, para que el sistema se encuentre en estado de equilibrio, en relación al contenido de nutrimentos (Mackensen 1999), debe cumplirse con la ecuación: Entrada de Nutrimentos = Salida de Nutrimentos El contenido de nutrimentos puede ser positivo o negativo, según sea que su entrada sea mayor o menor que su salida. Deben distinguirse los flujos internos de nutrimentos (tales como la caída de residuos, lavado de nutrimentos del follaje por efecto de lluvia, descomposición de raíces) los cuales no hacen que cambie el nivel base original, de los flujos externos (que incluyen deposiciones atmosféricas, lavado y volatilización de nutrimentos) que si pueden afectar a largo plazo la fertilidad natural del sitio y por ende la productividad de la plantación. En el grupo de flujos externos pueden separarse los

82 que son independientes del manejo del sistema, por ejemplo los que ocurren en bosques primarios naturales y que incluyen deposiciones atmosféricas, fijación biológica de N y meteorización del material parental. Por otra parte otros flujos si dependen del manejo de la plantación, como por ejemplo la conversión del bosque en plantación y la cosecha de los árboles, procesos que causan cambios en los flujos por exportación de nutrimentos en el producto cosechado y pueden inducir a un lavado extra de nutrimentos, un incremento en los niveles de erosión de suelo y pérdida de nutrimentos adicionados a la quema de la vegetación original, para los cuales Mackensen (1999) presenta una metodología de cálculo de flujos específicos. Una vez que se hace el balance de nutrimentos de un sistema (plantación), si este es negativo, deben adicionarse los nutrimentos que estén por debajo del nivel original, lo que se conoce como compensación por pérdida de nutrimentos; en este quehacer, debe recordarse que algunos elementos que se exportan del sistema tales como el Fe, Mn y Al, no requieren ser repuestos, pues normalmente estos elementos se encuentran en cantidades apreciables en el sistema y su reposición más bien podría ser perjudicial. En capítulos subsiguientes se discute sobre algunos aspectos que determinan el que la reposición de los nutrimentos sea eficiente, por lo que se reserva para ese entonces el discutir aspectos como tipo de fertilizantes, eficiencia de uso del fertilizante y corrección de la acidez del suelo; además, queda por discutir como reponer, por ejemplo 1500 g N por árbol en un turno de corta, todo en función de las condiciones fisiológicas que determinan su absorción. Mackensen (1999), calcula las cantidades de nutrimentos perdidos y a reponer para la producción de Acacia mangium y Eucalyptus en suelos infértiles de Australia, valores que se incluyen en el Cuadro 24. Cuadro 24. Pérdida de nutrimentos asociada a la extracción de 200 m3 ha-1 de Acacia mangium y Eucalyptus en suelos infértiles de Australia (tomado de Mackensen 1999). Elemento Cosecha Atmosférica Lavado Erosión Total Cosecha Atmosférica Lavado Erosión Total

N P K Ca Pérdidas en plantaciones de Acacia mangium (kg ha-1) 202 2.6 73 161 329 2.5 113 63 84 0.1 86 8 77 7.4 4 20 692 12.6 276 252 Pérdidas en plantaciones de Eucalyptus (kg ha-1) 75 3.7 206 85 219 1.1 91 64 56 0.1 69 9 77 7.4 4 20 427 12.3 370 178

Mg 10 20 10 5 45 21 21 10 5 57

83

4. DIAGNÓSTICO DE LA NUTRICIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES Alfredo Alvarado Resumen La relevancia de diagnosticar la condición nutricional de bosques y plantaciones forestales es cada vez mayor, dada la presión por elevar rendimientos y disminuir turnos de corta. En este sentido, se incluye en el capítulo información concerniente a la utilización de técnicas de diagnóstico nutricional, tales como la descripción de síntomas de deficiencia foliar, el análisis de tejidos (foliar y pecíolos), análisis de suelo y curvas de absorción de nutrimentos. Se incluye información generada y publicada por Drechsel y Zech (1991), con el fin de facilitar su adquisición y utilización.

1. Requerimientos nutricionales de los árboles La cantidad de nutrimentos absorbidos por los árboles, depende de la exigencia de la especie, de su tasa de crecimiento y de las condiciones edáficas y climáticas que afectan la disponibilidad de los nutrimentos. La exigencia nutricional de una especie en comparación con otra, puede variar de un nutrimento a otro, lo que representa una característica importante en la selección del sitio para la plantación y en la determinación de la cantidad y del fraccionamiento del fertilizante a aplicar (Reis y Barros 1990). Al igual que para cualquier otro tipo de plantas, los requerimientos nutricionales de los árboles maderables son los mismos, unos en cantidades grandes, llamados macronutrimentos, como nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K); los nutrimentos secundarios calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S), y otros en cantidades pequeñas, por lo que se conocen como micronutrimentos o elementos traza, entre ellos hierro (Fe), cobre (Cu), cloro (Cl), manganeso (Mn), boro (B), zinc (Zn) y molibdeno (Mo), los cuales son absorbidos en medio líquido (agua), más carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) que son tomados del aire a través de la fotosíntesis y del agua del suelo (Figura 1). Muchos de esos elementos los suple el suelo sin problema, excepto los que el árbol requiere en cantidades apreciables en momentos específicos de su crecimiento y que pueden adicionarse como fertilizante para llenar las exigencias del mismo. En la mayoría de los textos generales de nutrición y fertilización de árboles tiende a discutirse el efecto de adicionar varios nutrimentos en conjunto, aunque es factible encontrar artículos que tratan exclusivamente con un elemento determinado, tal es el caso del P (Ballard 1980) y del B (Stone 1990). Un elemento es esencial si la planta lo requiere para su desarrollo normal y completar su ciclo de vida. La presencia de elementos nutritivos en las cenizas de una planta, no es indicador de las necesidades cualitativas y cuantitativas de los distintos elementos químicos para una planta foto autótrofa. Los estudios en cultivos hidropónicos permiten establecer tres criterios que debe cumplir un elemento para que pueda ser considerado como esencial: 1) la deficiencia del elemento impide que la planta complete su ciclo vital (germinar, crecer, florear y producir semillas), 2) el elemento no se puede reemplazar por otro elemento con propiedades similares y 3) el elemento debe participar

84 directamente en el metabolismo de la planta y su beneficio no debe estar relacionado solamente al hecho de mejorar las características del suelo, el crecimiento de la microflora o algún efecto parecido. Cuando se presentan síntomas agudos de deficiencia nutricional, es importante conocer si el elemento se recicla de hojas viejas a las jóvenes. Si un elemento es inmóvil la deficiencia aparece primero en hojas jóvenes, mientras que si es móvil en el interior de la planta la deficiencia se observa en hojas viejas. Se consideran elementos móviles N, P, K, Mg, Cl, Na y Mo, parcialmente móviles el S, Zn y Mn e inmóviles Ca, Fe, B y Cu. El elemento que más limita el crecimiento de los árboles en plantaciones en todo el mundo es el N, aunque en regiones tropicales el P puede ser igualmente limitante (Sarmiento 1984), debido a que los suelos pueden retenerlo fuertemente y a que durante la estación seca su movimiento en el suelo y absorción por las plantas se reduce. Bajo condiciones particulares, puede encontrarse extensiones apreciables de plantaciones forestales afectadas en su crecimiento por deficiencias de elementos menores, caso del B en plantaciones de coníferas en Andisoles de Colombia (Ladrach 1980b; Castaño y Quiroga 1990), de coníferas y eucaliptos en Andisoles de Chile (Stone 1990) y de eucalipto en Oxisoles de las sabanas de África (Mackensen 1999), o por la toxicidad de otros elementos relacionados con la acidez del suelo. Por lo anteriormente mencionado, los fertilizantes comerciales incluyen principalmente N-P-K y en algunas ocasiones BMg-Zn. Algunos autores mantienen que las especies arbóreas forestales tienen un sistema de absorción de nutrimentos extensivo, en vez del sistema intensivo de los cultivos agrícolas, y que por esa razón no dependen tanto de la adición de fertilizantes. Si este fuera el caso, no debería aplicarse nutrimentos a las especies arbóreas de frutales las que, aunque menos espaciadas que los árboles forestales, responden en forma espectacular a la adición de fertilizantes (Nwoboshi 1975). Los principios que rigen las necesidades nutricionales de las plantas, sean estas cultivos anuales o plantaciones forestales, son similares. Sin embargo, se presenta mayor similitud entre las prácticas de abonamiento de especies frutales arbóreas y los árboles en plantaciones forestales, que entre estas dos actividades y las necesidades de los cultivos anuales. Los elementos esenciales para el crecimiento de cualquier tipo de planta son los mismos, sin embargo, las cantidades, la forma y la época de aplicación de esos elementos es diferente cuando se trata de especies perennes o anuales. En general, cuando se trata de plantaciones forestales, se podría recomendar una primera aplicación de fertilizante al traplante y posteriormente aplicaciones anuales hasta el cierre de copa de la plantación. La adición de fertilizantes también debe hacerse después de las podas y deshierbas a inicios de la época de lluvias e incluye toda la dosis de P y un tercio del N y K recomendados, adicionando el resto de la dosis durante el máximo de precipitación, coincidiendo con la máxima expansión foliar. Una vez que la plantación cierra la copa, la posibilidad de respuesta a la fertilización ocurre cuando los suelos son deficientes en algún elemento o después de los raleos, necesarios por razón de competencia, de forma del árbol o fitosanitarios.

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Figura 1. Elementos esenciales para el crecimiento de los árboles (Tomado de Davey 1995)

No todos los árboles tienen el mismo comportamiento cuando de necesidades nutricionales se trata ya que existen marcadas diferencias entre especies forestales. Es normal que las especies arbóreas de crecimiento rápido tengan requerimientos nutricionales más elevados que aquellas de crecimiento lento. También es cierto que la cantidad de nutrimentos que se extraen en el producto cosechado, por ejemplo madera, sean mayores en este último tipo de especies. Todo lo anterior está íntimamente ligado a las características fotosintéticas de cada especie forestal, como lo mencionan López et al. (2001). En suelos de fertilidad media del bosque montano bajo primario de Costa Rica, Birkelbach et al. (1996) demuestran que Iriartea deltoidea, Symphonia globulifera y Acalypha apodanthes tienen una alta capacidad de concentración de Mn en las hojas, mientras que Euterpe macrospadix no tiene la misma capacidad de almacenar ese elemento, ni ningún otro, en la misma magnitud que las otras especies comparadas (Cuadro 1). Cuadro 1. Contenido foliar promedio de cinco especies del bosque montano bajo de Costa Rica (tomado de Birkelbach et al. 1996). Especie Iriartea deltoidea Euterpe macrospadix Crysophila albida Symphonia globulifera Acalypha apodanthes

Ca 323 111 191 364 397

Mg

K Mn mmol kg-1 194 167 15.6 67 123 5.7 138 251 3.0 149 168 16.5 144 314 15.2

Zn 0.33 0.35 0.34 1.03 0.45

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2. Estado nutricional de los bosques o plantaciones forestales Conocer el estado nutricional de un bosque o plantación forestal, requiere de un inventario que permita entender, además de la fertilidad del ecosistema, todas las condiciones que puedan alterar el mecanismo normal de absorción de nutrimentos por parte del árbol. El conocimiento adquirido a través de un inventario ayuda a determinar si la presencia de un problema la provoca o aumenta la aparente escasez de nutrimentos, o si por el contrario, es causada por algún otro tipo de factor. 2.1 Variables edáficas asociadas a la absorción de nutrimentos Las características edáficas se ven fuertemente afectadas por el impacto que ejercen actividades en la plantación como la cosecha de los árboles, la preparación del sitio para la siembra, la fertilización inicial y el control de malezas. Estas prácticas pueden afectar la estructura del suelo, causar compactación y pueden reducir el crecimiento de los árboles, al aumentar la resistencia del suelo a la penetración de raíces, reducir la aireación y cambiar los flujos de agua, calor y disponibilidad de nutrimentos. Temperatura del suelo: La absorción de nutrimentos por el árbol es lenta en suelos fríos, lo que eleva la posibilidad de encontrar deficiencias nutricionales en suelos en los que la cantidad disponible de nutrimentos es limitada. Este problema ocurre porque la difusión de los elementos en el suelo es lenta y la actividad radical es reducida. Cuando la temperatura del suelo es elevada, puede ocurrir una disminución del crecimiento de las raíces y hasta la muerte de las más finas, por lo que también se reduce la velocidad de absorción de nutrimentos. En zonas tropicales bajas y calientes, la recirculación de nutrimentos de especies caducifolias es muy rápida y compensa la baja fertilidad de los suelos; por el contrario, en las montañas el proceso de descomposición se ve limitado por la baja temperatura y la menor actividad biológica (Salas 1987). pH del suelo: La condición ácida del suelo reduce la disponibilidad de calcio (Ca), magnesio (Mg), molibdeno (Mo) y fósforo (P) pero aumenta la disponibilidad de hierro (Fe), manganeso (Mn), boro (B), cobre (Cu) y zinc (Zn), como ocurre en la mayoría de los suelos rojos, arcillosos muy meteorizados (Ultisoles y Oxisoles) de las regiones tropicales húmedas. La mayor disponibilidad de nitrógeno (N) ocurre a pH entre 6.0 y 7.0. En regiones tropicales húmedo-secas donde se encuentran Alfisoles y Vertisoles, el pH del suelo suele ser mayor a 6.5, elevándose la disponibilidad de elementos como el Ca, el Mg y el potasio (K) pero reduciéndose la disponibilidad de elementos menores como el Zn, B y azufre (S). Salinidad: Bajo condiciones de baja precipitación, se presentan suelos muy secos, a menudo clasificados dentro del orden Aridisoles, en los cuales se pueden presentar acumulaciones de sales solubles y sodio (Na), las cuales afectan negativamente el desarrollo de muchas especies forestales. Jacobs y Timmer (2005), discuten el efecto de la salinidad causada por sobrefertilización sobre el sistema radical de plántulas de varias especies. Este problema también se asocia a mal manejo del riego (utilización de agua de riego de baja calidad y/o falta de canales de drenaje) y a la presencia de suelos con tabla de agua alta. Condiciones de humedad: Las condiciones de sequía causan que elementos como el B, Zn, Cu, K y P sean menos asequibles al sistema radical que otros. El bronceamiento

87 (deficiencia de Mg) y el amarillamiento de la hojas de la parte inferior de la copa hacia arriba (deficiencia de N), son problemas que se asocian comúnmente a períodos de sequía. Novais et al. (1990), documentan como la absorción de P y el crecimiento del sistema radical del eucalipto se reducen significativamente, aún cuando los suelos se encuentran a capacidad de campo. En el otro extremo, cuando los suelos son mal drenados, los elementos como el Fe y el Mn, que son fácilmente reducibles, pueden llegar a alcanzar niveles de toxicidad para especies forestales no adaptadas a dichas condiciones. En los trópicos el crecimiento de los árboles es casi continuo, por lo que su ritmo de crecimiento se ve más afectado por déficit de humedad que por las estaciones del año; sin embargo, es difícil asociar cambios en concentración de nutrimentos al déficit de humedad, ya que este va comúnmente asociado a otros factores climáticos como radiación solar, temperatura y humedad (Brunck 1987). 2.2 Variables de manejo silvicultural Identificación y control de malezas: Algunas malezas son más agresivas que otras, en particular durante los años de establecimiento de la plantación, por lo que deben ser controladas, ya sea con herbicidas o en forma mecánica. Las malezas compiten con los árboles por agua, luz, aire y nutrimentos y en algunos casos pueden liberar sustancias que inhiben el crecimiento de los árboles. El control mecánico de las malezas (motoguadañas) muy a menudo se asocia a la estrangulación de árboles recién trasplantados y la quema por herbicidas aplicados a plantaciones vecinas también tiene síntomas que debe aprenderse a reconocer, antes de atribuírselos a deficiencias nutricionales. Prácticas de labranza: Cuando las plantaciones se realizan sobre terrenos anteriormente cultivados o dedicados a la cría de ganado, es común encontrar capas compactadas sea por el uso de la maquinaria o por el pisoteo del ganado, problema que a menudo induce a deficiencias nutricionales al impedir el crecimiento normal de las raíces. Este tipo de problema puede resolverse con una labranza profunda, de preferencia a realizarse en la banda donde se van a sembrar los árboles y nunca en la entrecalle después de que estos han sido sembrados. Espaciamiento de la plantación: Esta variable debe calcularse de forma tal que permita maximizar la utilización de agua, luz y nutrimentos por parte de los árboles, respetando la arquitectura de la especie a plantar. Según Morataya (1996), a mayor volumen de albura, se produce un mayor volumen de biomasa aérea, lo que según la teoría del Modelo Vascular, implica más absorción de agua y nutrimentos del suelo; por esta razón la poda y el raleo son importantes en definir la biomasa total de los árboles, en particular su diámetro, así como la necesidad de nutrimentos. La competencia inter- e intraespecífica, si bien tienden a favorecer un tipo de desarrollo deseado del tronco del árbol, también puede conducir a favorecer nichos especiales para el desarrollo de enfermedades y plagas, y además a elevar la necesidad de aplicar nutrimentos del suelo para mantener el crecimiento deseado. Podas y raleos: La adición de residuos, producto de la poda o del raleo en plantaciones forestales, tiene un efecto de adición de nutrimentos asociados a la mineralización del material orgánico, pero también puede causar una inmovilización biológica de nutrimentos causada por fijación biológica de los microorganismos que descomponen el mismo material (ver Capítulo 3).

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Extracción de madera: El proceso de extracción de la madera conlleva la apertura de caminos, actividad que tiene efectos profundos sobre las propiedades físicas y químicas del suelo entre las que sobresalen: 1) la infiltración, 2) compactación (aumento de la densidad aparente), 3) hidrología (decrece la retención de humedad y la conductividad hidráulica), 4) calidad del agua y 5) pérdida de nutrimentos (Lang 2000; Arce 2003). Los caminos de extracción de madera son la principal causa de pérdidas de suelo por erosión y de los nutrimentos ligados a las partículas de suelo, debido a que tienen una superficie compactada que redunda en una mayor escorrentía; el problema se agrava cuando las cunetas de los caminos no están revestidas y concentran el flujo lento del agua para convertirlo en uno con velocidad erosiva y cuando no se cuenta con recolectores de agua, lo que causan la formación de cárcavas en sus márgenes.

3. Deficiencias nutricionales Causas: En el Cuadro 2 se resumen las condiciones edáficas que comúnmente se asocian a deficiencia o suficiencia de elementos esenciales de acuerdo con Webb, Reddell y Grundon (2001). Las principales causas de las deficiencias nutricionales pueden resumirse, de acuerdo con Evans (1992), de la siguiente manera: ? ? ?

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Suelos pobres de cualquier tipo, por ejemplo: arenosos, erosionados ó formados a partir de desechos humanos. Reciclaje de nutrimentos inadecuado en suelos infértiles; por ejemplo, puede ocurrir una acumulación excesiva de residuos que tiende a inmovilizar una cantidad grande de nutrimentos sobre el suelo. Deficiencias nutricionales inducidas por otros factores tales como : 1. lavado de nutrimentos en áreas muy lluviosas 2. muy poca lluvia, lo que causa deficiencias durante la época seca 3. sobreencalado induciendo deficiencias de Fe y Mn 4. Efectos del pH del suelos como precipitación de P en suelos alcalinos o como P-Al y/o P-Fe en suelos ácidos, ó retención del mismo elemento en arcillas de bajo rango de cristalización Interacción con otros nutrimentos. Los niveles de un nutrimento pueden afectar los requerimientos de otros, de manera notable las relaciones N - P y P – K. La aplicación de P como fertilizante puede inducir una deficiencia de K, cuando en condiciones naturales la deficiencia de K no existía, cosa que no ocurre cuando se adicionan los dos elementos al mismo tiempo. Pobre o inexistente asociación con micorrizas o pobre nodulación en árboles fijadores de N. Demasiada competencia con malezas Siembra de especies en sitios inadecuados, por ejemplo Leucaena leucocephala en suelos con pH menor a 5.

Ocurrencia: La ocurrencia de deficiencias nutricionales puede deberse a: 1) los diferentes estadios de crecimiento del árbol ó 2) a las interacciones entre el suelo, el sitio y las especies arbóreas. En el primer caso puede acotarse que la dinámica de los nutrimentos en una plantación cambia conforme es árbol crece y pasa de un estado de desarrollo a otro; sin embargo, es más común que las deficiencias se presentes durante el primer estado de crecimiento, a los pocos meses después de establecida la plantación debido a que:

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Durante las primeras semanas las plántulas no muestran la deficiencia sino hasta que dejan de obtener los nutrimentos que se les aplicó en el vivero Una vez establecidas, período que toma de unas semanas a pocos meses, las plántulas inician un proceso de crecimiento acelerado en altura, número de ramas, superficie foliar y sistema radical, lo que aumenta la necesidad de nutrimentos Casi no se da un reciclaje de nutrimentos en el suelo, lo que no ocurre sino hasta que se desarrolle la corona Las raíces que se desarrollan pueden no ser suficientes para competir con las malezas, en particular cuando la micorrización es pobre o se presentan barreras de orden físico del suelo.

En el segundo caso, son muchos los factores que pueden afectar la disponibilidad de los nutrimentos, por lo que es difícil predecir cuando estas se van a producir. Normalmente solo la experiencia en cada sitio permite conocer cuando la falta de crecimiento se debe a un factor de este tipo (por ejemplo, falta de agua puede causar deficiencias de N o poca absorción de P). Síntomas: Los síntomas visuales más comunes incluyen 1) cambios en el tipo de crecimiento, 2) de color de los tejidos y 3) en la anatomía del árbol. Cuando las deficiencias nutricionales son severas, se desarrollan síntomas visibles en las hojas, tales como baja producción de follaje, crecimiento lento del árbol, malformaciones como crecimiento en tipo de roseta (deficiencia de B), aborto de semillas y flores, muerte descendente, hojas torcidas o simplemente un amarillamiento aparente. Naturalmente, los síntomas visuales varían según la especie y los cambios climáticos y a menudo se manifiestan asociados a daños causados por insectos, hongos y sequía, lo que dificulta su interpretación. En algunos lugares los técnicos pueden basar su recomendación de fertilización en base a este criterio (aunque se considera tardío pues el árbol ya está sufriendo el daño causado por la deficiencia nutricional) y existen publicaciones con fotos a color de síntomas de deficiencia de algunas especies forestales, principalmente de plantaciones en clima templado. Aunque algunos síntomas pueden relacionarse con la deficiencia de algún elemento en particular, se recomienda realizar el análisis foliar para corroborar la deficiencia (Cannon 1983a, Fisher y Binkley 2000). En el Cuadro 3 se incluyen algunos síntomas visuales de deficiencias para coníferas y especies latifoliadas, según lo resumen Zöttl y Tschinkel (1971) y Cannon (1983b); otros trabajos relevantes para caoba, cedro y eucalipto incluyen fotos de deficiencias nutricionales (Webb, Reddell y Grundon 2001; Dell et al. 2001). De acuerdo con INPOFOS (2003), los síntomas causados por plagas (insectos, nemátodos y ácaros) y las enfermedades (hongos, bacterias y virus) pueden ser confundidos con síntomas de algunas deficiencias nutricionales. En el caso de los síntomas causados por enfermedades, el daño se puede diferenciar del causado estrictamente por deficiencias nutricionales porque: 1) las deficiencias nutricionales son generalizadas mientras que en el caso de las enfermedades los síntomas ocurren en manchas o plantas aisladas, 2) los síntomas de deficiencias nutricionales presentan una gradiente de intensidad en las hojas que, dependiendo del elemento, se intensifica de las hojas viejas a las nuevas, cosa que no ocurre en el caso de las enfermedades y 3) los

90 síntomas de deficiencias nutricionales son simétricos y aparecen en pares se hojas opuestas o adyacentes. En forestería tropical deben establecerse diferencias entre coníferas y especies de hoja ancha (Cuadro 3), así como entre especies de ciclo de crecimiento corto, medio y largo; se consideran como de ciclo corto Eucalyptus, Acacia, Gmelina y Pinus, de ciclo medio especies como Cedrela, Terminalia, Aucoumea, samba (Triclochiton scleroxylon), Araucaria y Agathis, y por último como de ciclo largo especies como teca, caoba (Khaya y Entandophragma spp.) y Chlorophora excelsa (Brunck 1987). Cuadro 2. Tipos de suelo asociados a condiciones de deficiencia y suficiencia de elementos esenciales (adaptado de Webb, Reddell y Grundon 2001). Suelos en los que la deficiencia ocurre con frecuencia Suelos minerales bajos en materia orgánica con pH neutro a alcalino en N, P los cuales la materia orgánica se ha reducido y no ha sido repuesta. Suelos a los que se les ha adicionado un alto contenido de materia N orgánica con una relación C:N alta. Suelos de textura arenosa o franco-arenosa (particularmente cuarcíticos) N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, en regiones muy lluviosas en las que el suelo es fácilmente lavado o que Cu, Mn, B no contienen el elemento. Suelos muy meteorizados, bajos en materia orgánica altos en óxidos de P, K, Zn, B, Mo, Al tox. Fe y Al que retienen el elemento. Suelos con alto contenido de Alofana o Caolinita muy lixiviados. P, Ca, Mg, S, B Suelos alcalinos y calcáreos altos en Na intercambiable que disminuye Ca, Fe, la absorción del elemento. Suelos alcalinos altos en Ca y Mg que precipitan el elemento o con P, Zn, Cu, Mn, B carbonatos de Ca libre. Suelos sobre encalados o sobre fertilizados con K o Amonio. Mg Suelos orgánicos y ácidos. P, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn Suelos orgánicos sobre encalado. B Suelos calcáreos inundados o compactados Fe, Zn, Suelos pobremente drenados Mn, Fe Suelos ácidos con altos niveles de Mn, Zn, Cu o Ni que disminuye la Fe absorción del elemento. Suelos con material parental bajo del elemento. Zn, Cu, Mn Suelos erosionados en los que se expone un subsuelo ácido. Zn, Ca, Mg, N, P Suelos en los que ha habido fuertes aplicaciones de P, Cu, Mn y Fe. Zn Suelos altos en arcilla y limo. Zn, Cu Suelos podsólicos excesivamente lavados. Cu, B, Mo Suelos mal drenados con alto contenido en materia orgánica. Mn Suelos ácidos formados en materiales altos en el elemento. Mn tox. Suelos en los que la deficiencia ocurre raramente Suelos orgánicos recientemente encalados por primera vez. N, Mo Suelos altos en materia orgánica en descomposición. S Suelos a los que se les ha adicionado un alto contenido de materia N orgánica con una relación C:N baja. Suelos arcillosos esmectíticos a los cuales se les ha adicionado N fertilizante amónico recientemente. Suelos agrícolas (muy fertilizados) recientemente convertidos a P plantaciones forestales. Suelos jóvenes en los que el material parental es rico en el elemento. K Suelos calcáreos (suelos derivados de corales o calizas). Ca, Mo Suelos de regiones áridas. Ca Suelos derivados de materiales parentales altos en Mg (Serpentina). Mg Suelos en los que las adiciones atmosféricas pueden ser altas adyacentes S a industrias que queman carbón, ciudades grandes, océanos, pantanos o volcanes.

91 Suelos ácidos con bajos niveles de Mn, Zn, Cu o Ni. Suelos inundados no calcáreos. Suelos minerales altos en materia orgánica. Suelos ácidos de material parental rico en el elemento. Suelos en los que se aplica agroquímicos que contengan el elemento. Suelos formados de sedimentos marinos. Suelos cercanos al mar. Suelos de pH alto sin carbonatos libres. Suelos orgánicos ácidos altos en el elemento. Suelos orgánicos sobre materiales calcáreos. Suelos inundados altos en materia orgánica

Fe, Cu, Mn tox. Fe, Mn Fe, Zn Zn, Mn Zn, Cu B B B, Mn tox. Mn tox. Mn tox. Mn tox.

Diagnóstico: Uno de los principales problemas asociados al manejo de la fertilización de una plantación consiste en encontrar el mejor método de diagnóstico para determinar los factores que más limitan la producción. Se pueden emplear varias técnicas para reconocer deficiencias de nutrimentos en plantaciones forestales, entre las cuales sobresalen: 1) Síntomas visuales en las plantas, 2) Pruebas de invernadero, 3) Ensayos de campo (para determinar tipos y cantidades de fertilizante, necesidad de encalado, definición del método estadístico a utilizar, etc.), 4) Plantas indicadoras en el campo, 5) Análisis químico y físico de suelos (diferentes metodologías, profundidades de muestreo, definición de niveles críticos etc.), 6) Análisis de tejidos (diferentes metodologías, definición del tejido a muestrear, definición de niveles críticos, etc.) y 7) Mapas de suelos (sitios). A continuación se discuten los métodos de síntomas visuales, de análisis de suelos y de análisis de tejidos; las pruebas de invernadero no se discuten debido a la dificultad que tiene el comparar los resultados que se generan con las condiciones reales de campo; la utilización de plantas indicadoras es poco confiable y el uso de mapas de suelo ya se discutió en el Capítulo 2.

92 Cuadro 3. Síntomas visuales de deficiencias nutricionales en especies forestales coníferas y latifoliadas (tomado de Zöttl y Tschinkel 1971 y Cannon 1983b). CONÍFERAS

LATIFOLIADAS

NITRÓGENO Follaje de color verde-amarillento uniforme. El follaje Hojas pequeñas y cloróticas. Los síntomas son más maduro puede verse seco prematuramente. Acículas comunes en las hojas maduras las cuales se vuelven cortas. Las plántulas tienen el tallo rojizo. El crecimiento rojizas a moradas. Los rebrotes salen delgados y cortos. es reducido. Las raíces están relativamente bien desarrolladas (crecimiento de hambre). FÓSFORO Acículas cortas y con las puntas amarillas o necróticas. Crecimiento lento. Numerosos puntos oscuros en el borde Follaje joven de color rojizo-amarillento. Crecimiento de las hojas las cuales se tornan de color rojizolento. Fructificación reducida. Poco desarrollo radical. amarillento y de tamaño pequeño. Caída de hojas maduras. Los rebrotes tienden a ser delgados y pequeños. POTASIO Acículas cortas y cloróticas con necrosis en las puntas. La Hojas pequeñas y con los márgenes enrollados hacia parte más vieja del follaje muestra primero el síntoma. arriba y con manchas. Secamiento ascendente quedando las hojas jóvenes verdes. Follaje de colores rojizo a verdeazulado. MAGNESIO Las puntas de las acículas maduras son amarillentas pero Las hojas maduras presentan clorosis y necrosis entre las con la base verde. El crecimiento se ve poco afectado. venas y ocurre caída del follaje maduro. El crecimiento se ve poco afectado. Follaje a veces de color rojizo y enrollado. CALCIO Acículas jóvenes de color amarillo y con poco desarrollo. Puntas de todas las acículas de color amarillo o necróticas. Carencia de yemas y exudado de resinas. Poco frecuente en coníferas.

Manchas rojizas en el fondo de la hoja. Necrosis, marchitamiento y caída de follaje. Márgenes de las hojas cloróticos. Secamiento descendente. Las puntas de los brotes en la cima de los árboles se tornan marrón y se secan

HIERRO Carencia de yemas en las ramas superiores.

Hojas jóvenes amarillas con venas verde oscuro. Algunas veces se ven los bordes de las hojas quemados. ZINC

Las acículas apicales se enrollan hacia adentro de la fasícula, son cortas, tiesas y de color verde. Acículas tienen punta de color oro y las bases de color verde pálido.

Hojas casi blancas con color verde claro en las venas, con lesiones necróticas de hasta 0.5 cm de diámetro. Muchos retoños largos y delgados con acortamiento de los entrenudos.

BORO Crecimiento reducido, torcido y con necrosis en las yemas Follaje pequeño y torcido con venas gruesas. Secamiento terminales. Copa achaparrada y acículas cortas. Exudado descendente. Copa achaparrada. Marchitamiento durante de resina. Fuste bifurcado. Die-back del brote principal, el verano. Fustes con tallos múltiples. exudación de resina y/o un crecimiento tortuoso de los brotes y del fuste MANGANESO Clorosis en las puntas de las acículas. Yemas cloróticas, Clorosis entre las venas de las hojas jóvenes. crecimiento retardado y hasta muerte Marchitamiento, caída de follaje y secamiento descendente. COBRE Acículas de color verde-azulado. Puntas de las acículas Hojas cloróticas, largas, torcidas y delgadas, con manchas secundarias enrolladas hacia abajo y necróticas, a veces irregulares de blanco a verde. Bordes de las hojas con un color rojo-amarillento. irregulares y secamiento descendente. Follaje de color azulado

MOLIBDENO Clorosis entre las venas del follaje joven. Quemadura de los márgenes de las hojas maduras mientras que el interior permanece verde. Los síntomas son iguales a los de deficiencia de N.

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4. Métodos de diagnóstico nutricional 4.1. Análisis foliares Definición: Se entiende por análisis foliar aquel que se utiliza para determinar la concentración total de los nutrimentos minerales presentes en las agujas y hojas de los árboles y se utiliza con frecuencia debido a que es un análisis rápido de hacer. Sin embargo, la utilización de esta técnica de análisis es poco común en el manejo de plantaciones forestales debido a que las concentraciones encontradas en las hojas varían mucho en función de los diferentes niveles de disponibilidad de agua y a las variaciones climáticas durante el año (Brunck 1987). Con los resultados obtenidos con este tipo de análisis y su relación con las variables de crecimiento de los árboles, se pueden definir los niveles de carencia, crítico, óptimo, de consumo de lujo y de toxicidad para cada especie. Los árboles que sufren de deficiencia tienen concentraciones menores que la normal en el tejido analizado como consecuencia de una suplencia inadecuada de algún nutrimento; por el contrario, cuando las concentraciones son muy elevadas, esto puede implicar toxicidad o intoxicación con el mismo elemento. No obstante que existe una correlación generalizada entre la concentración promedio foliar de nutrimentos y la biomasa total, no existe una relación simple entre la concentración foliar de nutrimentos y el contenido de los nutrimentos en el bosque, porque estos pueden tener concentraciones similares en el tejido vivo y cantidades muy diferentes en el mecanismo de reciclaje interno. Se ha encontrado que una especie en particular puede no mostrar diferencias apreciables en la concentración foliar de nutrimentos cuando crece en suelos con una marcada diferencia en disponibilidad de nutrimentos, lo que dificulta el empleo de métodos de rutina establecidos, a no ser que se calibren para cada una de las especies (Grubb 1995). Factores que lo afectan: Varios autores (Zöttl y Tschinkel 1971, Cannon 1983a, Brunck 1987, Bonneau 1988, Evans 1992, Fisher y Binkley 2000) consideran importante observar ciertas reglas cuando se toman muestras para análisis foliar, teniendo en consideración que los contenidos de nutrimentos en el follaje varían con la estación (período del año), con las variaciones climáticas de un año a otro, el desarrollo del tejido foliar (edad de la hoja), su posición en la copa del árbol, la clase diamétrica de los árboles, la variación natural entre los árboles de la plantación y la competencia y sanidad del árbol en el rodal. En la Figura 2 puede verse como los cambios en el P foliar para varias especies forestales siguen el incremento en la adición de este elemento al suelo cuando se determina en los pecíolos, pero no cuando se determina en la lámina (Dell et al. 1983a).

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Figura 2. Efecto de la adición de P al suelo en la concentración de P en la lámina y el pecíolo con raquis de la hoja madura más joven de F. brayleyana, C. odorata y C. australe y en las acículas distales de A. robusta (tomado de Dell et al. 1983a).

Niveles críticos foliares: Se entiende por nivel crítico foliar, el contenido de un elemento en las hojas que parece necesario para asegurar el buen crecimiento del árbol (Stuhrman et al. 1994). Para cada nutrimento, pueden determinarse los niveles de deficiencia, suficiencia y toxicidad, tomando muestras de tejido proveniente de árboles vigorosos, creciendo en sitios o parcelas de crecimiento diferente. Este método de diagnóstico, se basa en las correlaciones existentes entre el contenido de elementos en las hojas, acículas o escamas de los árboles y su tasa de crecimiento, estimada como incremento medio en altura, diámetro o volumen, las cuales normalmente son de tipo cuadrático y descansan en la ley del mínimo de Liebig que establece que el crecimiento está determinado por el factor (nutrimento) que se encuentre en menor disponibilidad. El análisis foliar es muy utilizado para determinar el estado nutricional de los árboles, pues se considera que es más preciso que el análisis de suelos; este último tiende a utilizarse más cuando aún no se han sembrado los árboles y quiere determinarse si las condiciones naturales son o no suficientes para el futuro desarrollo de la especie de interés. Sin embargo, a menos que se realice una investigación larga y completa en diferentes sitios, el análisis foliar solo permite detectar el elemento más deficiente y no otros que puedan serlo posteriormente, cuando se haya corregido la primera deficiencia. La concentración de nutrimentos entre tejidos del árbol es grande y difiere entre los varios componentes de la biomasa. De esta manera, la mayor acumulación de nutrimentos se espera ocurra en la parte más rica de la corona de los árboles durante los primeros años de la rotación. Una vez que se cierra el dosel, la demanda por nutrimentos disminuye, ya que se requiere absorberlos mayormente para la producción de madera. En pinos, a pesar de que la biomasa foliar representa tan solo el 15 % del total de la biomasa, los nutrimentos asociados a esta fracción representan el 48 % del P y el 59 % del Ca, mientras que la madera cosechada representa el 70 % de la biomasa total y tan solo contiene el 37 % del P y el 20 % del Ca (Waterloo 1994), por lo que la extracción y reposición posterior de nutrimentos del ecosistema en este tipo de plantaciones es poca. La acumulación de macronutrimentos en pinos aumenta con la edad de la plantación, alcanzándose el máximo de acumulación entre los 6 y 8 años de edad, coincidiendo con el desarrollo de la corona (Waterloo 1994).

95 La concentración foliar de nutrimentos también varía según la posición donde se tomen las muestras dentro de la copa del árbol. Las mayores concentraciones de N, P, K y Zn se encuentran en los tejidos nuevos en la parte más alta de la copa y las menores en las agujas muertas, indicando la posible translocación de estos nutrimentos desde las hojas hacia los tejidos vivos antes de su abscisión. Por el contrario, las concentraciones de Ca, Mg, B y Mn disminuyeron con la altura de la copa (tejidos más viejos) y alcanzan los valores más altos en el tejido muerto, donde tienden a acumularse (Segura et al. 2005). Es necesario conocer la variación estacional de los nutrimentos en las hojas para definir el mejor momento en que este tejido debe muestrearse, logrando colectar hojas con alta concentración de nutrimentos y bajo coeficiente de variación (Vidal et al.1984). Bajo condiciones naturales en ecosistemas tropicales distróficos con época seca definida, los árboles disminuyen a la mitad o la tercera parte de la concentración de N, K, P y S y aumentan del contenido foliar de Ca desde que se inicia el desarrollo de las hojas hasta la mitad de la estación seca, mientras que el contenido de Mg primero aumenta y luego disminuye durante el mismo período, de manera que los valores más bajos se encuentran en enero (época seca) y los más elevado en junio-julio (época de mayor actividad de crecimiento); los cambios observados se atribuyen principalmente al lavado de nutrimentos durante la época lluviosa y la translocación de los mismos desde el final de la misma época y durante parte de la época seca (Sarmiento 1984). Bajo condiciones de clima monzónico, al inicio de la época de lluvias, es factible encontrar un aumento de la concentración foliar de nutrimentos debido a la mineralización rápida de la materia orgánica acumulada en el ecosistema durante la estación seca, efecto pasajero pues, al igual que cuando se adicionan fertilizantes en plantaciones, el efecto de dilución y lavado lo hace desaparecer rápidamente. Birkelbach et al. (1996) demuestran que las pocas correlaciones obtenidas entre la concentración de nutrimentos disponibles en el suelo y la concentración de los mismos en el tejido foliar en 5 especies del bosque montano bajo de Costa Rica, solo ocurren durante la estación lluviosa y nunca durante la estación seca, lo que atribuyen a que, entre otras, las especies se mantienen por un período dominante de 9 meses de estación lluviosa, cuando además pueden explorar capas húmedas del subsuelo. De acuerdo con Drechsel y Zech (1994), los valores foliares de los diferentes elementos utilizados como punto de referencia tienen un valor limitado ya que a menudo se presentan deficiencias múltiples y varias interacciones fisiológicas entre los elementos, asociados, además a efectos de dilución y a problemas de muestreo relacionados con la época y la posición en el árbol de la muestra a analizar. El nivel crítico de un elemento en la planta, depende de que los demás nutrimentos hayan sido proporcionados en forma adecuada, ya que la deficiencia de otro elemento puede alterar el nivel crítico del primero en consideración y varían en el follaje según su edad y con la procedencia del material genético. La mayoría de los problemas mencionados pueden sobreponerse con el uso del sistema integrado de diagnóstico y recomendación “DRIS” (del inglés, Diagnosis and Recommendation Integrated System), en el cual se considera el balance de nutrimentos y la interpretación se hace considerando las interrelaciones de los elementos relevantes en forma simultánea. Los resultados de los cálculos son índices comparables para cada elemento basados en sus relaciones con los otros elementos. Cuando se busca una “subpoblación de referencia” de alto rendimiento, los valores índice negativos que se

96 investigan indican una baja suplencia del elemento, mientras que los valores altos indican una mayor disponibilidad del mismo elemento. Como el contenido foliar de nutrimentos representa el resultado de la extracción, absorción, translocación y utilización de los nutrimentos del suelo por la planta a través del tiempo, normalmente este contenido correlaciona bien con el desarrollo y el vigor del árbol (Cannon 1983a). Sin embargo, el análisis foliar no siempre es un buen método para predecir la respuesta a la aplicación de fertilizantes en el área forestal, debido principalmente a errores de muestreo, de laboratorio al realizar los análisis o a variaciones del contenido foliar de nutrimentos de las hojas causadas por variables ambientales como el mal drenaje. Hernández et al. (1993) mencionan que en suelos mal drenados las concentraciones foliares de Mg, Fe y Mn en teca, resultan ser más altas que en los bien drenados, mientras que lo contrario sucede con los contenidos de K y P. La absorción de cualquier nutrimento no solo depende de su disponibilidad inmediata en el suelo, sino que también de otros factores edáficos como el pH del suelo, la presencia de otros nutrimentos y complejos que puedan interactuar con el nutrimento en consideración, el contenido de humedad y la estructura, la presencia de hongos y la distribución de raíces (todos en el mismo sitio), así como a diferencias en otras condiciones ambientales como la temperatura y la precipitación (Vidal et al. 1984). En casos excepcionales, se encuentran en la literatura datos de concentraciones foliares estratificados (bajos, marginales, satisfactorios) con un rango de confiabilidad estadística (Cuadro 4), poco comunes excepto en regiones con mucha experiencia forestal. Cuadro 4. Valores de análisis foliar empleados para indicar el estado nutricional de Pinus radiata (tomado de Ballard 1976). Elemento

Bajo

N P K Ca Mg

< 1.2 < 0. 12 < 0.30 < 0. 10 <0.07

B Cu Mn Zn

<8 <2 <5 <5

Marginal % 1.2 -1.5 0.12-0.14 0.30-0.50 0.10 0.07-0.10 ppm 8-12 2- 4 5-10 5-10

Satisfactorio Ámbito de confianza >1.5 >0. 14 >0.50 >0. 10 >0.10

** *** * * **

>12 > 4 >10 >10

** ** * *

Los estudios sobre concentraciones foliares con especies nativas de regiones tropicales son escasos y en su mayoría los datos se generan en investigaciones de alcance restringido. Para el caso de algunas especies nativas de Costa Rica, puede verse la enorme capacidad de absorción de aluminio de Vochysia ferruginea (Capítulo 20) y Vochysia guatemalensis (Capítulo 21), este hecho les confiere una ventaja adaptativa, ya que pueden crecer en suelos muy ácidos (Herrera y Alvarado 2001) y sufrir menos pérdida de follaje por ataques de hormigas (Folgarait et al. 1996). Muestreo: En general, Brunck (1987) recomienda tomar las muestras foliares en: 1) los períodos de máxima actividad fisiológica del árbol (por ejemplo al inicio de la

97 formación de hojas o 4 semanas después del inicio de las lluvias); 2) tomar las primeras hojas totalmente desarrolladas (máxima estabilidad de la concentración, siguiendo el protocolo de muestreo para cada especie); 3) en especies deciduas, muestrear bastante antes de que se inicie su caída; 4) de la parte más alta (iluminada) de la copa y 5) preferiblemente de árboles dominantes o co-dominantes (mayor diámetro). Para disminuir el efecto de la variación genética de los individuos, la muestra debe ser compuesta y tomada de un promedio de 10-20 árboles para cada sitio, rodal o parcela. Las muestras, de aproximadamente medio kg de peso, deben conservarse en bolsas de plástico oscuro, no exponerse a temperaturas elevadas y ser transportadas a la brevedad posible al laboratorio (entre 1 y 3 días). Para realizar los análisis foliares, se recomienda tomar anualmente muestras compuestas de 10-20 árboles y que contengan unas 100 hojas o 1000 agujas (15-20 g hojas frescas por árbol). Se prefiere tomar las hojas más recientes, completamente desarrolladas y en especies resinosas cuando los árboles entren en un período de reposo. En sitios donde se mantengan parcelas permanentes de monitoreo, éstas pueden utilizarse para muestreos, dado que los valores de concentración pueden correlacionarse con las variables de crecimiento estimadas. Dependiendo de la especie, los tejidos a muestrear pueden tomarse en varias partes de la copa de los árboles, siempre y cuando se encuentren en posiciones iluminadas. Deberán evitarse árboles dañados (insectos, plagas, rayería, etc.) y en la planilla de muestreo deberán anotarse las observaciones necesarias relacionadas con el crecimiento de los árboles (p.e., año muy seco-lluvioso, incendios, huracanes, etc.). En casos específicos para obtener diferencias significativas de los datos de laboratorio menores al 10 % con relación a la media en Eucalyptus deglupta, se requiere muestrear 147 árboles en el caso del contenido de Ca, 37 para los elementos menores y 4 para N y P; en Terminalia superba, se recomienda muestrear 12 árboles si solo se va a estimar el contenido de elementos mayores (Brunck 1987). Interpretación: Para comparar los niveles foliares de nutrimentos encontrados en un sitio particular, se han desarrollado resúmenes de valores publicados en varios países, similares a los desarrollados por Drechsel y Zech (1991) y Boardman et al. (1997) para diferentes especies (Cuadros 5 a 16). Estos Cuadros pueden simplificarse para ayudar en la interpretación de datos de laboratorio de plantaciones específicas, en las cuales también es conveniente tomar muestras de suelo y foliar en sitios en los cuales el desarrollo de los árboles es bueno (no se presentan árboles con deficiencias), en los cuales algunos árboles los presenta y otros que no los presentan (insuficiencia pero no carencia del elemento) y malo (todos los árboles presentan deficiencia), de manera que se pueda comparar los datos obtenidos con los mencionados por la literatura (Bonneau 1988); en este caso, debe recordarse que la movilidad de los elementos puede llevar a conclusiones erróneas, pues los tejidos que más muestran la deficiencia de Ca y Mg pueden presentar valores más altos de concentración de los mismos que los que aparentan ser suficientes, debido a que al ser tejidos más viejos acumulan los elementos inmóviles. El uso de varias herramientas para basar la recomendación de fertilización a efectuar es conveniente, incluyendo como herramienta el conocimiento local sobre el crecimiento de la especie que tengan los lugareños. La utilización del análisis de componentes principales o de discriminantes puede ser de utilidad, aunque no identifican efectos causales mientras que los análisis multivariados (regresión múltiple y el análisis de factores) pueden generar información valiosa aunque difícil de obtener; por estas

98 razones, la mejor alternativa es utilizar técnicas flexibles que se adapten a problemas específicos que consideren conocimientos de fisiología y resultados experimentales relevantes (Brunck 1987).

99

Cuadro 5. Concentraciones foliares de S (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia nilotica Albizia lebbeck Anogeissus leiocarpus Azadirachta indica Cassia siamea Casuarina equisetífolia Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus torreliana Eucalyptus grandis Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Parkinsonia aculeata Prosopis chilensis Tamarindus indica Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Tieghemella heckilii

Edad (años)

Deficiencia

Bajo

Intermedio

1-2 0.5 2-3 2 2-6 1-2, 6 2 6 5-15 3-4 2-4

0.03-0.05

0.07

0.16-0.18 0.20 0.21-0.29 0.17 0.16-0.37 0.15-0.20 0.16 0.66-0.86 0.12-0.17 0.17-0.20 0.22-0.28

0.11

5

0.17 0.20 0.17 0.16-0.18 0.24

1-2 2 3-5 0.5 4,15 3 17-23 Plántula, 3-8

0.47 0.24-0.44 0.09 0.10

0.11-0.12 0.19-0.20

100 Cuadro 6. Concentraciones foliares de N (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii

Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 1-6 2-3,10 . 1-3, 6 2-5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-10 8

Deficiencia

Bajo

0.81-1.21

1.26-1.56 1.44 1.20 0.76

2.23 1.03

0.74

2.03 1.33-1.36 1.10b

3-4

0.64

0.95

3-4 2,4,6

1.98

2.89

2 2-3 8 22

Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata

3 3-5

Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis

2, 4 2 3

Terminalia ivorensis 17-23 Terminalia superba 2-9 3-8 Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon Plántula., 10-12 a Hojas de la parte interna superior de la copa b Muestra de la parte inferior de la copa c Muestra de posición desconocida

1.21

Intermedio 1.68-2.81 3.17 1.8-4.7 1.65-2.48 3.56-4.06 1.93-2.80 2.27-2.43 2.31-2.69 1.54-2.10 2.89 1.22 1.20-1.49 3.25 2.04-3.00 1.64-1.87 1.98 2.90 1.19-2.08 1.30 4.07-4.26 1.81 1.97 1.17 1.46 2.17 2.50-2.89 3.13-3.95 1.48

1.00 0.85 0.82-1.50 0.39

1.81

1.52-1.96 2.15-2.80 1.43-2.94

1.75

1.90-2.15

3.63-3.70

101

Cuadro 7. Concentraciones foliares de P (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon a c

Edad (años)

Deficiencia

Bajo

Intermedio

1-2 16 4 -5 2 2-3 1-10 2-3 10 . 1-2 6 10 1c, 2 , 4, 5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4,10 8

0.03-0.06

0.10

0.12-0.25 0.14 0.12-0.22 0.13-0.19 0.16-0.25 0.11-0.15 0.08-0.15 0.18-0.23 0.10-0.21 0.16 0.11 0.11-0.19

3-4 3-4 1,3c, 4, 6 2 2-3 8 22 3 3-5 2,4 2 3 17-23 Plántula 2-9 Plántula, 3-8 Plántula., 10-12

0.06-0.07

(sin) b primordios florales Muestra de la parte interna de la copa

0.06-0.09 0.08-0.11 0.09-0.11 0.06 0.10 0.02-0.04

0.11-0.12 0.06-0.11 0.07

0.05-0.08

0.08 0.08

0.08-0.10 0.06-0.09 0.08-0.11 0.09

0.13-0.14 0.12 0.14 0.09-0.19

0.08 0.09-0.10 0.09

0.14-0.32 0.16

0.07 0.08 0.10 0.06 0.04 0.10 0.05-0.06 0.11

0.08-0.13 0.08 0.11 0.16-0.18

0.15 0.13-0.16 0.16-0.19 0.11-0.13 0.13-0.29 0.10-0.13 0.26-0.29

102 Cuadro 8. Concentraciones foliares de K (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon Parte interna de la copa. b Parte baja de la copa. a

Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-6, 10 2-3,10 . 1-10 l-,2,4 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4, 10 8 3-4 3-4 2,3a,4 6 2 2-3 8 22 3 3-5 2, 4 2 3 17-23 2-9 plántula plántula 3-8 Plántula., 10-12

Deficiencia

Bajo

Intermedio

0.19

0.27-0.38

0.80-1.14 0.37 0.38-1.28 0.97-1.28 1.27-1.37 0.99-1.79 1.16-1.35 0.71-1.14 0.39-0.56 0.98 0.70-1.50 0.69-1.41 1.20-1.95 0.86-1.58 0.90-1.50 1.06 0.75 0.51-1.18 0.60 1.10-1.39 2.09 0.56 1.96 1.22 1.02 1.09-1.23 1.11-2.60 0.96-1.51 0.97 1.17 0.65-0.89 0.73-2.18 1.24-1.42 0.97-1.13 0.67-1.00 1.23-2.87

0.15-0.18 0.87 0.10-0.17

0.20 0.57

0.19-0.58

0.23

0.40-0.48 0.38

0.58

0.57

103 Cuadro 9. Concentraciones foliares de Ca (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon

Edad (años) 1-2 2 16 4 -5 2 2-3 1,4 2-6 2-3,10 . 1-3, 6 l2,4-5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4 2 8 3-4 3-4 3-6 1-2 2 2-3 8 22 3 3-5 2, 4 2 3 17-23 plántula,2-9 1-8 plántula., 10-12

Deficiencia

Bajo

Intermedio 0.25-0.44 0.85-1.81 0.29 1.40-5.30 0.25-0.40 0.53-1.01 1.40-2.32 1.71-3.55 1.93-3.20 0.94-1.85 0.79-0.86 0.41-0.96 1.73-1.89 0.92-1.20 0.69-1.75 1.00-1.36 0.4-0.93 0.63-1.47 1.26-2.15

0.47

0.51

1.60 1.03-2.13 0.46 1.58-2.67 0.80 0.37-0.42 1.60 0.22 0.66 0.49-0.59 1.34-1.65 1.29-2.05 1.61-2.12 1.03 0.62-1.24 0.80-3.14 0.49-1.50 1.37-3.05

104 Cuadro 10. Concentraciones foliares de Mg (% con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora

Edad (años) 1-2 2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1-10 2-3,10 . 2,6,10 3 l-,4 2-5 0.5 6 5-15 3 3-4 10 2, 3a, 4 8

3-4 3-4 1-6 2 2-3 8 22 3 3-5 2, 4 4 Swietenia macrophylla 2 Tarrietia utílis 3 Terminalia ivorensis 17-23 Terminalia superba plántula,2-9 plántula, 3-8 Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon plántula., 10-12 a Hojas de la parte superior interna de la copa. b Hojas de la parte baja de la copa.

Deficiencia

Bajo

Intermedio

0.15

0.20 0.32-0.60

0.09 0.28-0.55 0.07-0.09

0.09

0.08-0.09

0.10 0.14

0.15-0.25 0.13-0.35 0.24-0.60 0.31-0.48 0.18-0.36 0.10-0.12 0.12-0.17 0.16-0.35 0.32-0.37 0.88 0.09-0.18 0.19-0.43 0.14-0.32 0.14-0.28 0.27-0.37 0.19 0.35 0.22-0.37 0.15 0.31-0.49 0.18-0.31 0.17 0.16 0.20 0.13-0.19 0.20-0.73 0.30-0.36 0.62-0.73 0.13

0.08 0.13

0.15

0.17-0.29 0.22-0.41 0.12-0.27 0.35-0.49

105 Cuadro 11. Concentraciones foliares de Mn (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia

Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon a Parte interna de la copa. b Análisis de hojas y tallos. c Niveles tóxicos.

Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1,4 2-6 2-3,10 . 1-6 l2 4 5 0.5 6 5-15 3 3-4 2-4 8 3-4 3-4 plántulab. 1-3,6 4 2 2-3 8 22 3 3-5 2 3 17-23 4 plántula,2-9 plántula, 3-8 plántula., 10-

Deficiencia

Bajo

Intermedio 41-83 263 60-480 40-57 40-53 32-196 35-53 57-136 29-99 38-96

13-14

Alto

288-309

678-900 220-360 22-45 35

20

9

90-550 75 26-47 29-48 370 43-93 583-837 103 600 282-2257 611 262-880 60-94 28 230-415

1108

1940=4000c =550c

10 112 35 187-389 118-141 37

13

558 43 16

66-204 159-198 24-86 240-293 36-98

450 551

106 Cuadro 12. Concentraciones foliares de Fe (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon Parte baja de la copa. b Parte interna de la copa. a

Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1 4 2-3,10 . 1-2 3 1,4 2,5 0.5 5-15 3 3-4 2,3a 8 3-4 3-4 3b 1-2,4 2 2-3 8 22 3 2 3 17-23 2-9. plántula plántula 3-8 plántula., 10-12

Intermedio 63-130 240 150-700 39-179 67-112 73-366 362-377 132-170 39-129 52 110-160 354-950 95-360 322-460 156-735 133-207 116-210 110-257 75 110 83-262 105 220-288 94-111 80 27 70 67-277 53-68

Alto

680-763

366

439 390 365

758 83-155 64-247 164 116-128 91-297

331

107 Cuadro 13. Concentraciones foliares de Al (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991; Pérez et al. 1993). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Calophyllum brasillense Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Diptrryx panamensis Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Hyeronima alcorneoides Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Stryphnodendrum Swietenia macrophylla

Tabebuia rosea Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii

Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2 2-3 3,4,10, 50 5 1 4 2-3,10 .

Intermedio

1-2 3 1a 2 0.5 5-15 8 3

18 80-109 187-314 86-140 510-790 593-913 150 115-218

8

108-175 338 250-1000 32-55 161-179 25-113 172-312 89-280 478-506 115-177 21-41

100

8

105

3-4 2, 3 8

116-219 155-201 114 160 162

3-4 3-4

135

1-4 2 2-3 8 22 3

53-147 9 53 104 40-206

8

100

2

25-51

3 17-23 2-9, plántula plántula 3-8 Triplochiton scleroxylon 10-12 plántula Vitex cooperi 8 Vochysia ferruginea 8 Vochysia guatemalensis 8 a Hojas de la parte superior interna de la copa.

366

308

8

8

Alto

382a 350 307

75 412 13-51 56-338 164 116-228 109-319 151-162 215 11 600 22 400

264 331

108 Cuadro 14. Concentraciones foliares de Zn (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis

Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba

Edad (años) 1-2 16 4 -5 2 2-3 2-10, 50 1-6,10 4 2-3,10 . 1-3, 6 10 l-5 0.5 6 5-15 3 3-4 10 3b 2-4 2 8

Deficiencia

7-9 7-9

Intermedio

11-13

13-23 20 11-26 18-22

10 11 13-15

7-13 11-18 9

7-10 12

17-21 18-37 16-79 9-19 18-19 39 11-38 11-40 17-42 73-101 22-83

13-17 8

3-4 3-4 1-6 4c 2 2-3 8 22 3 3-5

Bajo

21-27 15

10-12

9 9 7

29 17-21 14-46 16 18 15-49 18 20-26 16-19 14 17

10

2, 4 2 3 17-23 15 4, plántula 12 2-9 10 plántula Tieghemella heckilii 3-8 3-7 Triplochiton scleroxylon plántula., 10-12 14 a Síndrome de hojas pequeñas después de una aplicación fuerte con NPK. b Parte baja de la copa. c Parte superior interna de la copa.

23-28 19-20 35-64 10-13 45 16-23 19-38 12-25 12-14 10-18 18-30

109 Cuadro 15. Concentraciones foliares de Cu (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia senegal Acrocarpus fraxinifolius Albizia lebbeck Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Casuarina equisetífolia Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Entandrophragma utile Eucalyptus camaldulensis Eucalyptus deglupta Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna Grevillea robusta Leucaena leucocephala Lophira lanceolata Manilkara zapota Musanga cecropioidis Nauclea diderrichii Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata Prosopis juliflora Swietenia macrophylla Tarrietia utílis Terminalia ivorensis Terminalia superba Tieghemella heckilii Triplochiton scleroxylon

Edad (años) 1-2 2 16 4 -5 2 2-3 3,4,10, 50 2-7 1-6 2-3,10 . 1- 6 l-4 0.5 6 5-15 3 3-4 2, 3 2-4 8 3-4

Deficiencia

Bajo

3 2 4-5 3-4

2

Intermedio 11-16 5-6 16 8-20 5-8 8-14 8-12 5-8 5-14 6-11 10-18 5-12 11-13 7-49 5-14 31-39 7-12 5-12 6-28 11 12 4-14

3-4 3,6 2,4 2 2-3 8 22 3 3-5

11 17-20 6-9 6-9 9 8 6 11-13 20-29

2, 4 4 2 3 17-23 2-9,plántula plántula 3-8 plántula., 10-12

16-30 11-15 13 4 11-16 8-20 4-5 6-10 12-20

5

110 Cuadro 16. Concentraciones foliares de B (mg kg-1 con base peso seco estufa) mencionadas en la literatura para especies arbóreas tropicales de hoja ancha, a menos que se indique otra cosa los valores se refieren a la concentración en la primera hoja madura de la parte superior de la corona (meristemos terminales) de árboles codominantes en condiciones de campo (tomado de Drechsel y Zech 1991). Especie Acacia auriculiformis Acacia meamsii Acacia nilotica Acrocarpus fraxinifolius Anacardium occidentale Azadirachta indica Brosimum alicastrum Cassia siamea Ceiba pentandra Conocarpus lancifolius Cordeauxia edulis Dalbergia sissoo Eucalyptus camaldulensis

Eucalyptus grandis Eucalyptus saligna

Edad (años) 2 16 0.5 2 3 5 1,10 2-6 4 2-3,10 . 10 3 6 0.5 6 5-15 3 10 2 2-4

Deficiencia Intermedio

8.5

11-32 36 27 33 33-45 18-33 21-36 60-81 13-14 19-36 35 22-47

11

31-33 21-61 43-164 36-66 34-70 15-28

8

226-255

3-4

Manilkara zapota Parkia biglobosa Parkinsonia aculeata

14-16 3-4 2-3a 4 6 2-3 3 3-5

93 13 17 32-35 74 37 20-35 60

Prosopis chilensis Swietenia macrophylla

0.5 2

Tamarindus indica

4,15

Leucaena leucocephala

Terminalia ivorensis Terminalia superba

17-23 4 2-9 Triplochiton scleroxylon Plántula., 10-12 a Posición de la hoja desconocida.

175-303

825

32 17

Eucalyptus terricornis Grevillea robusta

Tóxico

13

350

217

34 25-30 470-495 20-36 22-23 25-121 54-77

Como ejemplo, en los Cuadros 17 y 18, se incluyen los datos de análisis foliar y de suelos de sitios buenos y malos para el desarrollo de la teca en plantaciones de 10 años. Desde el punto el punto de vista foliar (Cuadro 17) en las plantaciones estudiadas el contenido de N fue mayor a 1.38 % en sitios buenos, el de P fue mayor a 0.15 % en sitios buenos y el contenido de S fue bajo en todos los sitios. Al comparar las características químicas de los suelos de los mismos sitios (Cuadro 18) puede notarse que los contenidos de P, K y Zn también son bajos, por lo que en forma preventiva, en estas plantaciones sería recomendable aplicar N, P, K, Zn y S para maximizar el crecimiento de los árboles. Puede notarse además que de acuerdo con Montero (1999), los contenidos de Ca, Mg y otros micronutrimentos son adecuados para el crecimiento de la teca.

111 EJEMPLO: A continuación, se presenta un ejemplo de cómo utilizar los Cuadros anteriores, recordando que los valores de comparación son internacionales y por ende no específicos para este caso particular. En varias plantaciones de teca en el trópico seco de Costa Rica, se notó que en algunos sitios los árboles crecían mejor que en otros, motivo por el cual se recolectaron muestras de suelos y foliares para los respectivos análisis (Cuadros 17 y 18). Los datos de análisis foliares se ordenaron de menor a mayor contenido de N, elemento deficiente a marginal (< 1.5 % N foliar) en todos los casos y único elemento que presentó una tendencia definida con relación al crecimiento de los árboles. Cuadro 17. Análisis foliar (concentraciones en %) de plantaciones de teca en algunos sitios malos y buenos en el trópico seco de Costa Rica. No. de muestr a

N

1 2

1,11 1,13

0,13 0,15

2,41 2,59

0,31 0,62

3 4

1,20 1,21

0,11 0,12

2,18 2,42

0,30 0,61

0,75 0,38

5 6

1,22 1,33

0,12 0,14

2,22 2,04

0,48 0,45

7 8

1,35 1,37

0,15 0,12

2,21 1,98

0,57 0,44

9 10

1,39 1,39

0,15

2,82 2.17

0.70 0,48

11

1,38

0,14

12 13

1,49 1,51

0,17 0,18

14

1,55

0,17

P

Ca

Mg

K

S

Fe

Cu

Zn mg kg-1

Mn

B

76 249

11 13

22 33

40 58

45 35

0,05 0,05

68 134

10 12

29 46

52 48

32 21

0,74 0,81

0,05 0,06

65 143

8 20

28 29

63 48

41 24

0.47 0,74

0,05 0,05

289 81

12 9

31 52

62 58

31 41

12 13

50 26

69 42

41 28

2,52

0,84 0,06 77 0.54 0,06 115 SITIOS BUENOS 0,20 0,61 0,05 183

12

29

28

18

2,44 2,70

0,42 0,34

0,44 1,31

0,05 0,09

103 63

14 11

25 25

42 40

18 43

2,66

0,48

0,87

0,05

80

11

28

50

31

% SITIOS MALOS 0,90 0,05 0,39 0,07

De los resultados del análisis de suelos puede notarse que los mejores sitios son los que tienen un pH mayor, lo cual coincide con el elevado requerimiento de Ca y Mg de la teca (Vallejos 1996, Montero 1999). En general, los contenidos en el suelo de K, P y S son bajos, conclusión que se obtiene al comparar los valores de los sitios contra los mencionados por Bertsch (1986). En general, para las localidades estudiadas, debe recomendarse la aplicación de N, P, K y S anualmente, dividiendo las recomendaciones para N y K, de manera que la mitad se aplique al inicio de las lluvias y la otra mitad casi a la salida de las mismas.

112 Cuadro 18. Análisis de suelos de plantaciones de teca en sitios malos y buenos en el trópico seco de Costa Rica. Ca

Mg

K

Acidez CICE

P

Cu

Fe

Zn

S

37

3

7

10 35

7 45

1 2

1 4

6 21 23 9

21 44 70 22

7 53 20 12

1 3 2 1

2 6 2 4

5 5

17 13

38 40

53 63

3 2

8 7

1

6

11

5

1

1

SITIOS BUENOS 0,15 56,30 3

11

28

6

2

3

0,23 0,19

0,18 0,19

28,21 46,18

4 7

11 6

13 26

8 23

2 1

1 6

0,44

0,19

34,00

16

11

50

30

4

6

No de muestra

pH

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

6,07

38,20

7,00

0,06

0,18

45,44

6

12

25

5,86 5,84

30,80 36,20

11,40 9,80

0,04 0,09

0,17 0,23

42,41 46,32

1 5

12 12

5,68 5,65 5,64 5,73

31, 00 10,70 24,10 7,60 15,50 5,10 25,80 7,60

0,03 0,16 0,14 0,03

0,17 0,23 0,16 0,15

41,90 32,09 20,90 33,58

1 8 2 2

5,76 5,70

29,30 22,90

6,20 7,90

0,13 0,12

0,22 0,32

35,85 31,24

5,82

31,90

11,20

0,03

0,17

43,30

11 12 13 14

5,90

47,10

9,00

0,05

6,30 6,37

24,30 38,00

3,50 7,80

6,03

30,40

2,97

-1

Mn -1

cmol (+) L

mg L SITIOS MALOS

4.2. Curvas de absorción Bertsch (2003) discute y documenta la técnica conocida como “absorción de nutrimentos” o “curvas de absorción”, la cual permite: 1) estimar la extracción total de nutrimentos por parte de una especie, 2) cuantificar los requisitos nutricionales de un turno de cosecha, 3) estimar la cantidad de nutrimentos que se recicla a través de los residuos, 4) justificar aplicaciones mínimas de nutrimentos y 5) restituir nutrimentos en sistema orgánicos. Las curvas de absorción de nutrimentos, se calculan multiplicando la concentración de cada elemento por el peso seco de la biomasa de cada tejido del árbol y sumando estos valores (también expresados como cantidad total absorbida por hectárea, si se multiplican los valores por el número de árboles en la hectárea). En el caso de plantaciones forestales, la metodología descrita concuerda con el muestreo de árboles promedio, mientras que para lograr una mejor determinación, se sugiere utilizar la metodología de muestreo de árboles estratificados por clases diamétricas (Kaul et al. 1979); sin embargo, debe considerarse que este último método es más costoso en tiempo y en análisis de laboratorio. Normalmente, para calcular el máximo de nutrimentos que una especie puede absorber estos estudios deben realizarse en los mejores sitios, de manera que si se repone esta cantidad de nutrimentos en cualquier otro ecosistema, se estaría manteniendo el balance ecológico. La tasa de acumulación de nutrimentos en una plantación forestal depende de la tasa de producción de biomasa, del estado de desarrollo de la plantación, la disponibilidad de nutrimentos en el suelo y la especie forestal en consideración. Debido a lo largo del período de rotación de la plantación, normalmente no es posible monitorear una plantación desde el período de inicio hasta su cosecha, por lo que, en forma alternativa, se utilizan series de tiempo falsas (árboles de plantaciones de diferente edad), en las

113 cuales los factores ambientales de cada plantación estudiada son similares, en particular el tipo de suelo, procurando que los sitios de estudio incluyan los períodos de acumulación de biomasa y nutrimentos más importantes, entre otros, los períodos juvenil, intermedio y de madurez de la plantación. Lo anteriormente mencionado es cierto, siempre y cuando no se presenten situaciones que afecten negativamente la distribución de los diferentes componentes de la biomasa en la plantación o el bosque, como puede ocurrir cuando se presenten incendios forestales (Zelaya y Guillén 2002) o huracanes (Waterloo 1994). El contenido de nutrimentos entre los diferentes tejidos del árbol (hojas, ramas, ramitas, madera, etc.) es muy diferente y no se ve mayormente afectado por la edad de la plantación (Egunjobi y Bada 1979; Waterloo 1994). En pinos, las concentraciones de N, P y K siguen el orden madera, ramas muertas < ramitas muertas < ramas vivas, corteza < agujas muertas, ramitas vivas < agujas vivas, mientras que las concentraciones de Ca y Mg tienen un patrón diferente en el orden madera, corteza < ramas muertas, ramas vivas < ramitas muertas, ramitas vivas < agujas vivas < agujas muertas. La mayor variación en concentración de nutrimentos entre tejidos se presenta en los casos del P y K. En la Figura 3 se observa que la cantidad total de nutrimentos absorbida por T. grandis P. caribaea. Indiferentemente de la edad de la plantación, los requerimientos nutricionales de T. grandis son al menos 20 veces más que los requeridos por el P. caribaea y T. grandis absorbe más K que ningún otro elemento, mientras que P. caribaea requiere desde su inicio más nitrógeno que los demás elementos para producir la misma cantidad de madera y en un mismo período de tiempo. De esta manera, la teca requiere de suelos mucho más fértiles que el pino para llenar sus necesidades fisiológicas, mientras que el pino muestra una capacidad de adaptación a suelos infértiles muy superior a la adquirida por la teca. +

N

P

K

Ca

Mg

N

3500 Total absorbido Pino (kg/ha)

3000

Total absorbido Teca (kg/ha)

P

K

Ca

Mg

250

2500 2000 1500 1000 500 0

200 150 100 50 0

7

11 Edad (años)

16

7

11 Edad (años)

16

Figura 3. Curvas de absorción de nutrimentos de T. grandis y P. caribaea en plantaciones de Nigeria (Nwoboshi 1984) y Fiji (Waterloo, 1994).

114 4.3. Análisis de suelos Definición: Se entiende por análisis de suelos aquel que se utiliza para determinar la cantidad de nutrimentos minerales disponibles en el suelo y que los árboles pueden utilizar para llenar sus necesidades fisiológicas. El análisis de suelos pretende extraer cantidades de nutrimentos similares a las que el árbol podría absorber bajo condiciones normales de crecimiento La utilización de esta técnica de análisis es la más común en el manejo de plantaciones forestales debido a que el muestreo es sencillo y se reconocen con cierta facilidad las diferencias edáficas que pueden causar variaciones pedológicas. Con los resultados obtenidos con este tipo de análisis y su relación con las variables de crecimiento de los árboles, se pueden definir los niveles críticos y de toxicidad para cada elemento y para cada especie. El análisis de suelos pueden ofrecer un primer diagnóstico del estado nutricional de un sito, aunque debe reconocerse que es una estimación grosera de la situación, sobre todo cuando se buscan tierras nuevas para plantaciones, en las cuales es difícil contar con análisis foliares de la especie a sembrar. Los resultados obtenidos en el laboratorio deben ser correlacionados con la respuesta de la plantación a niveles crecientes de cada uno de los elementos analizados y este conocimiento solo existe para pocas especies forestales, sobre todo de plantación. Además, no puede asegurarse que la adición de algún elemento como abono tendrá un efecto positivo, ni prever la importancia del efecto a alcanzar con base en la interpretación del análisis de suelos Muestreo: Los resultados de un análisis de suelo, normalmente se refieren a muestras tomadas superficialmente (0-20 cm de profundidad), tomadas al azar con una pala o barreno en al menos 10 posiciones dentro de la plantación, las cuales se mezclan para conformar una muestra compuesta de medio kilogramo. En ocasiones puede ser recomendable tomar muestras del subsuelo (20-40 cm), tomando en cuenta que los árboles requieren de un mayor volumen de suelo para su crecimiento radicular. Debe recordarse que una muestra mal tomada, por ejemplo fuera del área cubierta por las raíces de los árboles, o tomada inmediatamente después de una quema o fertilización, no es representativa y por lo tanto los resultados de laboratorio que se obtengan tienen una interpretación muy limitada. El sitio o plantación a muestrear se divide en secciones con características similares de suelo, topografía, textura, drenaje, especie y edad para tratar de garantizar la mayor homogeneidad posible en las propiedades químicas de las submuestras tomadas. El área para una sola muestra compuesta no debería ser mayor a 20 has, para disminuir el error de muestreo. La muestra se guarda en una bolsa plástica con su respectiva identificación (sección o lote, especie, finca o ubicación, empresa, etc.). Calibración: Si bien los ensayos de calibración son comunes en la literatura agrícola, desafortunadamente no lo son para el sector forestal, por lo que la interpretación de los resultados de los análisis de suelos debe hacerse por extensión del conocimiento agrícola. En el caso de los árboles, especialmente las coníferas, cabe recordar que estos tienen un poder de asimilación superior al de los cultivos agrícolas ya que su sistema radical es más profundo y a que permanecen en el suelo por períodos de tiempo más prolongados (Zöttl y Tschinkel 1971).

115 Interpretación: Algunos principios generales utilizados en cultivos agrícolas pueden utilizarse para la interpretación de los análisis de suelos en plantaciones forestales, sin temor a equivocarse significativamente. Entre otros, se acepta que la fisiología de las plantas es muy similar, sean estas de uso agrícola o forestal, por lo que las metodologías de extracción de nutrimentos empleadas en la mayoría de los laboratorios pueden utilizarse para el caso forestal; es por esta razón, que se asume que los valores de laboratorio que se obtienen por una metodología determinada, sirven para interpretar la condición real para “la mayoría” de las especies vegetales bajo estudio. Las diferencias en la interpretación de los resultados pueden darse posteriormente, cuando los análisis de laboratorio se calibren en el campo a través de ensayos de fertilización con niveles crecientes de cada nutrimento y por especie. Las cantidades de nutrimentos que absorbe una planta en particular son específicas para la misma, por lo que debe tenerse este factor en cuenta a la hora de realizar las interpretaciones. Otras consideraciones importantes al momento de hacer la interpretación de los análisis de suelo tienen que ver con las características del sitio (si se fertilizó o no la plantación con anterioridad, si el terreno fue o no quemado, si el sitio está o no sujeto a inundaciones periódicas, si el sitio tiene mal drenaje, etc.), del origen y génesis del suelo (normalmente consideradas en su clasificación) y de laboratorio (método de extracción, cuadros de interpretación debidamente calibrados, etc.). Para condiciones de Costa Rica, Meléndez y Molina (2003) presentan una forma de interpretar resultados de análisis de suelo que podría utilizarse con un poco más de calibración para las especies de más interés desde el punto forestal (Cuadro 19). Cuadro 19. Interpretación de resultados de análisis de suelos en el Centro de Investigaciones Agronómicas de la Universidad de Costa Rica (tomado de Meléndez y Molina 2003) Variables Unidades pH Ca Mg cmol L-1 K Acidez Sat. Al % P Fe Cu mg L-1 Zn Mn B S MO % RELACIONES CATIÓNICAS

Bajo <5 <4 <1 < 0,2

< 12 <5 < 0,5 <2 <5 < 0,2 < 12 <2 Ca/Mg 2-5

Medio 5 –6 4 –6 1 –3 0,2 – 0,5 0,3 – 1 10 – 30 12 – 20 5 – 10 0,5 – 1 2 –3 5 – 10 0,2 – 0,5 12 – 20 2 –5 Ca/K 5-25

Óptimo 6 –7 6 – 15 3 –6 0,5 – 0,8 < 0,3 < 10 20 – 50 10 – 50 1 – 20 3 – 10 10 – 50 0,5 – 1 20 – 50 5 – 10 Mg/K 2,5-15

Alto >7 > 15 >6 > 0,8 >1 > 30 > 50 > 50 > 20 > 10 > 50 >1 > 50 > 10 (Ca+Mg)/K 10-40

pH en agua. Ca, Mg y acidez o Al extraíbles con KCl 1M. P, K, Fe, Cu, Zn y Mn extraíbles con Olsen Modificado. B y S extraíbles con fosfato de calcio. MO con digestión húmeda.

116

5. REQUERIMIENTO Y MANEJO DE NUTRIMENTOS EN

PLANTACIONES FORESTALES Alfredo Alvarado Resumen Los requerimientos de nutrimentos de las plantaciones forestales varían en función de las etapas de crecimiento de los árboles, siendo menores a nivel de vivero, moderados a la hora de trasplante y más elevados durante la etapa de crecimiento rápido de la plantación. La mejor manera de averiguar las necesidades nutricionales es a través de ensayos de fertilización, por lo que en el presente capítulo se resumen los resultados para especies forestales tropicales más relevantes de la literatura con un breve resumen acerca de la rentabilidad de la fertilización en el sector. En capítulos posteriores, se describe la respuesta específica a la fertilización de algunas especies forestales de importancia económica

1. Experimentos de fertilización Los ensayos de fertilización forestal se llevan a cabo para determinar el efecto de diferentes tipos de fertilizante, solos o en combinación, sobre el crecimiento y la concentración foliar de nutrimentos de los árboles. A pesar de que estos ensayos son lentos (varios años) y caros, son concluyentes en el diagnóstico de problemas nutricionales y por lo tanto un mecanismo de diagnóstico de primer orden. Normalmente este tipo de ensayos de campo o de vivero se realizan para confirmar un diagnóstico de deficiencia basado en otras evidencias y permite determinar la forma más eficiente de resolver el problema y estimar el grado de respuesta a la adición de los nutrimentos comparados. En ocasiones algunos autores que desean describir los síntomas de deficiencia de los diferentes elementos esenciales utilizan la técnica del elemento faltante en solución nutritiva. La mayoría de los trabajos consideran la utilización de la solución de Hogland como medio de cultivo, aunque Hernández y Lombardo (1987) mencionan que también puede utilizarse una solución nutritiva sencilla que se puede preparar diluyendo 1 g del fertilizante comercial 12-12-17-2, más 0,25 g de yeso (Ca SO4. 2H2O), más 0,50 cm3 de un fertilizante foliar (Bayfolan, Greenzit, Crescal etc.), por cada litro de solución nutritiva que se desea preparar. De esta manera, se generan diferentes soluciones en las cuales crecen las plántulas con todos los elementos, sin ninguno de ellos o con todos menos uno de ellos en cada caso particular.

2. Efecto de la fertilización en plantaciones forestales Judd et al. (1996) y Fisher y Binkley (2000), mencionan que la fertilización favorece el establecimiento rápido del sistema radical de las plantaciones forestales, lo que estimula el desarrollo de las copas y por ende la producción de madera; con el aumento de la producción total de los árboles y la acumulación de carbohidratos en la madera, ocurre un incremento en la cantidad de nutrimentos en el follaje, lo que favorece la fotosíntesis neta. El incremento en concentración de nutrimentos y en área foliar puede o no asociarse con un aumento en la producción total de madera debido a que no todas las hojas reciben la misma cantidad de luz y a que la cantidad de transpiración por parte del

117 tejido fotosintético puede verse disminuida por falta de humedad en el suelo. Además de estimular el crecimiento de los árboles, la fertilización comúnmente altera la mortalidad, el espaciamiento, la distribución diamétrica y en algunos casos hasta la altura máxima que pueden alcanzar los árboles; cuanto más crezcan los árboles con la fertilización mayor será la mortalidad de los árboles suprimidos y mayor el crecimiento de los árboles dominantes. Los efectos mencionados son mucho mayores en plantaciones jóvenes donde se puede esperar incrementos en altura anual del 60 al 100 %, aunque en volumen de producción los porcentajes se reduzcan ligeramente (Bonneau 1978). Los estudios realizados en Ecuador por Davidson et al. (1998) muestran que cuando se utilizan especies nativas para la recuperación de Andisoles degradados de la Amazonía, las especies pioneras tempranas sobreviven significativamente más a las condiciones ambientales que las tardías. Aunque los autores no encontraron respuesta a la fertilización de ninguno de los dos tipos de especies, sería de esperar que las especies tardías respondan más a la adición de insumos después del primer año de crecimiento que las tempranas, debido a que su crecimiento tiende a ser más lento; en adición, la posibilidad de respuesta de las especies tempranas es mayor, al igual que lo es su requerimiento nutricional (Cuadro 1). Cuadro 1. Concentración foliar de nutrimentos (con base en peso seco) en especies de sucesión temprana y tardía de la amazonía ecuatoriana (adaptado de Davidson et al. 1998). Contenido foliar N P K Ca Mg B Zn Fe Mn Cu Al

Unidades mg g-1

mg kg-1

Especies de sucesión Tempranas Tardías 29.3 20.4 16.6 13.4 2.2 1.7 11.9 9.9 4.1 2.9 23 16 43 17 80 49 293 85 12 8 20 34

Según Allen (1987), a pesar de que los beneficios de la fertilización forestal pueden demostrarse con facilidad, la implementación de un sistema de fertilización adecuado para cada sitio en particular no es tan fácil. La respuesta de un bosque o plantación a los fertilizantes depende de cuan buena sea la suplencia, en relación a la demanda de los nutrimentos, la cual varía con el estado de desarrollo de la plantación. La adición de nutrimentos puede aumentar después de que se disturba el ecosistema (quemas, raleas, etc.), cuando comúnmente ocurre la regeneración en bosques naturales. La mayor demanda por nutrimentos se presenta cuando se da la expansión del tejido foliar (después de la época seca) en la fase de rápido crecimiento de la plantación y antes de que culmine el incremento anual de volumen. La respuesta de una plantación a una mejora en la nutrición se debe estimar después de que pasa el momento de influjos naturales causados por perturbación del ecosistema y antes de que el reciclaje interno de nutrimentos contribuya a llenar la demanda de los árboles. Algunos autores, en particular de zonas templadas, se han preocupado por el efecto de la fertilización sobre la calidad de la madera producida (Bonneau 1978), y han encontrado

118 que para especies coníferas para producción de pulpa se puede causar una leve disminución (alrededor del 7 %) de su densidad, factor que no afecta demasiado el contenido de celulosa y que se compensa con el aumento de volumen (aproximadamente 65 %), aunque sería de importancia en el caso de que causara una disminución de la resistencia mecánica. La influencia de la fertilización sobre la longitud de las fibras es contradictoria; se menciona además de una disminución del tamaño de las fibras en Pinus tadea, mientras que en pino negral aumentan y en otras especies como pino o abeto rojo no se ejerce ningún efecto. La fertilización también puede causar un efecto importante sobre el crecimiento de los anillos de crecimiento, hecho totalmente incompatible con la producción de ciertas maderas de calidad como la del roble.

3. Respuesta a la fertilización La respuesta a la fertilización de plantaciones forestales es un hecho documentado en todos los continentes con áreas tropicales y para especies tan variadas como Eucalyptus grandis (Cannon 1984, Vásquez y Ugalde 1994), Tectona grandis (Prasad, Sah y Bhandari 1986, Montero 1995, Raigosa, Ugalde y Alvarado 1995), Pinus caribaea (Dyson 1995), Cordia alliodora (Raigosa 1968), Cedrela odorata (Webb et al. 2001), Alnus acuminata (Añazco 1996), entre otras. Por el contrario, otras especies como Flindersia brayleyana, Castanospermum australe (Webb et al. 2000), Bombacopsis quinata (Chinchilla et al. 1997) y Vochysia guatemalensis (Di Stefano y Fournier 1994) no responden a la fertilización, al menos en sus estados iniciales de crecimiento. Comúnmente se acepta que la mayor ganancia relativa a la adición de fertilizantes se presenta en suelos de baja fertilidad, mientras que las ganacias absolutas son mayores en suelos fértiles (Judd et al. 1996) y antes del cierre de copa de las plantaciones. Es común encontrar referencias al hecho de que las especies arbóreas leguminosas que fijan N libre no responden a la adición de este elemento; sin embargo, la mayoría de los árboles de la familia Cesalpinacea no nodulan (˜ 70 %), mientras que el 70 % de las especies de la familia Mimosea y el 90 % de las especies de la familia Papilonacea si nodulan y por ende fijan el elemento (Rao 2002). De acuerdo con Evans (1992) hay cuatro razones por las cuales ha aumentado la necesidad y el interés por la fertilización forestal: 1) un incremento en la demanda de nutrimentos por parte de las especies de crecimiento rápido en suelos de fertilidad baja, lo que conlleva a un agotamiento del suelo, 2) la posibilidad de tener turnos de rotación más cortos, lo que hace la fertilización más económicas, 3) la siembra cada vez más extendida de una o dos especies en sitios pobres, lo que obliga a la utilización de fertilizantes para asegurar el establecimiento de los árboles y reducir la deficiencia de algunos nutrimentos y 4) mejorar el crecimiento de los árboles con micronutrimentos que limitan a las especies en consideración. En general, los fertilizantes se utilizan por tres razones diferentes: corregir una deficiencia nutricional específica, establecer una plantación en un sitio degradado o con pocas posibilidades de suplir los nutrimentos necesarios ó estimular el crecimiento de los árboles. A menudo, se adiciona el fertilizante por una o más de estas razones, contándose con el beneficio adicional de disminuir la susceptibilidad de las plantaciones al ataque de plagas y enfermedades y disminuir los daños causados por la sequía, entre otros. Desde el punto de vista de sostenibilidad, algunos autores consideran necesario reponer al suelo los nutrimentos que se extraen del bosque como producto, sean estos leña,

119 pulpa, madera, etc., aunque en general, las cantidades exportadas tienden a ser de poca magnitud. La posibilidad de agotar el capital de nutrimentos presente en suelos ácidos cubiertos de bosque en regiones tropicales es alta, a pesar de la gran capacidad de reciclaje de nutrimentos mencionada en los acápites anteriores, lo que tiene consecuencias ecológicas y económicas considerables. Las razones principales por las que no se recomienda el uso intensivo de fertilizantes en plantaciones forestales son de tipo ambiental, costos altos y poca respuesta a su aplicación, además de que no deben aplicarse al menos que se haga un buen control de malezas El prolongado período de crecimiento de los árboles desde el vivero hasta la etapa de corta tiene efectos fundamentales sobre la acumulación de carbono y nutrimentos, así como sobre el reciclaje de los nutrimentos en el ecosistema. Los árboles presentan diferentes fases de crecimiento en las cuales la relación biomasa aérea/ biomasa radical cambia y con ella la contribución relativa de los varios compartimientos y flujos de nutrimentos. Miller (1981) propone que la absorción de nutrimentos durante el crecimiento de los árboles presenta tres fases de crecimiento, a saber: 1) los años de crecimiento rápido, antes de que cierre la copa, cuando los árboles dependen de los nutrimentos que pueda suplir el suelo y se puede esperar una alta respuesta a la adición de fertilizantes (germinación, vivero y establecimiento de campo); 2) el período de madurez, después del cierre de copa, cuando no se espera respuesta a la fertilización debido al reciclaje de residuos, a menos que deba generarse nuevo crecimiento como ocurre después de los raleos y 3) el período de crecimiento lento, cuando los nutrimentos del ecosistema pueden inmovilizarse en la biomasa y el humus del suelo, lo que puede causar el desarrollo de deficiencias nutricionales, efecto que tiende a desaparecer con el tiempo pues la demanda de nutrimentos decrece con la edad de los árboles. La duración de estas etapas depende de la especie, conociéndose que hay especies de rápido y lento crecimiento. Esta división es importante de recordar, ya que los métodos de fertilización y la probabilidad de respuesta a la aplicación de nutrimentos varía de una etapa a la otra; por ejemplo, la práctica de utilizar fertilizantes foliares es muy común en viveros, mientras que los fertilizantes granulados tienden a usarse más en la etapa de establecimiento y el “reciclaje” de nutrimentos en la etapa de maduración, en sincronización con la descomposición de residuos después de los raleos y las podas.

4. Fertilización en la etapa de vivero La fertilización es una práctica esencial en los viveros para alcanzar el crecimiento óptimo de los árboles en un período de tiempo corto (Figura 1). Esta fertilización debe basarse en los requerimientos nutricionales de las plantas y la disponibilidad de nutrimentos del suelo o sustrato, usando como herramienta los análisis químicos foliares y de suelos para determinar la cantidad adecuada de fertilizante que se debe aplicar (Navarrete 1992). La fertilización de estos sustratos es muy importante ya que estos son constantemente irrigados y se caracterizan por tener componentes como la granza de arroz, que además de poseer bajos contenidos de nutrimentos facilitan la lixiviación de los mismos. La fertilización de las plántulas es indispensable ya que se promueve el crecimiento aéreo y radical, aumenta la reserva de nutrimentos en los tejidos, aumenta la resistencia a la sequía, bajas temperaturas y enfermedades, reduce el efecto de shock al trasplante y acelera el crecimiento inicial de la plantación (Jacobs y Timmer 2005).

120

Figura 1. Instalaciones del vivero forestal de altura del proyecto de recuperación de la cuenca alta del río Virilla, Costa Rica.

A pesar de la enorme diversidad de especies de árboles tropicales, la mayoría de las plántulas en sistemas de escala no industrial se producen de la misma manera, empleando bolsas plásticas perforadas de 500-1500 cm3 con suelo sin que se incorpore materia orgánica. El suelo a menudo contiene una elevada cantidad de arcilla, estructura pobre y es bajo en nutrimentos, lo que causa que el crecimiento de las plántulas sea lento y se tarde mucho en sacar las plántulas al campo. Las bolsas plásticas se emplean porque son de bajo costo, aunque en muchas ocasiones puede causar el enrollamiento de la raíz, característica indeseable a la hora del trasplante. También es común el uso de pseudo estacas que obtienen de árboles de más de 1.5 m de altura, los cuales se podan para obtener plántulas con un tallo de más de 10 cm y 15 cm de raíz (Wightman et al. 2001). El objetivo de las mezclas de varios componentes en el sustrato es suministrar una adecuada aireación y humedad (preferiblemente mantener el sustrato a capacidad de campo), de tal forma que no se restrinja el crecimiento de las raíces de los árboles y se asegure el obtener plántulas saludables con un tamaño óptimo y un sistema radical fibroso. Generalmente, lo que se recomienda es una mezcla compuesta de suelo, arena y compost (Totey 1992); recientemente se emplea como medio de enraizamiento un producto hecho a base musgos conocido como “jiffy”, el cual requiere de igual manera ser fertilizado y a menudo enriquecido con micorrizas locales y fertilizantes orgánicos para asegurar la micorrización desde el inicio del crecimiento de las plántulas. En la Sierra del Perú, se recomienda una mezcla de arena (75%) con arcilla (25%), con un pH entre 4.5-6.5, micorriza y sin materia orgánica para prevenir el “damping-off” de Pinus radiata, mientras que para Eucalyptus globulus se recomienda una mezcla por partes iguales de arena, arcilla y materia orgánica con un pH entre 5.5-7.0 (Galloway y Borgo 1983). En un estudio para evaluar el efecto del suelo, arena y lombricompost adicionados por aparte o mezclados 50/50, Mena, Castillo y Cob (2000) encontraron que la germinación de las especies comparadas era diferente y además, que unas germinaban más en suelo (Perrottetia longistylis y Cedrela tonduzii) y otras en arena (Mircinthes storkii). En este caso el uso del lombricompost no mejora la germinación de las especies comparadas con relación al uso del suelo del vivero y en el caso de M. storkii, la utilización de arena es más que suficiente (Figura 2). Es notoria la enorme diferencia entre especies en cuanto a su poder germinativo.

121

Germinación (%)

15

A

10

5

0 S100

L100

A100

S50 + A50

L50 + A50

B

Germinación (%)

100 80 60 40 20 0 S100

L100

A100

S50 + A50

L50 + A50

C

Germinación (%)

40 30 20 10 0 S100

L100

A100

S50 + A50

L50 + A50

Figura 2. Efecto del suelo (S), lombricompost (L) y arena (A) solos (100) y mezclados (50/50) como medio de crecimiento sobre la germinación de Perrottetia longistylis (A), Cedrela tonduzii (B) y Mircianthes storkii (C) en germinaderos (tomado de Mena, Castillo y Cob 2000).

Por lo general, en viveros no existe un uso específico de fertilizantes para determinada especie de árbol, sino que se utilizan fórmulas altas en fósforo y nitrógeno. Con estos fertilizantes los productores buscan mejorar el crecimiento del sistema radical y del árbol, lograr un mayor prendimiento y una mejor competencia contra las malezas. La aplicación de fertilizantes foliares se efectúa de 1-2 veces por semana hasta los 3-6 meses. Algunas especies como botarrama (Vochysia ferruginea) y cebo (Vochysia guatemalensis) son muy sensibles a la aplicación de fertilizantes al suelo y en el caso de botarrama hasta de fertilizantes foliares y orgánicos. Sin embargo, otras especies como la teca, responden favorablemente a la aplicación conjunta de 0.7 g N por planta (como sulfato de amonio) y 0.4 g P por planta (como triple superfosfato), mejorándose

122 principalmente la velocidad de crecimiento y no tanto así el diámetro del tallo y reduciéndose la mortalidad de las plántulas. Una de las opciones de fertilización es utilizar los fertilizantes sólidos que pueden ser granulados, pastillas y polvos, entre los cuales se encuentran las fórmulas 10-30-10, 1515-15, 12-24-12, 15-30-15 o 8-40-12 (N-P2O5-K2O, respectivamente), así como el Fosfato Diamónico (DAP) 18-46-0, los cuales se aplican al suelo de las camas o en el sustrato de las bolsas del vivero. La aplicación de fertilizantes en forma líquida es una de las prácticas más comunes que se utiliza en viveros, principalmente por riego por aspersión, aunque en algunos sitios también se utiliza el riego por goteo. Los productos usados en fertilización líquida son diferentes a los abonos granulados convencionales. El requisito indispensable en estos fertilizantes es que deben ser muy solubles en agua, por lo que se utilizan fórmulas de mayor pureza química y de granulometría pequeña (polvos o sales muy finas), conocidas también como “grado técnico o hidrosoluble”. Algunos de los fertilizantes simples más usados en forma líquida son la urea, nitrato de amonio, nitrato de potasio, nitrato de calcio, sulfato de magnesio, etc. (ver Cuadro 4, Capítulo 6). También se consiguen en el mercado fórmulas completas hidrosolubles con diferentes concentraciones de nutrimentos de acuerdo con el estado de crecimiento de la planta, destacándose marcas como Kemira, Peters, Feed Range, etc. Es indispensable tener en cuenta las indicaciones del fabricante acerca de la forma de uso, preparación, dosificación y cuidado en cada situación específica (Navarrete 1992). Normalmente las cantidades de producto a aplicar son muy pequeñas (del orden de 1-2 g/planta) aplicados de tal manera que no toquen la raíz de la misma y así reducir el porcentaje de quema de las plántulas. Las enmiendas orgánicas como el compost, lombricompost, bocashi o gallinaza se deben adicionar al suelo del vivero bien mezcladas en una proporción de 1 parte de abono por 3 de suelo. Estas enmiendas pueden ser usadas como un complemento de la fertilización química debido a que son una fuente de materia orgánica, la cual posee cantidades considerables de N, K y pequeñas fracciones de otros elementos. La composición de este tipo de insumos puede verse en el Capítulo 6. En un vivero forestal localizado en Sarapiquí, Costa Rica a una altitud de 90 msnm, se realizó un estudio con dosis crecientes de dos abonos orgánicos en pilón (Hyeronima alchorneoides), amarillón (Terminalia amazonia) y botarrama (Vochysia ferruginea). Los mejores resultados con respecto al testigo se obtuvieron con las dosis de compost del 10% y 15% (Cuadro 2). Tanto el pilón como el amarillón tuvieron incrementos significativos en biomasa radical y foliar. Los incrementos en la biomasa foliar para las dos especies estuvieron entre 73% y 249%. Además se disminuyó el tiempo de permanencia en el vivero, en dos meses para el pilón y cinco meses para el amarillón. En el caso de botarrama no hubo respuesta a la aplicación de abonos orgánicos; posiblemente por el uso de un sustrato con altos contenidos de arena (Camacho 2000).

123 Cuadro 2. Respuesta de Hyeronima alchorneoides, Terminalia amazonia y Vochysia ferruginea a dos fuentes y tres dosis de abono orgánico a nivel de vivero en Sarapiquí, Costa Rica (tomado de Camacho 2000).

Tratamiento Testigo Compost 1 al 5% Compost 1 al 10% Compost. 1 al 15% Compost 2 al 5% Compost 2 al 10% Compost 2 al 15% PROMEDIO * H = Porcentaje de radical.

H cm 8.4 d 20.2 c 26.6 b 29.2 a 19.5 c 25.3 b 26.0 b 22.3 ganancia

H. alchorneoides Db Bf Br mm g pl-1 g pl-1 2.1 e 0.8 d 0.2 c 3.2 d 1.3 cd 0.6 b 4.1 ab 2.2 a 0.7 b 4.3 a 2.7 a 0.9 a 3.3 d 1.4 bc 0.5 b 3.8 c 2.0 ab 0.7 b 3.9 bc 2.0 ab 0.7 b 3.5 1.8 0.6 en altura, Db = Diámetro

T. amazonia H Db Bf Br cm mm g pl-1 g pl-1 16.4 d 1.8 c 1.0 c 0.3 c 19.9 c 2.3 b 1.8 bc 0.4 bc 24.4 b 2.8 a 2.6 ab 0.7 a 26.7 a 2.7 a 3.3 a 0.6 ab 21.9 c 2.6 ab 2.4 ab 0.6 ab 24.0 b 3.0 a 3.0 ab 0.6 ab 21.7c 2.8 a 2.6 ab 0.6 ab 22.1 2.6 2.4 0.5 del cuello, Bf = Biomasa foliar,

V. feruginea H Db cm mm 10.3 a 1.6 a 8.6 b 1.4 b 7.8 c 1.3 c 8.3 bc 1.3 c 10.0 a 1.6 a 8.7 b 1.4 b 8.6 b 1.4 b 8.9 1.4 Br = Biomasa

5. Fertilización al trasplante El impacto que sufren las plantas sacadas del vivero al ser transplantadas al campo es severo, a pesar de que las mismas se someten a un proceso de aclimatación previo. Por esta razón puede esperarse una pequeña pérdida de crecimiento en las primeras semanas después del trasplante, la cual puede verse disminuida con la aplicación de enmiendas a los suelos, tales como encalado y fertilizantes, cuando estos son necesarios. Este fenómeno es mucho más acentuado en regiones con un período seco prolongado, zonas en las que se recomienda emplear medios de germinación o enraizamiento de cierto volumen, de manera que el medio pueda almacenar agua suficiente por períodos más largos y evitar así marchitamientos innecesarios de las plántulas. Algunas empresas utilizan hidrogeles a la siembra, con el fin de asegurar el aprovisionamiento del agua por períodos secos cortos inmediatamente después del trasplante. La etapa inicial de establecimiento de plantaciones de especies de crecimiento rápido en sitios degradados puede mejorarse sustancialmente con la aplicación de fertilizantes, tratamiento que además ayuda a desarrollar resistencia a plagas y enfermedades. Este tratamiento se suele hacer agregando el fertilizante sobre el suelo en forma de corona o semiluna alrededor del arbolito, dependiendo de la pendiente del terreno, aunque también es común observar que se aplique el fertilizante al fondo de hoyo de plantación. Posteriormente, en plantaciones en las que el ciclo de rotación es largo, la aplicación de fertilizantes ayuda a lograr dimensiones de los árboles adecuadas y a reducir el turno de corta. Por esta razón, para mantener la productividad del sitio, deben reponerse al suelo tanto o más nutrimentos como los que se inmovilicen en los diferentes tejidos de los árboles. Sin duda alguna, la fertilización al momento de iniciar la plantación es la más importante en términos de aumentos de la tasa de crecimiento de los árboles, más para algunas especies como eucalipto que para otras como las coníferas. El efecto inicial mencionado se da con la aplicación de dosis pequeñas de fertilizante (por ejemplo 50 kg N ha-1), las cuales pueden aumentar hasta de 5 veces la producción de madera de pino (Prichett 1979). En el caso del N, el elemento se aplica para estimular el crecimiento de la plantación, mientras que en el caso del P o el B, cuando estos son deficientes, su aplicación se hace para asegurar el éxito inicial de la plantación. Al igual que para otras

124 muchas especies vegetales, la adición de N-P tiene un efecto sinergístico, por lo que su aplicación conjunta es muy superior a la aplicación de los dos elementos en forma individual (Cannon 1983a y b).

Altura promedio de los árboles (m.)

Medina (1974), menciona que dos años después de aplicar al trasplante 100, 200 y 300 kg por ha de P como escoria de Thomas a plantaciones jóvenes de Cupressus lusitanica y Pinus oocarpa en Andic Humitropepts de Colombia el crecimiento de ambas especies mejoró significativamente; en adición, cuando el fertilizante se adicionó 6 meses después del trasplante, la respuesta fue significativa, aunque de menor magnitud que cuando el fertilizante se añadió al momento del trasplante (Figura 3).

3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2

A A E0: Aplicación del fósforo en el momento del trasplante E6: Aplicación del fósforo SEIS ( 6 ) meses después del trasplante

P0

P 100

P 200

P 300

Altura promedio de los árboles (m.)

kg P2O5 / ha

2,2

B B

2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 P0

P 100

P 200

P 300

kg P2O 5 / ha

Figura 3. Efecto de dosis crecientes de P sobre la altura de árboles de Cupressus lusitanica ( A ) y Pinus oocarpa ( B ) (tomado de Medina 1974).

Weeb et al. (2001), en un experimento de campo establecido para comparar la respuesta a niveles entre 0 y 300 g P por árbol aplicados al trasplante a un suelo con menos de 4 mg P kg-1 extraíble, con las especies Cedrela odorata, Agathis robusta, Flindersia brayleyana y Castanispernum australe, encontraron que F. brayleyana y C. australe mantuvieron un buen crecimiento, aún cuando no se aplicó P, y mostraron poca o ninguna respuesta en crecimiento o concentración foliar de P cuando se adicionó el elemento. Por el contrario, las especies C. odorata y A. robusta respondieron significativamente a la adición de P, tanto en crecimiento como en concentración foliar de P. En el caso de las dos últimas especies mencionadas, contenidos foliares de P inferiores a 0.30% en muestras de pecíolos + raquis de la hoja madura de menor edad de C. odorata y de 0.19% en agujas distales de A. robusta se asociaron a un crecimiento

125 reducido aún 21 meses después de la aplicación de los tratamientos. Estos resultados indican que existen diferencias significativas en la habilidad que tienen diferentes especies forestales tropicales para absorber P, por lo que no se pueden hacer recomendaciones generalizadas simples de este elemento. En suelos ácidos de El Limón de Chulampa, Herrera, Panamá, Montero (1995) encontró que al aplicar dosis de 0, 85, 170 y 255 g por árbol teca de la fórmula 12-24-12 durante el primer y segundo año de crecimiento causaron un aumento significativo del aumento de la altura, el diámetro, el área basal y el volumen de la plantación de teca hasta 5 años después de esta aplicación, siendo la dosis más alta la que dio los mejores resultados (Cuadro 3). La respuesta de plantaciones la teca de hasta 2 años de edad a la aplicación entre 80 y 120 g año-1 árbol-1 de N y P como fosfato diamónico mejoró en forma significativa el crecimiento de los árboles y ligeramente el diámetro del tallo (Kishore 1987). Sin embargo, la respuesta de la teca a una sola aplicación de varias fórmulas de fertilizante al trasplante en suelos neutros de Guanacaste, Costa Rica, no causó diferencias significativas en las variables de crecimiento medidas tres años después de la aplicación del producto, aunque los mejores tratamientos fueron aquellos en los que la adición de N y P fue combinada (Rodríguez y Fonseca 1981). Cuadro 3. Respuesta de plantaciones jóvenes de teca a la aplicación de fertilizante en El Limón, Herrera, Panamá (tomado de Montero 1995). Tratamiento* Altura media Diámetro medio g árbol-1 dm mm 0 32 30 85 40 40 170 40 38 255 53 55 * El fertilizante aplicado correspondió a la fórmula 12-24-12

Área basal m2 ha-1 0.78 1.33 1.22 2.67

Volumen m3 ha-1 1.33 2.89 2.67 7.78

En Inceptisoles y Ultisoles ácidos de Costa Rica, además de aplicaciones de cal antes del trasplante, se recomienda realizar 3 a 4 aplicaciones de fertilizante foliar espaciados en el tiempo hasta que los árboles alcancen 1.5 de altura, como complemento a la adición de fertilizante granulado 1-2 veces al año hasta el segundo año. Este tipo de recomendación se basa en datos como los generados para suelos ácidos por Calvo, Arias y Sibaja (1995), quienes encontraron mejores crecimientos de Terminalia amazonia al adicionar 50 y 100 g por árbol de la fórmula 12-24-12 en este tipo de suelos. La siembra de Eucalyptus grandis en suelos distróficos de las sabanas orientales de Venezuela debe hacerse con aplicación de fertilizantes, pues de otra manera los incrementos en altura y diámetro se reducen significativamente (Morales y Ortega 1980); en este caso la dosis de 100 g fertilizante con N por árbol causaron el mejor efecto fisiológico y económico, mientras que la adición de fosforita no mejoró el comportamiento de la especie (Cuadro 4). En la misma región, la teca de dos años en suelos bien drenados respondió significativamente a la adición de 740 kg fosforita ha-1, mientras que no se presentó respuesta a la aplicación de niveles menores o en plantaciones de 7 y 12 años en el mismo tipo de suelo o en suelos mal drenados (Torres et al. 1993). La fertilización foliar, utilizada como un complemento a la fertilización convencional al suelo, también puede ser muy beneficiosa durante esta etapa de crecimiento. En este caso, se utilizan productos como la urea, el fosfato diamónico y el nitrato de potasio

126 previamente disueltos en agua (en dosis de 1.5 a 2.5 kg por cilindro de 200 litros de agua ó de 100 a 2300 g por mochila de 15 litros de agua). También se emplea otros productos que vienen ya diluidos, pueden ser aplicados al follaje para corregir algunas deficiencias o recuperar árboles dañados por alguna plaga o enfermedad, pero no para cubrir la necesidad todas de nutrimentos de los árboles. Cuadro 4. Efecto de la aplicación de fuentes y dosis de fertilizante en el incremento de altura y diámetro de Eucalyptus grandis en suelos de la sabana oriental de Venezuela (tomado de Morales y Ortega 1980). Tratamientos

Fosforita

12-12-17-2

12-12-6

Total

Dosis (g árbol-1) 0 100 150 200 Promedio 0 100 150 200 Promedio 0 100 150 200 Promedio 0 100 150 200

Incremento altura al año (cm) 0.28 0.66 0.69 0.47 0.53 0.78 2.81 2.59 2.73 2.23 0.49 1.95 2.49 2.19 1.78 0.52 1.80 1.92 1.80

Incremento diámetro al año (cm) 0.22 0.36 0.52 0.45 0.44 0.22 3.14 3.13 3.12 3.13 0.22 2.52 2.84 2.77 2.71 0.22 2.00 2.16 2.12

6. Fertilización en la etapa de plantación Efecto de la aplicación: Aproximadamente entre el 10 y el 20 % del fertilizante aplicado durante la etapa de maduración es aprovechado por los árboles, aunque pueden encontrarse valores de recuperación aún mayores en la literatura. En general, se estima que los árboles recuperan un cuarto del fertilizante aplicado en los primeros años de crecimiento, otra cuarta parte es inmovilizada en la biomasa microbial o ligada a la materia orgánica del suelo y el resto es difícil de medir o se pierde en el ecosistema a través de lavado o volatilización (Fisher y Binkley 2000). A menudo el efecto de la fertilización con P puede durar hasta una década (Dyson 1995), mientras que la repuesta al N encuentra su máximo a los 5 años, lo cual se debe a la forma en que estos elementos se almacenan en el ecosistema y a la frecuencia con que los mismos se aplican en el tiempo. La adición de N en esta etapa permitió obtener incrementos del 20 % en volumen en plantaciones de Pinus elliottii en Australia (Evans 1992). En el Cuadro 5, puede observarse el efecto de la aplicación de fertilizantes a 10 especies forestales de importancia económica, notándose el incremento en altura del árbol en un período de 3 años en todas las especies debido a la aplicación del fertilizante, así como la diferencia en respuesta que existe según la especie.

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Cuadro 5. Respuesta inicial a la fertilización de varias especies forestales (tomado de Evans 1982). Altura del árbol (cm) Al inicio (1968) Al final (1971) Sin fert. Con fert.1 Sin fert. Con fert.1 Pinus caribaea 0.5 0.8 1.5 4.2 Pinus kesiya 0.3 0.4 1.1 4.0 Eucalyptus deglupta 0.8 1.5 3.7 7.6 Eucalyptus ternicornia 0.9 2.0 2.8 4.8 Terminalia brassii 0.5 1.1 2.5 4.7 Terminalia complarata 0.4 Muerto 0.8 1.3 Tectona grandis 0.2 Muerto 2.6 3.0 Acacia auriculiforme 1.8 4.0 2.7 9.7 Pterocarpus indicus 0.8 0.7 1.3 1.6 Intsia bijuga 0.6 0.4 0.5 1.0 1 500 kg/ha de fertilizante 17-5-22 Especie

De acuerdo con Castaño y Quiroga (1990), en los suelos del valle del Cauca, Colombia, la mayoría de las especies forestales utilizadas en programas de reforestación y en plantaciones, responden favorablemente a la adición de P y B y en algunos casos a la de N para lograr un buen crecimiento y una buena sobrevivencia; los autores concluyen que el NPK incide más sobre el crecimiento en altura que el boro, mientras que el B incide más en la sobrevivencia de los árboles, así como que los eucaliptos respondieron mejor que las coníferas a la fertilización. Forma de aplicación: La aplicación de fertilizantes en grandes extensiones puede hacerse con tractor, helicópteros y avionetas, dependiendo de la situación económica de la empresa y del relieve del terreno; en el caso de las aplicaciones aéreas hoy en día se emplean sistemas de posicionamiento geográfico, lo que le permite a la nave regresar al último punto fertilizado con gran precisión, sin cometer errores por sobre fertilización (Fisher y Binkley 2000). Cuando la fertilización se hace manualmente, la respuesta al abonamiento también depende de la forma en que se coloque el fertilizante con relación al árbol (Cuadro 6), de manera que la mezcla del producto con una buena cantidad de suelo es más eficiente que colocar todo el fertilizante debajo de la planta y la peor respuesta se obtienen cuando se coloca con chuzo a 20 cm del árbol (Cannon 1984). Cuadro 6. Respuesta del Eucalyptus globulus a cinco métodos de aplicación del fertilizante en Andisoles de Colombia (tomado de Cannon 1984). Método de colocación Mezclado Debajo Al voleo Banda Chuzo

Tipo de fertilizante aplicado 10-30-10 Calfos Altura de los árboles (cm) después de un año 194 183 193 156 184 150 169 169 166 144

Momento de la aplicación: Para ciertos elementos y bajo ciertas condiciones específicas de sitio, es ventajoso aplicar fertilizante en plantaciones establecidas, indiferentemente de la edad de la plantación. Por lo general, la respuesta a este tipo de tratamiento es rápida (ocurre a los pocos meses) y es mayor en el caso de sitios pobres, los cuales pueden mejorarse con la aplicación de enmiendas; como ejemplo puede

128 mencionarse la respuesta de la teca a la fosforita en suelos moderadamente drenados de Venezuela (Torres et al 1993). Debe recordarse que cuando un sitio es malo por otras razones que no sean de fertilidad, el tratamiento al suelo no puede compensar por otro tipo deficiencias tales como exceso de viento, suelo poco profundo, exceso o falta de humedad, etc. Después de cierto grado de crecimiento de la plantación, deben realizarse las podas y posteriormente la entresaca o raleo, prácticas que también afectan la posible respuesta a la fertilización. Con el raleo, los árboles remanentes tienen a su disposición más disponibilidad de agua y luz y al aumentar la cantidad de luz que alcanza el suelo de la plantación se eleva su temperatura favoreciéndose la mineralización de la materia orgánica y la liberación de nutrimentos ligada a la misma. Si bien es cierto que con el raleo se extraen algunos nutrimentos del ecosistema como madera (Totey 1992), esta merma de nutrimentos, al igual que la causada por la tala del bosque al momento del turno de corta no es elevada, pues la mayoría de la biomasa total del árbol (raíces, follaje y ramas) quedan en el sitio y la concentración de nutrimentos en la madera es baja. En el caso de algunas especies como teca y melina, la capacidad de rebrote de las mismas también contribuye a que rápidamente se vuelva a cubrir el suelo de vegetación, reiniciándose así el reciclaje de nutrimentos y disminuyéndose la tasa de pérdida de nutrimentos por lavado. Cuando el sitio de bueno, la reposición de nutrimentos debe hacerse para asegurarse el mantener la calidad del mismo en el tiempo; cuando los sitios son malos, la no reposición de los nutrimentos causa una disminución de la calidad del sitio en el tiempo, por lo que no deben recomendarse para especies con altos requerimiento nutricionales y deben abandonarse después del segundo o tercer turno por razones ecológicas y económicas (Mackensen 1999). Duración del efecto de la fertilización: La longitud del período de respuesta a la fertilización depende del sitio, de la preparación del terreno, de los tratamientos previos realizados a la plantación y del patrón de crecimiento de la especie. Para el N el período de respuesta máxima se da al principio o antes de que la plantación cierre y puede durar varios años más; para el P la respuesta puede durar todo el período que se utilice el terreno y en menor frecuencia el K, si los elementos son deficientes en el ecosistema. Bonneau (1978) menciona que de la respuesta a largo plazo de la aplicación de P y K al suelo en plantaciones forestales, se debe, entre otros a: 1) la movilidad relativamente reducida y retención del P y K en el suelo; 2) a que las raíces que están alejadas del punto de su aplicación como fertilizante, los encuentran con “más dificultad” y 3) al poco requerimiento de estos elementos por algunas especies forestales. Lo opuesto ocurre para el caso del N, elemento de mucho más movilidad que el P y el K, por lo que la respuesta a su aplicación es a corto o mediano plazo y nula, casi nula o contraproducente, en el caso de especies arbóreas leguminosas fijadoras del elemento. Vásquez (1990), encontró que la adición de niveles crecientes de NPK a E. saligna en suelos relativamente fértiles de Turrialba, Costa Rica, duró por 12 meses cuando se estimó como aumentos en diámetro y altura de los árboles (variables lineales); sin embargo, al utilizar una variable geométrica (volumen), encontró que, dependiendo del nivel de NPK aplicado, al final se encontraban ganancias del 14-31 %, lo que justificaba la adición del fertilizante. Resultados similares fueron encontrados en Sacatepéquez, Guatemala, donde la mejor dosis fue 50 g 15-15-15 por árbol, con un efecto residual de 4 años (Ugalde 1997).

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Cuando el ecosistema es severamente deficiente en algún elemento en particular, la respuesta a su aplicación es inmediata y de larga duración. Cuando la deficiencia de algún elemento es moderada, es normal que la respuesta no pueda ser correctamente estimada sino hasta el segundo año después de aplicado el fertilizante, debido a varios factores, entre ellos: 1) la dilución del elemento aplicado en el follaje existente o en el inducido por la aplicación del elemento, 2) una posible inmovilización química o microbiológica de los elemento en el suelo o 3) en casos muy particulares a la acumulación de los nutrimentos en algún tejido no muestreado de los árboles (por ejemplo madera), por lo que no se detectan incrementos foliares relevantes, ni tampoco de las variables de crecimiento sino hasta después de cierto tiempo (Tanner et al. 1990). La mayoría de los dueños y administradores de plantaciones forestales estarían de acuerdo en aplicar fertilizantes en viveros y al momento de trasplantar el material al campo, sin embargo, no muchos estarían de acuerdo en continuar la fertilización de la plantación después del tercer año, pues su “experiencia” les ha enseñado que si dejan de fertilizar a esa edad, los árboles sin fertilización alguna alcanzan en altura a los que si fueron fertilizados (Espinoza et al. 1990). Este error, lo cometen aquellos que no conocen que el fertilizante tiene un efecto residual corto y que en el caso de la mayoría de las plantaciones forestales podría apenas alcanzar 1 o 2 años después de la última aplicación, difícilmente el tercero (Espinoza et al. 1990, Rodríguez y Fonseca 1991), pero nunca los siguientes 10 o 15 años que el árbol permanecerá en el campo. Evidencia empírica muestra que los sitios que presentan deficiencias nutricionales al inicio de la plantación seguirán presentando la deficiencia hasta el turno final, independientemente de la edad de la misma (Fisher y Binkley 2000).

7. Rentabilidad de la fertilización Como resultado de las primeras experiencias con uso de fertilizantes en países de clima templado, donde los turnos de corta para bosques de pinos silvestres oscilaban entre 100 y 120 años y para los robles entre 200 y 250 años, se llegó a la conclusión de que el costo de fertilizar bosques era demasiado elevado, si se consideraba una tasa de interés de ese costo por un período de tiempo tan prolongado. Más aún, se recomendaba: reducir al mínimo las inversiones iniciales y utilizarlas lo más tarde posible, con el fin disminuir la duración de la capitalización y por consiguiente la inflación del capital invertido, ignorando el hecho de que los incrementos máximos se logran al inicio de la plantación y que los nutrimentos adicionados en las etapas finales de crecimiento solo pasan a engrosar los contenidos de la corteza de los árboles (Bonneau 1978). En adición, la respuesta de plantaciones industriales a la fertilización en regiones de clima templado es baja, debido a que la pérdida de nutrimentos en estas condiciones climáticas es poca y el suministro de los mismos vía lluvia y meteorización compensa la pérdida (Mackensen 1999). Diferente es la situación en plantaciones forestales en regiones tropicales, en las cuales se mencionan turnos de corta de 7-8 años para Eucalyptus, Gmelina y Acacia (Barros y Novais 1990, Mackensen 1999), 15-20 años para Alnus (Mena, Castillo y Cob 2000) y de 20-25 para Tectona y Cordia (Vallejos1996 y Montero1999), contándose además con nuevas tecnologías que permiten el aprovechamiento comercial del producto de los raleos.

130 Evans (1992) menciona que la información disponible permite observar casos en que la respuesta a la fertilización es espectacular al inicio y disminuye con el tiempo, puede ser constante durante todo el período de crecimiento de los árboles y también puede ser que ocurra al aplicar el fertilizante, pero posteriormente los árboles de la parcela testigo igualen o superen a los fertilizados. Bajo que condiciones cada tipo de respuesta es económico, en adición de su costo, la tasa de interés y la longitud del turno de corta, es importante conocer la magnitud de la respuesta en términos de incremento de volumen y de disminución del período de corta. Desde el punto de vista ambiental, se considera necesario reponer al ecosistema al menos los nutrimentos que salgan como producto extraído, sin embargo, es igualmente importante tener en consideración la reposición de la pérdida total de nutrimentos en un turno de corta, de manera que deben reponerse todos aquellos que se pierdan por extracción, volatilización (quemas), lavado y erosión. Graff (1982) menciona que la extracción de 200 ton ha-1 (71 %) de pulpa para papel de Pinus caribaea en Surinam puede remover 576 kg de N (6 % del total), 36 kg de P (22 %), 506 kg de K (30 %), 1218 kg de Ca (37 %) y 99 kg de Mg (24 %), con un costo total de reposición como fertilizante de US$1 600 por ha; si se asume que la tala total del bosque tiene un efecto destructivo del ecosistema, la pérdida total de nutrimentos por erosión llega a ser mayor y el costo de reposición de los mismos podría calcularse en US$14 000 por ha. Como la extracción de nutrimentos depende de la especie que se plante, lo importante es conocer si se desea exportar grandes volúmenes de madera de baja calidad (precio bajo) o pequeñas cantidades de producto de alta calidad (precio alto). Mackensen (1999), considera que para compensar por la pérdida total de N en una plantación de Eucalyptus degluta, deben adicionarse entre 4000-6000 g NPK o 1200-1650 g de urea por árbol, lo que implica una cantidad muchas veces mayor que la requerida para promover el crecimiento normal del árbol, ya que para reponer el N exportado en la cosecha solo se requerirían 200 g urea por árbol. De manera similar, las cantidades requeridas para reponer las pérdidas totales de P y K son también muy elevadas; por ejemplo se requieren 500 g triple superfosfato por árbol para compensar la pérdida total de P pero solo 150 g para reponer el P exportado. En el caso del K, se requieren 720-1400 g KCl por árbol para la pérdida total, y tan solo 190-740 g por árbol para reponer el K exportado. Fisher y Binkley (2000) incluyen en su libro una buena discusión en relación a la forma de calcular el beneficio económico de realizar la fertilización de plantaciones forestales. En su discusión, presentan la “metodología de árboles de toma de decisiones”, la cual permite identificar escogencias, probabilidades y productos, demostrándose que existen al menos dos tipos de error posibles a cometer por un administrador cuando de fertilizar se trata. El error “tipo I” se presenta cuando se fertiliza una plantación que no responde con al menos un incremento en rendimiento de los costos. Igualmente real, es el caso del error “tipo II”, cuando no se fertiliza una plantación con potencial de respuesta. Realizando un ejercicio con valores reales para una condición determinada, se concluye que es mucho mejor para un administrador caer en el error “tipo I” ya que las ganancias que se dejan de percibir al no fertilizar el sito con alta probabilidad de respuesta son mucho mayores que las pérdidas en que se podría incurrir al fertilizar sitios en los cuales la probabilidad de respuesta es baja. El costo de reponer los nutrimentos necesarios para el manejo sostenible de plantaciones forestales intensivas es 3 a 6 veces más alto que el de costo necesario para realizar la

131 misma operación en plantaciones convencionales, y representa un costo mayor en el presupuesto total de los proyectos de producción de madera. La siembra de grandes extensiones de terreno con especies forestales manejadas de forma convencional es económicamente ineficiente y ecológicamente no viable, debido a que no repone los nutrimentos extraídos. El incremento en costos debido a la necesidad de reponer la pérdida de nutrimentos causada por la extracción de madera, en ciertos casos reduce la tasa interna de retorno, en particular en suelos pobres en nutrimentos. Por esta razón los cálculos de inversión en fertilizantes en plantaciones deben hacerse para cada sitio y en función de los balances de nutrimentos (Mackensen y Fölster 1999).

8. Alternativas al uso de fertilizante Como el costo de aplicar fertilizantes es elevado, deben investigarse otras posibilidades a su utilización cuando esta no es rentable. Evans (1992) menciona como factibles: 1) el cambio de especie por otra con menores demandas nutricionales; 2) el empleo de prácticas de preparación del terrenos que minimicen la pérdida de nutrimentos disponibles en el suelo (p.e. evitar el barrido del terreno y con ello la remoción del horizonte A); 3) mejorar el reciclaje de nutrimento tal como se expuso en el Capítulo 2; 4) la utilización de residuos y/o herbicidas para disminuir la competencia de malezas alrededor de los árboles recién plantados; 5) utilizar especies fijadoras de N (por ejemplo, de acuerdo con Ward et al. (1985) Acacia spp. con Eucalyptus grandis o según Nichols y Carpenter (2006) Inga edulis con Terminalia amazonia) y 6) el empleo de excremento de animales. Cuando se trata de plantaciones forestales de gran escala, los costos en que se incurre por reponer los nutrimentos extraídos por la explotación de la plantación, se diluyen en un volumen de producción elevado que a su vez minimiza los costos en función de la economía de escala. Cuando se trata de explotaciones de pequeña escala (menos 50 ha), a menudo debe tomarse la desición de eliminar los árboles de la finca, ubicarlos en los bordes, ó mezclarlos con cultivos que le permitan al propietario producir lo que consume y tener un ahorro a mediano plazo (madera). En este último caso, el propietario probablemente prefiera utilizar insumos como fertilizantes en sus cultivos, de los cuales se aprovechan los árboles para mejorar su crecimiento. No debe olvidarse, que la competencia entre árboles y cultivos por nutrimentos y agua debe considerarse para decidir si estas operaciones se combinan o no. Como las propiedades tienen sitios de diferente calidad, en este último caso, se recomienda utilizar la mejor parte del terreno para implementar la actividad más rentable, y el resto para otras actividades.

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6. CARACTERÍSTICAS Y MANEJO DE LOS FERTILIZANTES Eloy Molina Resumen El mercado produce un sin número de materiales fertilizantes de diferente composición y precio, por lo que el capítulo se dedica a describir los productos más necesarios de conocer. Se incluye información relacionada con las fuentes de los elementos, la solubilidad de los compuestos y su naturaleza química u orgánica.

1. Introducción Los fertilizantes son materiales que contienen nutrimentos para las plantas y se agregan a través del suelo, el agua o aspersiones foliares. Los fertilizantes ejercen diversos efectos favorables sobre los árboles, como incrementar su crecimiento y productividad, mejorar la calidad de la madera y la sanidad de la plantación. También tienen un efecto positivo sobre el suelo mediante el mejoramiento y restitución de la fertilidad. Cuando los fertilizantes se utilizan en forma desproporcionada, pueden causar efectos negativos sobre el ecosistema, por lo que conocer los productos y su manejo es imperativo en un mundo que exige tecnologías de producción limpias. Entre los beneficios que se obtienen con el uso de fertilizantes en plantaciones forestales se encuentran: ? Suplir deficiencias nutricionales de los árboles ? Restituir nutrimentos extraídos por la extracción de madera ? Mantener o mejorar la fertilidad del suelo ? Mejorar resistencia de los árboles a enfermedades ? Mejorar la calidad de la madera ? Incrementar la producción de madera ? Aumentar la rentabilidad del proyecto forestal La mayoría de los fertilizantes son productos químicos o minerales, abonos orgánicos y residuos de plantas y se utilizan para nutrir a los árboles. A menudo se confunden los términos “nutrición mineral” y “fertilización”. Nutrición mineral se refiere a las necesidades y usos de los elementos químicos básicos por las plantas. Fertilización es el término empleado cuando estos materiales son suministrados a las plantas como fuentes de nutrimentos. La palabra fertilizante se refiere a todo material orgánico o inorgánico, natural o sintético, que suministre a las plantas uno o más de los elementos químicos esenciales en forma asimilable. Actualmente la industria de fertilizantes inorgánicos sintéticos predomina en el mercado debido a su mayor concentración de nutrimentos y su más bajo costo por unidad de los mismos. En la mayoría de los países el contenido de nutrimentos en un fertilizante se expresa en términos de % de N, P2O5 y K2O, aunque la forma química de estos elementos que contiene el fertilizante debe ser la que utilizan los árboles cuando los absorben. El Ca y Mg usualmente se expresan como CaO y MgO, en tanto que los otros nutrimentos se

133 expresan en su forma elemental: S, Fe, Cu, Zn, Mn, B, Cl. La costumbre de expresar como óxidos la concentración de P, K, Ca y Mg en los fertilizantes proviene del siglo 18 cuando los químicos de esa época utilizaban la gravimetría para el análisis de elementos y su contenido se calculaba en forma de óxido, sistema que se utiliza comercialmente en la industria de fertilizantes a nivel internacional. En realidad las raíces de los árboles no absorben los nutrimentos en forma de óxido o elemental, sino que éstos deben estar en forma de cationes o aniones según el elemento, para que pueda ser absorbido, tal y como se muestra en el Cuadro 1. Cuadro 1. Forma de absorción y expresión química de los nutrimentos en el fertilizante. Elemento

Forma de absorción

Nitrógeno Fósforo Potasio Calcio Magnesio Azufre Hierro Cobre Zinc Manganeso Boro Cloro Molibdeno

NH , NO -2 H2PO4 , HPO4 + K +2 Ca +2 Mg = SO4 +2 Fe +2 Cu +2 Zn +2 Mn -2 B4O7 , H2BO3 Cl -2 MoO4

+4

-3

Expresión química en el fertilizante N P2O5 K2O CaO MgO S Fe Cu Zn Mn B Cl Mo

Para el caso de un elemento como el nitrógeno, la forma de expresar su concentración en un fertilizantes es como “% de N”. Sin embargo la forma de absorción por las raíces es +4 -3 como NH y NO , ya que el N elemental no puede ser absorbido por las raíces. Los fertilizantes deben suministrar los nutrimentos a las plantas en las formas químicas como éstas los absorben. Los contenidos nutricionales de los elementos que se expresan como óxidos pueden también transformarse en contenido elemental mediante el uso de sus respectivos factores de conversión, como se observa en el Cuadro 2. Cuadro 2. Factores de corrección de la expresión del fertilizante en base a óxido a la expresión en base elemental y viceversa. P2O5 x 0.44 P x 2,29 K2O x 0.83 K x 1.2 CaO x 0.71 Ca x 1.4 MgO x 0.6 Mg x 1.66

= = = = = = = =

P P2O5 K K2O Ca CaO Mg MgO

El contenido nutricional expresado en % por peso de N, P2O5 y K2O, en ese orden, se conoce como el grado o la “fórmula” del fertilizante. Usualmente se utilizan tres números para dar el grado de un fertilizante, y se refiere a los nutrimentos primarios y éstos no son necesarios identificarlos ya que se respeta el orden de aparición. La presencia de un cuarto número en la fórmula indica el % de MgO, y un quinto número

134 indica el % de B en caso que el fertilizante contenga estos elementos. Si el cuarto y/o quinto número no corresponden a Mg y B, se debe indicar entre paréntesis el símbolo o unidad de expresión del nutrimento, como sucedería en los casos del Ca, S, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Cl. Por ejemplo, la fórmula 18-5-15-6-0.2 contiene 18% de N, 5% de P2O5, 15% de K2O, 6% de MgO y 0.2% de B. La fórmula 10-30-10-3(S) contiene 10% de N, 30% de P2O5, 10% de K2O y 3% de S Los fertilizantes pueden ser simples cuando sólo contienen un nutrimento, o compuestos cuando contienen dos o más. Los fertilizantes pueden fabricarse en forma de mezcla física que consiste en una simple mezcla mecánica de dos o más materiales fertilizantes, sin que medien reacciones químicas. También existen los fertilizantes químicos que contienen dos o más nutrimentos y que han sido fabricados mediante reacción o mezclado químico de materias primas. Este proceso generalmente involucra el uso de NH3 y HNO3 o H3PO4 como materia prima, y deja como resultado un material muy homogéneo en composición química conocido como “fertilizante complejo”, debido a que cada gránulo contiene la misma concentración que indica la fórmula y no es afectado por su separación dentro de la bolsa del producto (segregación). Las mezclas físicas son más simples de fabricar, de menor costo, y con muchas opciones de mezclado, por lo que dominan el mercado de fertilizantes; sin embargo, son susceptibles de presentar problemas por segregación, fenómeno que ocurre cuando existen diferencias notables en el tamaño de los gránulos de fertilizantes que se mezclan y que dan como resultado la separación física de las mismas, afectando con ello la homogeneidad de la mezcla y su eficiencia agronómica. Los fertilizantes químicos son más complejos y requieren de una industria química para su fabricación, y aunque por lo general su calidad es superior, su costo es más elevado que las mezclas físicas. La mayoría de las fórmulas de fertilizantes en mezcla física o química provienen de la combinación de diferentes fertilizantes simples, llamados también “materias primas” porque se utilizan como fuentes para hacer otros fertilizantes. En el Cuadro 3 se presentan los principales fertilizantes o materias primas utilizadas en la fabricación de mezclas. Cuadro 3. Principales materias primas utilizadas para hacer mezclas físicas.

. Fuente Urea Nitrato de amonio Sulfato de amonio Fosfato monoamónico (MAP) Fosfato diamónico (DAP) KCl K-mag Sulfato de potasio Ulexita Sulfato de zinc

2. Fertilizantes con N, P y K

Fórmula 46-0-0 33.5-0-0 21-0-0-24(S) 10-50-0 18-46-0 0-0-60 0-0-22-18-22(S) 0-0-50-17(S) 10% B 31% Zn

135

El nitrógeno, fósforo y potasio son considerados los macronutrimentos de las plantas porque éstas los requieren en cantidades muy altas. Los macronutrimentos son los elementos básicos en los programas de fertilización los árboles y generalmente se incluyen en la mayoría de las fórmulas completas de fertilizantes, las cuales se fabrican a partir N, P y K como componentes. La fertilización balanceada de estos nutrimentos tiene gran efecto en el crecimiento y rendimiento en buena parte de las especies arbóreas. 2.1 Nitrógeno El nitrógeno es quizás el nutrimento que con mayor frecuencia limita el crecimiento de los árboles en zonas tropicales. La mayoría de las especies forestales responden a la aplicación de fertilizantes nitrogenados. El N es el responsable del crecimiento vegetal y del color verde de las hojas, es además constituyente de los aminoácidos, y por lo tanto es esencial en la síntesis de proteínas. También forma parte de los ácidos nucleicos, los cuales controlan la formación de proteínas y las características genéticas de la planta. El N junto con el Mg forma parte de la molécula de clorofila, por lo cual está asociado con la coloración verde de los tejidos vegetales y la captación de energía lumínica en la fotosíntesis. El adecuado suministro de N promueve el crecimiento vegetal, incrementa la relación biomasa/raíces, y es esencial para la formación de tallos, ramas y hojas. La materia orgánica es la principal fuente de N en los suelos, siendo más del 90% del N nativo del suelo de origen orgánico. Sin embargo, la mayoría de los suelos contienen poca cantidad de materia orgánica, usualmente menos de 5%, lo que limita el suministro de N para las plantas. En el pasado, casi todos los fertilizantes nitrogenados eran de origen orgánico: residuos de pescado, sangre seca, cáscaras de semillas, residuos de cosecha, estiércol de ganado y aves, etc. Actualmente la mayoría de las fuentes utilizadas son inorgánicas y provienen del amoníaco, el cual puede ser obtenido como subproducto de la industria del carbón, o sintetizado por reacción de N e H; este último proceso es el más usado actualmente. Hasta 1940, el sulfato de amonio y el nitrato de sodio fueron los fertilizantes nitrogenados más utilizados, mientras que en la actualidad el mercado de fertilizantes está dominado por el uso de fuentes de origen amoniacal o derivados del amoníaco como urea y nitrato de amonio, debido a su mayor concentración de N. Los fertilizantes nitrogenados amoniacales dejan efecto residual ácido en el suelo debido a que durante el proceso de nitrificación del amonio se liberan iones H. Nitrato de amonio: es uno de los fertilizantes nitrogenados de mayor uso. Se fabrica a partir de la reacción de ácido nítrico y amoníaco. Es un sólido blanco, cristalino, higroscópico, con 33.5 % de N, la mitad en forma de amonio y la otra en forma nítrica. El N de nitrato es rápidamente utilizado por la mayoría de los cultivos, aunque puede ser lixiviado del suelo con facilidad. El N de amonio puede ser adsorbido por las arcillas y retenido en el suelo por mucho mayor tiempo que el nitrato. En el mercado existen otras fuentes que contienen nitrato de amonio como materia prima combinado con otros nutrimentos, tal es el caso del nitrato de amonio calcáreo (20-0-0-8-11CaO).

Urea: es un fertilizante sintético de origen orgánico llamado carbamida, con 46 % de N. La urea es un sólido blanco, cristalino, muy soluble en agua, con un contenido de N

136 superior al nitrato de amonio. Una desventaja de la urea es el riesgo que existe de pérdida de N por volatilización de NH3 cuando se aplica sobre la superficie del suelo seco y en condiciones de alta temperatura. Este problema se elimina cuando la urea se entierra en el suelo y se cubre con una capa de 5 a 10 cm de suelo. La urea con azufre contiene 5% de S y 40% de N ureico y es una alternativa eficaz en suelos con deficiencia de S. Sulfato de amonio: es uno de los fertilizantes nitrogenados más antiguos, habiendo sido manufacturado por muchos años como subproducto de la industria de acero. También es sintetizado a partir de amoníaco y ácido sulfúrico. Es un sólido blanco cristalino, de baja higroscopicidad, con 21 % N y 24 % de S. Es una fuente apropiada para suelos y especies con problemas de S. Su uso continuo aumenta el riesgo de acidificación en el suelo debido a su elevado poder residual ácido, por lo que no es recomendado para uso continuo en suelos ácidos. Su bajo contenido de N le ha hecho perder popularidad debido a que el costo por unidad de N es mayor que el de otros fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, el sulfato de amonio es muy utilizado en mezclas físicas como fuente de S en plantaciones forestales. Otros fertilizantes nitrogenados a base nitratos son el nitrato de potasio (13-0-44) y el nitrato de calcio (15.5-0-0-26(CaO), que si bien aportan poco N, son muy buenas fuentes para suministrar potasio y calcio. Estas fuentes se utilizan principalmente en fertirriego y abonamiento foliar, debido a su alto costo en comparación con fuentes más baratas como urea y nitrato de amonio. 2.2 Manejo de fertilizantes nitrogenados Los fertilizantes nitrogenados pueden ser clasificados en tres grupos, de acuerdo con la forma de N presente: amoniacal, nítrico o combinación de ambos. Los fertilizantes amoniacales tienen algunas características en común. La mayoría de las plantas no pueden utilizar el N amoniacal en forma efectiva, con excepción del arroz, de tal manera que su mejor utilización depende de la conversión de amonio a nitrato en el suelo. Esta conversión se lleva a cabo a través de una serie de procesos microbiológicos como la nitrificación, que usualmente son bastante rápidos en suelos de zonas cálidas. Sin embargo es necesario que el suelo esté bien aireado, ya que la nitrificación es un proceso aeróbico y en suelos inundados la nitrificación no ocurre. La disminución de la temperatura del suelo puede bajar la tasa de nitrificación, y a temperaturas menores de 10 ºC la nitrificación cesa. Por este motivo, las fuentes nítricas son más efectivas en climas muy fríos.

137

Cuadro 4. Principales fertilizantes con macronutrimentos y elementos secundarios. Fuente

N

P2O5

K2O

CaO

MgO

S

Cl

Sulfato de amonio Amoniaco anhidro Nitrato de amonio Urea Triple superfosfato Fosfato monoamónico Fosfato diamónico Fosfato monopotásico Acido fosfórico Nitrato de calcio Cloruro de calcio Nitrato de potasio Cloruro de potasio Sulfato de potasio Sulfato de K y Mg Sulfato de magnesio Nitrato de magnesio

21 82 33.5 46 10 18 15 13 11

46 50 46 52 61 -

35 44 60 50 22 -

26 50 -

-

24 -

18 16 15

17 22 14 -

64 46 -

El N amoniacal puede ser retenido por los coloides o arcillas del suelo, y por lo tanto resistir las pérdidas por lixiviación. Sin embargo, la nitrificación es rápida en condiciones favorables, lo cual minimiza el efecto beneficioso de la retención de amonio. En suelos mal drenado o que pasan inundados, la adsorción de amonio por el complejo coloidal es importante debido al ambiente de reducción en el suelo que impide la nitrificación, por lo que las pérdidas de N por lixiviación se reducen. La aplicación de fuentes amoniacales en forma superficial podría propiciar las pérdidas de amoníaco por volatilización, dependiendo del tipo de fertilizante, pH del suelo, temperatura, etc. Por este motivo el NH3 anhidro y otras fuentes amoniacales como la urea deben incorporarse al suelo para reducir las pérdidas por volatilización. La urea presenta la ventaja con relación a las otras fuentes granuladas de que posee un contenido más alto de este elemento. Sin embargo, el N de la urea es susceptible a perderse por volatilización en aplicaciones superficiales cuando el suelo está seco y la temperatura es muy alta, o el pH es alcalino. Los fertilizantes amoniacales son formadores de ácido en el suelo, principalmente el sulfato de amonio y el cloruro de amonio. Esto podría ser una ventaja en suelos alcalinos o especies forestales que requiere un ambiente de suelo ácido. Pero en otros casos, la acidez residual del fertilizante podría ser desventajosa al incrementar los problemas de acidez en los suelos como Ultisoles y Andisoles. El anión acompañante de la sal de amonio debe ser considerado al seleccionar una fuente de N. Para especies que requieren un buen suministro de P, los fosfatos de amonio constituyen una fuente de gran valor por su alta concentración de P. En suelos deficientes de S, el sulfato de amonio es una buena alternativa. En los raros casos de especies que responden al cloro, el cloruro de amonio sería una buena opción. Sin embargo, en especies arbóreas sensibles a los cloruros, o en suelos de zonas áridas o con problemas de salinidad, debe evitarse el uso de fertilizantes con cloruros.

138

Los nitratos son generalmente efectivos bajo todas las condiciones de suelo y planta, y son una alternativa para clima frío. Sin embargo, en condiciones de mal drenaje, los nitratos son desnitrificados y se pierden por volatilización, por lo que no deben utilizarse. Los nitratos de calcio, sodio y potasio tienen reacción básica en el suelo y representan una buena alternativa para suelos ácidos. Una de las desventajas de estas fuentes es su bajo contenido de N que incrementa el costo por unidad de N. El nitrato de sodio puede ser perjudicial en suelos salinos y clima muy árido. El nitrato de calcio puede ser usado en suelos salinos, ya que el Ca reemplaza al Na del complejo de intercambio. El nitrato de amonio contiene N amoniacal y nítrico, y por lo tanto posee las ventajas y desventajas de ambas formas de N. Es una fuente ampliamente utilizada, aunque su contenido de N es inferior a la urea. Uno de los aspectos que más influye en la selección del fertilizante nitrogenado es el costo de la fuente y su disponibilidad. Esto ha causado una disminución en el consumo de sulfato de amonio debido a su bajo contenido de N, en comparación con la urea y el nitrato de amonio. La mayoría de las fórmulas completas de fertilizantes que se distribuyen contienen N. En el caso de las mezclas químicas, la fuente de N es principalmente nitrato de amonio. En mezclas físicas, la fuente principal de N es la urea, aunque también se utiliza nitrato de amonio, sulfato de amonio, MAP y DAP. Otras fuentes de N tienen un uso limitado, debido a su mayor costo y a la dificultad de encontrarlas disponibles en la mayoría de los distribuidores de fertilizantes. Las fuentes como nitrato de calcio, potasio y magnesio, podrían utilizarse en plantaciones forestales de alta rentabilidad y para aplicación líquida por medio de fertirrigación y fertilización foliar 2.3 Fósforo Es un nutrimento de gran importancia debido a su papel como componente de los ácidos nucleicos, fosfolípidos, ATP, NAD y NADP. Participa en procesos como fotosíntesis, glucólisis, respiración y síntesis de ácidos grasos. El P favorece varios procesos fisiológicos de las plantas, entre ellos el desarrollo de las raíces, la producción de número de retoños, la floración, la formación de semillas, evita el acame, etc. El P es un elemento que con frecuencia se presenta deficiente en muchos suelos ácidos de regiones tropicales, principalmente en Ultisoles y Andisoles. La causa principal se debe al grado de meteorización del suelo, su escasa movilidad, y al fenómeno de fijación de P por las arcillas. La mayor parte del P nativo en el suelo se encuentra en formas no disponibles para los árboles, principalmente como formas orgánicas, o como fosfatos inorgánicos de Fe, Al, y Ca. El P es disponible para las plantas en forma de anión ortofosfato primario principalmente (H2PO4-), aunque también lo absorben como ortofosfato secundario (HPO4=). Estas formas de P son muy reactivas y escasas en los suelos. El anión ortofosfato reacciona fácilmente con minerales secundarios y otros coloides, formando fosfatos insolubles que no son disponibles para las plantas.

139 Minerales como los óxidos e hidróxidos de Fe y Al, alófanas, caolinitas, haloisitas, etc., tienen diferente capacidad para fijar P, afectando su disponibilidad para los árboles. Roca fosfórica: es la principal materia prima para la fabricación de fertilizantes fosfatados. La roca fosfórica es un mineral llamado apatita, siendo el más común de ellos la fluorapatita. Existen grandes yacimientos de este material en muchas partes del mundo, la mayoría de los cuales son de origen marino. Estos yacimientos quedaron expuestos en la superficie al levantarse grandes extensiones de tierra y mar; formándose capas de sales mezcladas con los esqueletos de la fauna marina después de la evaporación del agua. Los yacimientos más importantes se encuentran en Marruecos, China, Estados Unidos, Rusia, Brasil, Venezuela, Perú y Colombia. Las reservas de roca fosfórica son enormes, cerca de 40 billones de TM. La roca fosfórica es un fosfato tricálcico, que contiene además otros elementos como Si, Mg, F, CO3, Na, etc. La roca es extraída por lo general de minas a cielo abierto. Luego de varios pasos de procesamiento y purificación, la roca fosfórica contiene entre 11,5 y 17,5 % de P (27 a 41% de P205). El material purificado es molido finamente y de este modo está listo para su aplicación directa al suelo. El P de la roca fosfórica es insoluble en agua, por lo que para que se disuelva en el suelo el material debe ser molido con fineza y pasado a través de una malla 100. La aplicación directa de roca fosfórica es utilizada en algunos países en suelos ácidos, en dosis que oscilan entre 0,5 y 1 ton ha-1. Los rendimientos se incrementan luego del primer año de aplicación y se mantiene un efecto residual a mediano plazo. Sin embargo, la mayor parte de la roca fosfórica es utilizada como materia prima para producir fertilizantes fosfatados más solubles, principalmente a través del proceso de acidulación. En el siglo XVIII se inició la fabricación de los primeros fertilizantes sintéticos de P provenientes de la acidulación de la roca fosfórica, conocidos como superfosfato sencillo y triple superfosfato. Estos fertilizantes llegaron a ser las principales fuentes de P en la industria de fertilizantes hasta los años setenta y ochenta, cuando empezaron a ser reemplazados por los fosfatos de amonio. Fosfatos de amonio: actualmente la industria de fertilizantes fosfatados es dominada por los fosfatos de amonio como el DAP (18-46-0) y el MAP (10-50-0). El éxito de estas fuentes se fundamenta en su alta concentración de P, y en la evidencia que existe de que la absorción de P por la planta se incrementa en presencia de NH4. Tanto el DAP como el MAP son fertilizantes granulados completamente solubles en agua, con alta concentración de P. Pueden ser usados como fuente de P en mezclas físicas, y en la preparación de fertilizantes líquidos. El MAP y el DAP se utilizan también como abonos de siembra en sustitución de otras fórmulas tradicionales como el 10-30-10 y 1224-12. Ácido fosfórico: (H3PO4) contiene entre 51 y 62% % de P2O5. El H3PO4 es la materia prima principal para fabricar superfosfatos y fosfatos de amonio, pero también es utilizado como fuente de P en fertilizantes líquidos y fertirrigación. Sus grados más comunes son 0-54-0 y 0-61-0. Son líquidos muy densos que causan corrosión, por lo que se almacenan en tanques de vidrio o de acero inoxidable. El H3PO4 libera calor cuando se agrega al agua de riego, pero rápidamente se disipa. No debe mezclarse con calcio porque forma precipitados de fosfatos de Ca que obstruyen los sistemas de riego.

140 2.4 Manejo de fertilizantes con P La disponibilidad de P es mayor a un pH del suelo entre 5.5 y 7.0, siendo el H2PO4? la forma dominante. A pH mayor de 7.2 predomina el HPO4-2. La disponibilidad de P en el suelo está muy relacionada con el tipo de arcilla presente y el grado de acidez, dado que el fosfato es muy reactivo. En suelos ácidos el P reacciona con óxidos de Al y Fe o con el Al intercambiable para formar fosfatos de Al y Fe insolubles. Mientras que en suelos alcalinos, los fosfatos solubles pueden convertirse en fosfatos dicálcicos o tricálcicos que son muy insolubles. Los iones fosfato también pueden adsorberse a la superficie de partículas de CaCO3 o en arcillas saturadas con Ca. En suelos volcánicos el Al amorfo proveniente de las arcillas alofana e imogolita es capaz de retener gran cantidad de P. Los Andisoles se distinguen por ser los suelos con mayor capacidad de retención de P. Otro aspecto que contribuye a las pérdidas de P es su baja movilidad en el suelo. El P soluble rara vez se mueve más de 2 ó 3 cm antes de reaccionar con los minerales del suelo. De ahí la importancia de colocar el P en la posición adecuada para que pueda ser absorbido por las raíces. Una práctica recomendable en plantaciones forestales es colocar el fertilizante con P en el fondo del hoyo durante la siembra de los árboles, para disminuir el contacto físico del abono con las partículas de suelo y reducir las pérdidas por fijación. El fraccionamiento del fertilizante en varias aplicaciones también reduce las pérdidas por fijación e incrementa la eficiencia del abono. Debido a su inmovilidad, las pérdidas de P a través del perfil son bajas, con excepción de la remoción por la planta y la retención por los minerales del suelo. La deficiencia de P generalmente es más pronunciada a bajas temperaturas, debido que el crecimiento radical es más lento, lo cual disminuye la absorción de P. Con temperaturas bajas también disminuye la mineralización de P orgánico, y la tasa de difusión de P a la raíz. La mayor proporción de P absorbido se mueve hasta la raíz por difusión, por lo tanto es necesario que haya condiciones favorables de humedad en el suelo. El tamaño del gránulo del fertilizante está muy relacionado con el grado de solubilidad del fertilizante fosfatado. En los fertilizantes de alta solubilidad, el incremento del tamaño del gránulo disminuye el riesgo de pérdidas por fijación, ya que hay menos contacto con el suelo. En el caso de fertilizantes poco solubles en agua, la disminución del tamaño de partícula aumenta su eficiencia al incrementar la superficie específica, como en el caso de las rocas fosfóricas. La fuente de P también repercute en el manejo de fertilizantes. Los fosfatos de amonio o fuentes de nitrógeno amoniacal con P presentan ventajas con respecto a fosfatos de calcio en el sentido de que pueden acidificar temporalmente la solución adyacente en suelos alcalinos e incrementar la disponibilidad de P, y aumentan la absorción radical de P. Los fosfato de amono también tienen la ventaja del efecto estimulatorio a la absorción de P que causa el N-NH4. 2.5 Potasio El potasio junto con el nitrógeno, son los elementos absorbidos en mayor cantidad por la mayoría de las especies forestales. A pesar de que en muchos suelos el contenido de

141 K total es por lo general superior al K absorbido por las plantas, sólo una pequeña fracción se encuentra disponible. De ahí que las necesidades de K son con frecuencia altas para satisfacer los requerimientos de los árboles y establecer una nutrición balanceada. El K cumple muchas funciones en la planta, como fomentar la fotosíntesis mediante la activación de numerosas enzimas, mejorar la eficiencia en el consumo de agua, acelerar el flujo y translocación de los productos asimilados, favorecer la resistencia a enfermedades al fortalecer los tejidos vegetales, etc. El K se encuentra en la naturaleza en forma de depósitos de sales inorgánicas que forman minas o yacimientos de minerales bajo la tierra o como salmueras en mares y lagos en secamiento. La mayoría de estos depósitos se formaron en mares antiguos que se separaron de los océanos, y en los que las sales contenidas gradualmente se fueron precipitando. Se conocen cerca de 30 minerales en los yacimientos que contienen K. La silvina es uno de los minerales más importantes y a menudo se encuentra mezclado con NaCl formando silvinita. En el Cuadro 5 se detallan los principales minerales que contienen K. A partir de la silvita se fabrica el 0-0-60, que es la principal fertilizante con K. Cuadro 5. Principales minerales con K utilizados en la fabricación de fertilizantes. Nombre Silvinita Langbeinita Kainita Salitre chileno Silvita

Fórmula KCl + NaCl K2SO4?2MgSO4+NaCl 4KCl?4MgSO4?11H2O+NaCl KNO3+NaNO3 KCl

K2O (%) 10 - 35 7 - 12 13 - 18 15 63,2

K (%) 8 - 29 5 – 10 10 – 14 12,5 52,4

Cloruro de potasio: es conocido también como muriato de K. Posee entre 60 y 63 % de K2O, y es el fertilizante potásico más importante pues provee cerca del 95 % de los fertilizantes con este elemento. Puede variar en color desde rosado o rojizo hasta blanco, lo cual depende del tipo de proceso empleado en su extracción y fabricación, y no hay diferencias agronómicas entre ellos. La coloración rojiza se debe a la presencia de Fe. El KCl es un sólido cristalino muy soluble en agua. Se encuentra en cinco presentaciones de acuerdo con su diámetro de partículas: soluble blanco (0,1-0,4 mm), estándar especial (0,1-0,4 mm), estándar (0,2-1,2 mm), grueso (0,6-2,4 mm), y el granular (0,8-3,4 mm). El KCl blanco es agronómicamente igual que el rojo. La diferencia es que durante su procesamiento se le remueven algunas impurezas que lo tornan de color blanco, haciéndolo mucho más fácil de disolver en agua, por lo que es preferido para hacer fertilizantes líquidos y para fertirrigación. Las presentaciones estándar y granuladas son utilizadas en mezclas físicas. El KCl es medianamente higroscópico, y presenta un alto Índice Salino de 116,3, por lo que no debe usarse en contacto son la semilla o las raíces porque causa quema, aparte de que su uso continuo en suelos muy áridos puede causar un aumento en el contenido de sales en el suelo que podría eventualmente dañar las raíces de las plantas. Es de reacción neutra en el suelo. Sulfato de potasio: presenta un grado de 50 % de K2O y 17,5 % de S. Posee un costo de producción superior al KCl. Su uso está recomendado para plantas muy sensibles a cloruros, y por su bajo Índice Salino puede ser utilizado en suelos y especies donde la

142 salinidad es un problema. Otra ventaja es que suministra azufre y presenta reacción neutra en el suelo. Sulfato de potasio y magnesio: presenta un grado de 22 % de K2O, 18 % de MgO y 22 % de S. Se puede extraer directamente mediante la purificación de yacimientos de los minerales Langbeinita y Kainita. Algunos de los nombres comerciales son Sul-Po-Mag y K-Mag. Presenta un bajo Índice Salino (43,2). Aunque es una fuente baja en K, tiene la ventaja que suministra Mg y S. El sulfato de potasio y magnesio es la principal fuente de Mg en las fórmulas completas de fertilizantes en mezclas físicas que incluyen este elemento. Aunque es muy soluble una vez que se aplica al suelo, no es apropiado para fertilizantes líquidos y fertirrigación debido a limitaciones de solubilidad en agua por efecto de impurezas que contiene. Nitrato de potasio: puede obtenerse de minas naturales mezclado con NaNO3, tales como en Chile (salitre). También se puede producir comercialmente por reacción del ácido nítrico con KCl. Presenta 13 % de N y 44% de K2O. Su Índice Salino es un poco alto 73.6, posee una ligera reacción básica en el suelo. Tiene la ventaja de suministrar N en forma de nitrato y puede ser utilizado en fertirrigación y abonamiento foliar en sustitución del KCl. Su costo es más alto que otras fuentes de K por lo que su uso en especies forestales está limitado principalmente para soluciones nutritivas en viveros de propagación de plántulas. Fosfato de potasio: una de las fuentes más destacadas es el Fosfato monopotásico, cuya fórmula es 0-52-35. Es un cristal fino de alta solubilidad en agua, alta concentración de P y K. Su alto costo limita su empleo en fertilización al suelo, pero es una fuente ideal para abonamiento foliar y fertirrigación.

3. Fertilizantes con Ca, Mg y S El calcio, magnesio y azufre son denominados nutrimentos secundarios debido a que las plantas los requieren en cantidades intermedias. Estos elementos son tan esenciales en la nutrición de los árboles como lo son los macro y micronutrimentos. El Ca y Mg constituyen la mayor parte de los cationes intercambiables en la fracción coloidal del suelo, y tienen un comportamiento similar al K. La fertilidad de los suelos está definida en gran medida por las cantidades presentes de estos cationes en los suelos. El S está ligado principalmente a la materia orgánica del suelo, y su dinámica es muy similar a la del N. 3.1 Calcio y Magnesio El Ca es un elemento esencial para el crecimiento de las raíces, para mantener la integridad de la membrana celular y se encuentra en las paredes celulares en forma de pectatos de Ca. El calcio favorece el crecimiento y la germinación del polen, y activa gran cantidad de enzimas que intervienen en la mitosis, división y elongación celular. La deficiencia de Ca disminuye el crecimiento de los árboles y del sistema radical, debilita los tejidos foliares haciéndolos más susceptibles al ataque de enfermedades. Los síntomas también afectan las hojas nuevas y los puntos de crecimiento de los árboles, causando clorosis en los bordes de las hojas, deformación y paralización del crecimiento. El Mg es componente de la clorofila, el pigmento verde de las hojas que se encarga de capturar la energía suplida por el sol durante el proceso de fotosíntesis. Además sirve

143 como cofactor en muchos procesos enzimáticos y de fosforilación. Estabiliza las partículas de ribosomas en la configuración para la síntesis de proteínas. La deficiencia de Mg se presenta generalmente como una clorosis intervenal en hojas maduras, que eventualmente podría causar defoliación. La mayoría de los suelos con problemas de Ca y Mg son de naturaleza ácida, tal como ocurre en los Ultisoles y Andisoles, por lo que la práctica de encalado es necesaria para neutralizar la acidez del suelo, y de paso, incrementar el contenido de Ca y/o Mg en el suelo y suplir estos dos elementos como nutrimentos para las plantas. El uso de enmiendas como carbonato de calcio, óxido de calcio, hidróxido de calcio, dolomita, etc., es la forma más común y barata para suplir Ca y Mg a los árboles. El yeso (Sulfato de calcio) también es una alternativa eficaz en suelos con problemas de acidez en el subsuelo o en suelos con acidez moderada pero bajo contenido de Ca. El Ca normalmente no es formulado dentro de las fórmulas completas de fertilizantes a menos que vaya como subproducto de alguno de ellas. Tal es el caso del Triple superfosfato (0-46-0) o el superfosfato sencillo (0-20-0) que contienen entre 12 y 21 % de Ca. Sin embargo, estas fuentes ya no se utilizan mucho. El Mg usualmente se incluye en la mayoría de las fórmulas completas de fertilizantes, utilizando como fuente el K-mag. Algunos fertilizantes nitrogenados contienen Ca y Mg, tal es el caso del Nitrato de amonio calcáreo, el nitrato de calcio y el nitrato de magnesio 3.1.1 Enmiendas Las enmiendas son materiales que corrigen la acidez del suelo y que están constituidas principalmente por sales de Ca y Mg, debido a su gran abundancia natural. El uso de enmiendas en los suelos se conoce como encalado, que es el método más común y efectivo para corregir la acidez del suelo, y consiste en la aplicación masiva de sales básicas con el objeto de neutralizar la acidez causada por hidrógeno y aluminio. La cal aplicada al suelo causa una serie de reacciones químicas que elevan el pH y disminuyen la acidez, reduciendo las concentraciones de aluminio e hidrógeno a niveles no tóxicos para las plantas. La reducción de la acidez y la toxicidad de aluminio mejora el crecimiento de las raíces de los árboles permitiéndoles profundizar más en el perfil del suelo y explorar un mayor volumen de suelo en busca de agua y nutrimentos. Se ha comprobado que un buen crecimiento del sistema radical está directamente relacionado con un mayor desarrollo de biomasa aérea, un aumento en la producción, y un mejoramiento en la sanidad de la planta. Los materiales de encalado también son una fuente eficaz y de bajo costo para subir el contenido de Ca y/o Mg en los suelos y suministrar estos nutrimentos a los árboles. El uso del encalado para la corrección de la acidez del suelo debe considerar varios factores como: fuente de cal, calidad del material, dosis a aplicar y método de aplicación (ver Capítulo 7). 3.1.2 Fertilizantes con Ca y Mg Nitrato de calcio: es una de las pocas fuentes de Ca de alta solubilidad y rápida disponibilidad para las plantas. Contiene 15% de N y 26% de CaO. Es un fuente de alta solubilidad en agua (> 1000 g/L), lo cual facilita su aplicación en fertirrigación y abonamiento foliar. El nitrato de calcio deja un ligero efecto basificante en el suelo, algo ventajoso en suelos ácidos. Es una fuente de alto costo, por lo que su uso está más

144 restringido para preparar soluciones nutritivas en viveros, y en fertilización foliar. También se formula como fertilizante líquido, siendo su grado 9-0-0-15 (CaO). Sulfato de magnesio o Sal de Epsom: es una fuente con 16% de MgO, de amplio uso en fertilización líquida y abonamiento foliar, y de mayor costo que el K-mag. Otro sulfato menos hidratado que la sal de Epsom incluye la Kieserita, con 25% de MgO y 20% de S. Nitrato de magnesio: tiene un grado de 11-0-0-16, es muy soluble en agua, y se utiliza principalmente en fertilización foliar y fertirriego. 3.2

Azufre

El azufre es un elemento esencial para la formación de las proteínas vegetales, como constituyente de los aminoácidos azufrados cistina, cisteína y metionina. El azufre también se puede encontrar en muchas vitaminas como la biotina, tiamina y coenzima A, y forma parte de los grupos sulfihidrilos de muchas enzimas. El azufre contribuye al desarrollo de la planta y al mantenimiento del color verde de las hojas ya que participa en la formación de clorofila. El S usualmente es incorporado en las fórmulas de fertilizante como componente de otras fuentes que contienen N, K o Mg, como en el caso del sulfato de amonio, K-mag, sulfato de K y sulfato de Mg. Azufre elemental: conocido como flor de azufre, cuya composición puede variar entre 85 y 100 % de S. Al aplicarlo al suelo es transformado a sulfato a través de la acción de microorganismos, y bajo condiciones adecuadas de temperatura y humedad. La velocidad de la oxidación depende mucho del tamaño de la partícula, entre más fino mejor será la reacción. El S elemental también se utiliza como enmienda para reducir el pH en suelos alcalinos, ya que presenta una alta capacidad de formar acidez residual. Su uso en suelos ácidos no es recomendable a no ser que se utilice cal para neutralizar la acidez causada. El S elemental presenta algunas características inadecuadas de manejo, tales como olor desagradable y el peligro de fuego y explosión. Es poco utilizado como fertilizante. Urea-S: se presentan dos modalidades de productos. Una mezcla física de urea y sulfato de amonio, con grado de 40-0-0-5(S), y que se conoce como UreaS; y una Urea azufrada que resulta de una mezcla química de ambas materias primas y que posee el mismo grado anterior. La urea azufrada es una buena opción para suplir N en suelos con deficiencia de S.

4. Fertilizantes con micronutrimentos Los micronutrimentos son elementos esenciales que los árboles requieren en pequeñas cantidades. Se dividen en micronutrimentos aniónicos (Cl, B y Mo) y micronutrimentos catiónicos (Fe, Cu, Zn y Mn). Los micronutrimentos son tan importantes para los árboles como los elementos mayores y secundarios. La ausencia de cualquiera de estos elementos menores en el suelo puede limitar el crecimiento de la planta, aún cuando todos los demás se encuentren en cantidades adecuadas. Existen tres grandes fuentes de fertilizantes que contienen micronutrimentos: inorgánicas, quelatos sintéticos, y complejos orgánicos naturales.

145 4.1 Fuentes inorgánicas Las principales fuentes inorgánicas son yacimientos o minas naturales de óxidos, carbonatos y sales metálicas como sulfatos, cloruros y nitratos. Los óxidos como Cu2O y MnO2, pueden ser utilizados, sin embargo su disponibilidad para las plantas es muy baja ya que son compuestos muy insolubles. Los sulfatos son las principales fuentes inorgánicas y pueden mezclarse con otros fertilizantes para fabricar mezclas químicas o físicas. Los sulfatos también suministran pequeñas cantidades de S a las plantas. Los sulfatos usualmente son cristales, pero pueden ser granulados para facilitar su manipulación. Los oxisulfatos son producidos por acidulación parcial de óxidos, lo que aumenta su solubilidad. La disponibilidad de micronutrimentos para las plantas derivados de estas fuentes está directamente relacionada al grado de acidulación Los sulfatos de Fe, Cu, Zn y Mn son ampliamente usados en aplicaciones al suelo y foliares. Los óxidos son más baratos que los sulfatos, pero debido a su baja solubilidad, deben ser molidos finamente e incorporados al suelo para aumentar su disponibilidad. Otras fuentes inorgánicas incluyen los boratos de sodio y los molibdatos de amonio y sodio. Los fertilizantes líquidos también pueden incluir fuentes inorgánicas de micronutrimentos de alta solubilidad en agua, tales como sulfatos, cloruros y nitratos. Las fuentes inorgánicas de micronutrimentos usualmente son más baratas que otras fuentes. 4.2 Quelatos Los quelatos están formados por un agente quelatante (orgánico o sintético) que se acompleja con un ión metálico (Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn y Mn) en una estructura cíclica denominada quelato, cuya palabra proviene del griego “chele” que significa gancho o tenaza. El quelato le da mayor estabilidad al catión metálico y lo protege de reacciones de precipitación, adsorción, oxidación-reducción, etc., lo cual le permite mantener una disponibilidad más duradera para ser aprovechado por la planta. Algunos de los agentes quelatantes sintéticos más utilizados son EDTA, HEDTA, DPTA, etc. El EDTA (Ácido etilendiaminotetracético) es el más popular, y en su fabricación se mezcla con el micro nutrimento, generalmente en forma de cloruro u óxido, ya que son más baratos que los sulfatos. La mayoría de los quelatos de EDTA se formulan en forma líquida debido a su menor costo, pero también pueden fabricarse en polvo fino. Los quelatos sintéticos u orgánicos son más efectivos que las fuentes de sales inorgánicas en aplicaciones al suelo porque protegen al catión metálico de reacciones adversas que afectan su disponibilidad, y además facilitan la penetración a través de cutícula de la raíz. Sin embargo, los quelatos son más caros que las fuentes inorgánicas, y de menor concentración de micronutrimentos. En aplicaciones foliares, los quelatos se absorben más rápido a través de la cutícula foliar, disminuyendo el riesgo de pérdida de nutrimentos por lavado. 4.3 Complejos orgánicos naturales Los complejos orgánicos naturales son fabricados por reacción de sales metálicas con subproductos derivados de la industria de la pulpa de madera u otros similares, tales como lignosulfatos, fenoles y poliflavonoides. No está bien definido el tipo de unión química que se forma entre estos productos y los metales, aunque en algunos casos

146 puede ser similar a los quelatos. Estas fuentes son más recomendables para aplicaciones en aspersiones foliares o en fertilización líquida, debido a el tipo de ligando que establece con el catión metálico no es muy estable en el suelo. Cuadro 7. Principales fuentes de fertilizantes con micronutrimentos a base de sales minerales inorgánicas. Fuente del elemento

Fórmula

Bórax Pentaborato de sodio Tetraborato de sodio Solubor Acido bórico

Na2B4O7 . 10 H2O Na2B10O16 . H2O Na2B4O7 . H2O Na2B4O7 . 5 H2O + Na2B10O7 . 10 H2O H3BO3

Sulfato cúprico penta Sulfato cúprico mono Sulfato de cobre básico

CuSO4 . 5 H2O CuSO4 . H2O CuSO4 3 Cu(OH)2

Sulfato ferroso Sulfato férrico Fosfato de amonio ferroso

FeSO4 . 7 H2O Fe2(SO4)3 . 4 H2O Fe(NH4)PO4 . H2O

Sulfato de manganeso Carbonato de manganeso

MnSO4 . 3 H2O MnCO3

Molibdato de sodio Molibdato de amonio

Na2MoO4 . 2 H2O (NH 4)6Mo7O2 . 4 H2O

Sulfato de zinc Nitrato de zinc Fosfato de zinc

ZnSO4 . H2O y ZnSO 4 . 7 H2O Zn(NO3)2.6H2O Zn3(PO4)2

Contenido % B 11 18 14 20 17 Cu 25 35 13-53 Fe 19 23 29 Mn 26-28 31 Mo 39 54 Zn 21-36 18 51

5. Fertilizantes de liberación controlada Los fertilizantes de liberación lente o controlada (en inglés slow release fertilizers) liberan los nutrimentos lentamente, al mismo ritmo en que las plantas los requieren. En estos productos la tasa de liberación del elemento es controlada a través del tiempo para que los nutrimentos estén disponibles para las plantas por un período más prolongado. La liberación controlada se define como la transferencia lenta, moderada o gradual, de un material activo desde un sustrato de reserva a otro medio, con el fin de conseguir sobre el mismo una acción determinada (Jiménez, 1992). Con ello se consigue aumentar la eficacia del material activo prolongando su acción en el tiempo, se reduce su impacto sobre aquellos otros medios a los que no va especialmente dirigido, se simplifica su dosificación, se evitan pérdidas por degradación, volatilización, lixiviación, etc., y en suma, se disminuye las exigencias o requerimientos de la especie activa para lograr un resultado. Los fertilizantes de liberación lenta y controlada, pueden liberar los nutrimentos de la manera requerida por cada tipo de planta según la fase de su crecimiento, lo que permite una eficiente utilización de los mismos, con el consiguiente ahorro de producto, sumado a la disminución por la contaminación por fertilizantes. Un fertilizante convencional, suministra todos sus nutrimentos en un tiempo relativamente corto; la planta toma lo que requiere al momento, perdiéndose una gran parte, asumiendo un papel contaminante o

147 tóxico. El de liberación lenta o controlada mantiene su acción durante mucho más tiempo, lo que implica que nunca hay un exceso, al menos notable, pues pone a disposición de la planta una cantidad menor. 5.1

Tipos de fertilizantes de liberación controlada

El uso de fertilizantes de liberación lenta ha sido muy enfocado hacia fuentes nitrogenados, en donde las pérdidas por lavado, volatilización, nitrificación, y desnitrificación suelen ser mayores. Los fertilizantes de lenta liberación pueden clasificarse en tres categorías principales: materiales recubiertos, productos de baja solubilidad, y materiales cuya liberación depende de microorganismos Los fertilizantes recubiertos presentan una cubierta insoluble o poco soluble en agua, que crea una barrera física que disminuye la tasa de liberación del nutrimento. El agua penetra lentamente a través de la cubierta para disolver la sal de fertilizante dentro del gránulo. En algunos casos el recubrimiento se sustituye por una cápsula de polietileno perforado, aunque el mecanismo de liberación es similar. Los recubrimientos deben ser inactivos, biodegradables y no tóxicos. Las sustancias más empleadas como recubrimiento son: azufre, resinas, caucho, parafinas, plástico perforado, etc. La urea recubierta con azufre es un ejemplo de un fertilizante de lenta liberación en el que el gránulo de urea se encuentra recubierto con una capa de azufre elemental, que es un material muy insoluble y permite que el nitrógeno se libere lentamente. Otros productos están recubiertos con pequeñas cantidades de una película plástica de alta calidad. Uno de los fertilizantes más conocidos con esta tecnología son los Osmocotes, que utilizan una resina orgánica para encapsular los nutrimentos. El recubrimiento en este producto es una cubierta termosellante, cuyo componente mayoritario es un co-polímero del diciclopentanodieno con un éster de glicerol derivado de la soya. Aplicado en varias capas sobre una sal fertilizante permite incorporar ésta a la solución del suelo por medio de intercambio osmótico. La tecnología de fabricación de Osmocotes ha permitido diseñar fórmulas completas que se adaptan a diferentes necesidades de los cultivos (Osmocotes 12-4-12, 24-4-8, 19-6-10, 15-9-12, 14-14-14, 18-6-12, etc.). Los productos de baja solubilidad son materiales orgánicos o inorgánicos de baja solubilidad en agua. Los materiales orgánicos son los más comunes, tales como productos de urea con aldehídos, formaldehídos, isobuti-aldehído, crotonaldehído, etc. Estos productos se descomponen lentamente en el suelo por acción química o biológica, liberando el nitrógeno en forma amoniacal. Algunos ejemplos son la urea-formaldehído, isobutilen diurea (IBDU), crotoliden diurea (CDU), oxamida, etc. Otro tipo de fertilizante de lenta liberación consiste en incorporar a los fertilizantes nitrogenados convencionales, sustancias que inhiben los procesos de nitrificación o desnitrificación. En realidad son reacciones redox que se ven inhibidas por la acción de una sustancia sobre la actividad enzimática que favorece el proceso. Algunos inhibidores de nitrificación son la nitroforina, disulfuro de carbono, urotropina, etc. En el caso de la urea, se inhibe la actividad de la ureasa, que es la enzima responsable de la hidrólisis de la urea para convertirla en amonio. Son productos derivados de la pirina y la pirimidina y entre ellos el más empleado es la nitrapirina o 2-cloro-6-(triclorometil) piridina (N Serve). Se aplica principalmente en cereales (trigo, maíz y algodón) a 0,30-0,55 kg/ha de producto activo. A dosis

148 superiores los productos pueden verse alterados. Su persistencia en el suelo es de 2-3 meses y se elimina por volatilización y degradación a otros compuestos. Otros inhibidores de uso menos extendido son: tiourea, diciandiamida, fenil isotiocianato, sulfatiazol, algunas triazinas, etc. Estas sustancias consiguen los mismos resultados, en cuanto a inhibición de la nitrificación, que aquellas que esterilizan parcialmente el suelo, tales como la mezcla de 1,3-dicloropropeno y 1,2-dicloropropano (DD), y 2-amino-4-cloro-6-metil pirimidina. Los fertilizantes de lenta liberación no necesitan ser aplicados tan frecuentemente como otros fertilizantes, y se pueden utilizar dosis más altas sin riesgo de causar quema o fitotoxicidad en las plantas. Las plantas pueden utilizar el N de fertilizantes de liberación lenta en forma más eficiente puesto que el producto está permanentemente liberándose por un período prolongado de tiempo. Esto es particularmente útil en climas muy lluviosos, en suelos arenosos, y en plantas de ciclo de crecimiento lento como los árboles y arbustos. Sin embargo, su costo es considerablemente más alto que los abonos convencionales, de tres a cuatro veces superior, siendo una limitación de peso para utilizarlos en especies forestales.

6. Fórmulas de fertilizante completas Las fórmulas completas son fertilizantes a base de tres o más nutrimentos, que se fabrican mediante mezcla física o química. Estás fórmulas usualmente contienen N, P y K; o N, P, K Mg y S, y en algunos casos también tienen algún micronutrimento como B y Zn. Estas fórmulas se preparan mediante la mezcla de varias materias primas o fertilizantes simples como se mencionó anteriormente, como la urea, nitrato de amonio, DAP, KCl y K-mag (Cuadro 3). Una de las ventajas del uso de fórmulas completas es que permite suplir varios nutrimentos simultáneamente en una sola formulación, sin que sea necesario el uso por separado de materias primas, lo que causa un ahorro en mano de obra, transporte y almacenamiento de los fertilizantes. Otra ventaja adicional es que poseen un mayor contenido de nutrimentos que los fertilizantes simples. Las fórmulas completas se diseñan de acuerdo con los requerimientos de los árboles, información de análisis de suelo y foliar, relación costo/beneficio, etc. Algunas de estas fórmulas son altas en P y más apropiadas para la siembra o establecimiento inicial de los árboles, como en el caso del 10-30-10 o 12-24-12 (Cuadro 8). Otras tienen más N y K, y un poco de magnesio, más aptas para las etapas de crecimiento y desarrollo de los árboles. Algunas empresas forestales diseñan sus propias fórmulas a su medida, aprovechando la flexibilidad que tienen las compañías suplidoras de fertilizantes para fabricar mezclas físicas con pedidos mínimos de 50 sacos o quintales de fertilizante de la mezcla. En las fórmulas de mezcla física, la fuente de N por lo general es la urea. En los fertilizantes químicos la fuente de N casi siempre es el nitrato de amonio. Esta diferencia debe ser considerada al seleccionar una u otra fuente por las implicaciones que tiene la forma de N en los procesos de pérdida y aprovechamiento del nutrimento por parte de los árboles. Las fórmulas de los fertilizantes químicos no son afectadas por la segregación porque todos los gránulos del abono contienen las misma composición química de la fórmula, lo que garantiza una gran uniformidad en la aplicación. Las mezclas físicas pueden ser afectadas por la segregación si los gránulos que se mezclan poseen diferencias importantes en tamaño o diámetro de partículas, lo cual afectaría la homogeneidad de la aplicación. La falta de uniformidad en la distribución del fertilizante en el campo es más grave cuando la mezcla física contiene alguna fuente de

149 micronutrimentos como la ulexita o el sulfato de zinc, los que por tener una baja proporción en la mezcla podrían segregar con más facilidad en caso de que existiera una diferencia importante en el tamaño de partículas de las materias primas que se mezclan. En muchas fórmulas completas no se puede ajustar el contenido de materias primas al 100%, por lo que es necesario adicionar un material de relleno, el cual varía en su cantidad dependiendo de la fórmula deseada y de los materiales usados. En estos casos se utiliza como material de relleno un producto inerte que no suple ningún nutrimento, de bajo costo, y que aporte volumen y peso, siendo el más común el carbonato de calcio granular. Este relleno no se incluye en la fórmula y debido a su alta granulometría, prácticamente no aporta Ca como nutrimento ni tiene efecto en la acidez del suelo. El contenido de relleno puede ser muy variable dependiendo de la fórmula, y puede oscilar desde menos del 5% hasta un máximo de 30%. Entre más alto el relleno, más alto también el costo de transporte y manipulación del material inerte, y menor concentración de nutrimentos en la fórmula. El relleno se puede evitar o minimizar, haciendo fórmulas completas concentradas donde se utiliza el 100% de materias primas. Estas fórmulas tienen un precio por saco más alto debido a que el relleno barato se sustituye por materia prima de alto valor que contiene más nutrimentos. Sin embargo, la fórmula concentrada permite aplicarla en una dosis menor, bajando el costo por hectárea, y además disminuye también el costo de transporte y manipulación. A manera de ejemplo, la fórmula 12-24-12 (Cuadro 8) contiene 22% de relleno, mientras que la 8-4012 posee 100% de materias primas sin relleno. 6.1

Uso de fórmulas completas en especies forestales

Las recomendaciones de fórmulas completas en plantaciones forestales deben estar orientadas a satisfacer las necesidades nutricionales de la especie y el tipo de suelo donde está sembrada. Durante la fase de almácigo o vivero, las fórmulas de siembra altas en P y que suministren cierta cantidad de N y K son más recomendadas, tal es el caso de fertilizantes como 10-30-10, 8-40-12 o 15-30-15. Esto con el objeto de favorecer el crecimiento del sistema radicular. En algunos casos podría ser necesaria la aplicación adicional de una fórmula para crecimiento alta en N. Si la fertilidad del suelo en el que se hizo el almácigo es muy baja, puede ser más conveniente combinar una fórmula de siembra con otra de crecimiento, con el objeto de proporcionar la mayoría de los nutrimentos básicos durante esta fase. Para el establecimiento o siembra de los árboles en el campo, nuevamente el uso de fórmulas altas en P es más recomendable, especialmente si el suelo es de naturaleza ácida y presenta alta capacidad de fijación de P, como es el caso de Ultisoles y Andisoles. La forma más apropiada de aplicar un fertilizante alto en P es el fondo del hoyo de siembra, cubriendo con una capa de suelo antes de colocar el arbolito, de esta manera el fertilizante queda muy localizado y con poco contacto con el suelo, disminuyendo las pérdidas de P por fijación. Esta práctica también es recomendada en terrenos con pendientes moderadas o altas, en donde la aplicación superficial del fertilizante podría ser susceptible de perderse por el agua de escorrentía superficial.

150 Cuadro 8. Ejemplo de fórmulas completas de uso común en el mercado de fertilizantes.

FÓRMULA

TIPO

Siembra: 10-30-10 10-30-10-3.6(S) 12-24-12 12-24-12-2 Rafos 13-26-6 12-30-8 8-40-12 12.4-37.4-12.4 15-30-15

Físico Físico Físico Químico Químico Físico Físico Físico Físico

Crecimiento y desarrollo: 15-15-15 19-19-19 19-4-19-3-0.1-1.8(S) 12-11-18-3-8(S) Hidrocomplejo 16-16-16 26-0-26 15-3-31 18-5-15-6-0.2-7.3(S) 15-2.5-24-3-0.5-2(Zn) 18-0-26-4-0.3-5(S) 27-6-2-2-4(S) Complejo 14-4-23-4-0.1-0.1(Zn)-2(S) Abotek 14-1.5-23-3.5-0.2-0.4(Zn)-4(S) Azutek 10-5-5-5-1-3(Zn)-3(S) Minox

Físico Físico Químico Químico Químico Físico Físico Físico Físico Físico Químico Químico Químico Químico

En el primer año de plantación es conveniente la aplicación de una fórmula completa de crecimiento a los 2-3 meses después de la siembra, con el objeto de favorecer el desarrollo temprano de los árboles. En plantaciones establecidas, las fórmulas completas de crecimiento también son las más recomendadas. La selección de la fórmula puede variar de acuerdo con la fertilidad del suelo, por lo que resulta muy conveniente contar con resultados de análisis de suelos antes de tomar una decisión. Por ejemplo, en suelos de fertilidad media o alta, como Vertisoles, Mollisoles o Inceptisoles de alta fertilidad, la inclusión de Ca y Mg en el fertilizante resulta innecesaria, por lo que fórmulas con sólo N, o con N y K podrían ser las más apropiadas. Tal es el caso de la urea, nitrato de amonio, 26-0-26, 15-3-31, 27-6-2-2-4(S), etc. En suelos de fertilidad moderada o baja, o con problemas de acidez, el uso de fórmulas que incluyan además el Ca, Mg, S y micronutrimentos resulta más conveniente. Tal es el caso de fórmulas como 19-4-19-3-0.1-1.8(S), 18-5-15-6-0.2-7.3(S), 12-11-18-3-8(S), etc. La colocación del fertilizante debería ser en una banda aproximadamente a la mitad del área de rodaja, o a 30-40 cm de distancia del tallo en caso de árboles con menos de un año de edad.

7. Fertilizantes foliares

151 La fertilización foliar es el principio de aplicación de nutrimentos a través del tejido foliar, principalmente a través de las hojas, que son los órganos donde se concentra la mayor actividad fisiológica de los árboles. La fertilización foliar es una excelente alternativa para aplicar micronutrimentos, los cuales son requeridos en cantidades muy pequeñas por las plantas. También puede servir de complemento para el suministro de elementos mayores durante las etapas tempranas de crecimiento de los árboles, aunque en este caso la aspersión foliar no puede sustituir la fertilización al suelo como sucede con los micronutrimentos. La fertilización foliar constituye una práctica recomendada para complementar la nutrición al suelo y para suplir ciertos nutrimentos durantes etapas críticas del desarrollo de la planta, o en períodos de gran demanda nutricional. La fertilización foliar en etapa de vivero ha demostrado ser de gran utilidad para suplir nutrimentos esenciales a los arbolitos y para acelerar el crecimiento vegetativo de las plantas. Propósitos de la fertilización foliar a) Corregir en forma rápida deficiencias nutritivas. b) Superar la falta de habilidad de las raíces para absorber los nutrimentos necesarios para su normal crecimiento. c) Suministrar los nutrimentos adecuados para el crecimiento y desarrollo d) Disminuir pérdidas de nutrimentos en el suelo por fijación y lixiviación. Las fuentes de fertilizantes foliares deben cumplir con al menos dos condiciones fundamentales: ser soluble en agua y no tener efecto fitotóxico sobre el follaje. Esto por cuanto el agua es el medio utilizado para disolver el fertilizante y asperjarlo después sobre el follaje, por lo que el producto debe ser muy soluble en agua y conservar sus características originales. Dado que la mezcla se aplica sobre las hojas de los árboles, el fertilizante no debe causar ningún daño al follaje, tales como amarillamientos, quemas, deformaciones, etc. Las fuentes de fertilizantes foliares se dividen en dos grandes categorías: sales minerales inorgánicas y quelatos. 7.1

Fertilizantes foliares a base de sales minerales inorgánicas

Las principales fuentes inorgánicas son yacimientos o minas naturales de óxidos, carbonatos y sales metálicas como sulfatos, cloruros y nitratos. Los óxidos como ZnO2, Cu2O y MnO2, pueden ser utilizados, sin embargo su disponibilidad para las plantas es muy baja ya que son compuestos muy insolubles. Las sales fueron los primeros fertilizantes foliares que se utilizaron y están constituidos principalmente por cloruros, nitratos y sulfatos. En comparación con otras fuentes, las sales son de menor costo, pero deben tomarse precauciones para su aplicación por el riesgo de causar quema o fototoxicidad al follaje. Los sulfatos son las fuentes más utilizadas debido a su alta solubilidad en agua y su menor Índice Salino en comparación con los cloruros y nitratos, por lo que existe menos riesgo de quema del follaje. Los óxidos son relativamente insolubles en agua lo cual dificulta su distribución en fertilización foliar, y en aplicaciones al suelo debe ser molidos finamente para ser efectivos. Los oxisulfatos son óxidos que están parcialmente acidulados con ácido sulfúrico, y también presentan un grado de solubilidad en agua muy limitada.

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Los sulfatos son mezclados con otros fertilizantes. Los sulfatos también suministran pequeñas cantidades de S a las plantas. Los sulfatos usualmente se presentan en cristales o polvos finos, pero pueden ser granulados para facilitar su manipulación. Los sulfatos de Fe, Cu, Zn y Mn son ampliamente usados en aplicaciones al suelo y foliares. La aplicación de elementos mayores como N, P y K también es una práctica frecuente. Las fuentes nitrogenadas más utilizadas son el nitrato de amonio y urea, que poseen alta solubilidad en agua. La urea es más utilizada debido a su menor Índice Salino y mayor concentración de N. Se ha demostrado que la urea estimula la absorción de otros nutrimentos debido a que aumenta la permeabilidad del tejido foliar, por lo que es muy apropiado mezclar este material junto con el fertilizante foliar. Se ha comprobado que la urea aplicada al follaje puede ser absorbida, metabolizada y translocada muy rápidamente. El nitrato de amonio también presenta una rápida absorción, y se ha observado que cuando es aplicado junto con la urea se favorece una mayor absorción de cationes por la cutícula foliar. Otra ventaja adicional es que las gotas de las aspersiones foliares de urea y/o nitrato de amonio no se secan tan rápido en la superficie foliar debido a que son productos muy higroscópicos, lo cual favorece su absorción. Las sales son muy solubles por lo que tienen la desventaja de perderse fácilmente por lavado. Su velocidad de absorción es más lenta que la de un quelato. Para lograr un efecto positivo, las sales se aplican en dosis más altas que los quelatos. Entre sus ventajas están su costo más económico comparado con los quelatos, y su mayor concentración de nutrimentos. 7.2

Fertilizantes foliares a base de quelatos

Un quelato es un compuesto orgánico de origen natural o sintético, que puede combinarse con un catión metálico y lo acompleja, formando una estructura heterocíclica. Los cationes metálicos son ligados en el centro de la molécula, perdiendo sus características iónicas. El proceso de quelación de un catión neutraliza la carga positiva de los metales permitiendo que el complejo formado quede prácticamente de carga 0. Esto es una ventaja para facilitar la penetración de iones a través de la cutícula foliar cargada negativamente, y de esta forma no hay interferencia en la absorción por efecto de repulsión o atracción de cargas eléctricas. De esta forma los quelatos pueden ser absorbidos y translocados más rápidamente que las sales debido a su estructura que los hace prácticamente de carga neta 0. Esta mayor velocidad de absorción a través de la cutícula constituye una ventaja comparativa con relación a las fuentes de sales porque hay menor riesgo de pérdida del nutrimento por lavado y aumenta la eficiencia para la corrección de deficiencias. Sin embargo, su costo es más alto que las sales y la concentración de nutrimentos es más baja, debido a que los agentes quelatantes tienen una capacidad limitada para acomplejar cationes. Los quelatos son formulados para suplir nutrimentos individuales o combinados. Es común encontrar formulaciones que contienen varios nutrimentos, a menudo incluyendo todos los micronutrimentos y algunos elementos mayores como N, Ca, Mg y S. A estas fórmulas completas se les conoce como “multiminerales”.

153 Dentro de los quelatos sintéticos uno de los más populares es el EDTA (Ácido etilendiaminotetracético). Otros quelatos sintéticos incluyen el DTPA y EDDHA. Son quelatos de alto poder acomplejante, por lo que se utilizan también en aplicaciones al suelo Los quelatos orgánicos naturales están constituidos principalmente por ácidos orgánicos, lignosulfatos, poliflavonoides, polisacáridos, ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, proteínas, aminoácidos, etc. Se les considera agentes quelatantes de poder acomplejante intermedio y son más apropiados para aplicación foliar. Se les atribuye propiedades bioestimulantes del crecimiento vegetal. Los ácidos húmicos y fúlvicos estimulan el crecimiento de la flora bacteriana en el suelo y favorecen el crecimiento de la raíz, además mejoran la permeabilidad de la cutícula foliar para facilitar la penetración de los nutrimentos. Los aminoácidos tienen propiedades estimulantes del crecimiento, se absorben muy rápido a través de la cutícula, y proporcionan aminoácidos esenciales para el crecimiento de la planta lo que en teoría causa un ahorro en energía metabólica que la planta puede aprovechar en otros procesos. Los fertilizantes foliares a base de quelatos son de más rápida absorción que las sales, lo cual resulta ventajoso en condiciones de alta precipitación pluvial. Sin embargo su costo es más elevado, especialmente los quelatos hechos con aminoácidos y proteínas. 7.3

Uso de fertilizantes foliares en especies forestales

La fertilización foliar en especies forestales está enfocada principalmente durante la etapa de almácigo o vivero, y en el primer año de establecimiento en el campo, porque resulta fácil hacer aspersiones foliares durante esa etapa. En plantaciones establecidas, la altura de los árboles resulta un impedimento para hacer aplicaciones con equipos manuales como bombas de espalda o de motor. La aplicación con equipos terrestres como Sprayboom o aérea no parece factible económicamente. Durante la fase de almácigo las plantas responden muy bien a la fertilización foliar debido a que se encuentran en una etapa muy temprana de desarrollo y la penetración del fertilizante a través de la cutícula se facilita por el hecho de que el tejido vegetal es muy joven y tierno. El uso combinado de un fertilizante foliar del tipo multimineral (con macro y micronutrimentos) con otras fuentes que suministren B y Zn, es muy conveniente. Las fórmulas multiminerales usualmente contienen cantidades pequeñas de casi todos los nutrimentos, y algunas de ellas incluyen también un regulador del crecimiento. Tal es el caso de fórmulas comerciales como Nitrofoska, Bayfolán, Metalosato Multimineral, Folivex combi, Fetrilon combi, Manvert Complex, Amino Grow NPK, etc. El suministro de micronutrimentos en forma específica se puede hacer con quelatos de Zn y Mn, que serían los elementos catiónicos de mayor probabilidad de respuesta, aunque también el Fe podría ser necesario en caso de que el almácigo se siembre en un medio de crecimiento sin suelo. Los quelatos orgánicos son los más recomendados, a base de lignosulfatos, polisacáridos, aminoácidos, proteínas, etc. Algunas marcas comerciales de uso común en el país incluyen Metalosatos, Cytozime, Max Range, Manvert, Enersol, Folivex, Stoller, Miller, etc. Para el caso del B no existen productos

154 quelatados, sino que las fuentes utilizadas son principalmente el ácido bórico y los boratos de sodio como el Bórax, Poliboro y Solubor.

8. Abonos orgánicos La materia orgánica del suelo está constituida por todos los residuos de origen animal o vegetal que se depositan en el suelo, los organismos que viven en el suelo y las sustancias producidos por ellos. La materia orgánica tiene influencia sobre muchas propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo, que contribuyen a mejorar su capacidad productiva. El contenido de materia orgánica está asociado con la fertilidad del suelo, de esta forma los suelos con alto porcentaje de materia orgánica se consideran que son más fértiles y productivos. La incorporación de residuos orgánicos al suelo ha sido una práctica milenaria en la agricultura, por su efecto favorable en el crecimiento y rendimiento de las plantas. Antes de que empezara a desarrollarse la industria de fertilizantes sintéticos a finales del siglo 18 y principios del 19, los desechos orgánicos eran casi la única fuente de fertilizantes que existían. A pesar de todo el avance que ha existido en la producción de fertilizantes desde entonces, en los últimos años los abonos orgánicos ha tomado gran importancia, especialmente con el auge de nuevos conceptos de producción basados en buenas prácticas agrícolas, y con el desarrollo de la agricultura orgánica. Por otro lado, la necesidad de reciclar los residuos provenientes de las actividades agrícolas e industriales y disminuir su efecto contaminante, ha fomentado la producción de abonos orgánicos a partir de deshechos como la broza de café y la cachaza de caña de azúcar. El fertilizante o abono orgánico se entiende como todo material de origen orgánico utilizado para fertilización de cultivos o como mejorador del suelo, que incluye cualquier residuo de origen vegetal o animal, tal como la broza de café, gallinaza, estiércol de animales, residuos de cosecha, leguminosas, etc. Los residuos pueden ser utilizados como abonos frescos en forma individual o mezclados, o pueden ser descompuestos mediante un proceso conocido como composteo. En el Cuadro 9 se observa la composición de algunos de estos desechos. El composteo es un proceso biológico controlado de transformación de la materia orgánica a humus a través de la descomposición aeróbica. Se denomina “Compost” al producto resultante del proceso de compostaje (Soto 2003). El compost normalmente es un abono orgánico de excelente calidad en el que los residuos orgánicos han sido biodegradados en condiciones controladas. Básicamente consiste en combinar o mezclar diferentes residuos orgánicos y someterlos a su descomposición microbiana bajo un ambiente controlado de humedad y aireación y durante un período relativamente corto. Como consecuencia del proceso se produce un abono alto en humus, de gran estabilidad química y biológica, sin mal olor, y que suministra nutrimentos para las plantas.

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Cuadro 9. Composición química de algunos abonos orgánicos (Bertsch 1995, Molina 2000) Material

Broza de café Bagazo de caña Cachaza Granza de arroz Harina de cacao Cáscaras de palmito* Cáscaras de palmito** Estiércol vacuno Gallinaza Porquinaza Sangre seca Harina de pescado Deshechos de camarón

N

P2O5 K2O CaO MgO S -----------------------------%----------------------------

2.5 1.2 1.9 0.5 4.0 0.7 0.9 1.6 3.0 1.8 13.0 9.5 7.0

0.3 2.0 3.2 0.2 2.0 0.3 0.4 1.2 3.1 2.6 2.0 7.0 10.0

1.9 0.3 0.2 1.5 2.5 1.1 1.6 1.8 1.7 2.1 1.0 0.5

1.9 0.6 3.7 0.4 0.5 0.4 0.3 2.2 5.1 2.0 0.5 8.5 15.5

0.3 3.1 0.3 0.1 1.0 0.2 0.4 1.1 1.0 0.2 0.5 0.5

1.2 0.2 0.2 0.2 0.3

Los abonos orgánicos contienen varios elementos nutritivos en concentraciones generalmente más bajas que los fertilizantes inorgánicos, y no todos ellos están disponibles en forma inmediata para las plantas, sino que los materiales que los conforman deben ser descompuestos a través de procesos biológicos para ser transformados en formas inorgánicas disponibles y asimilables por las plantas. De esta forma, los abonos orgánicos constituyen una fuente de elementos nutricionales que son liberados a mediano plazo. Además del suministro de nutrimentos, los abonos orgánicos pueden mejorar las propiedades físicas de los suelos, como la estructura y la densidad aparente, a través del efecto floculante y cementante que tiene la materia orgánica. Esto permite incrementar el crecimiento y la penetración radical, y mejorar el movimiento de aire, agua y nutrimentos. Los abonos orgánicos también aumentan la capacidad de intercambio de cationes de los suelos y favorecen la proliferación de microorganismos benéficos Entre las limitaciones que presenta el uso de abonos orgánicos se puede mencionar su bajo contenido de nutrimentos en comparación con el fertilizante inorgánico, particularmente en el caso del N, que en forma cuantitativa es quizás el elemento más importante en la nutrición de las plantas. Para garantizar un suministro adecuado de nutrimentos como el N, es necesario usar dosis muy altas de abonos orgánicos debido a su limitación en la concentración de los mismos. Por otro lado, en muchos lugares hay escasez de fuentes orgánicas para fabricar abonos y el costo del transporte de los productos es alto, especialmente si éstos son frescos y tienen alto contenido de humedad. 8.1 Fuentes de abonos orgánicos Gallinaza: como fuente de N, los excrementos de animales como la gallinaza, boñiga, caballaza, etc., son de gran valor en la elaboración de abonos orgánicos. La gallinaza es tal vez la fuente más fácilmente disponible de N en volúmenes adecuados para compostear a gran escala, aunque existe mucha variabilidad en su contenido de N dependiendo del tipo de manejo en gallinero (Soto 2003). Pollos de engorde y

156 reproductoras pesadas son por lo general criadas en piso, con camas de granza o aserrín que normalmente disminuyen el contenido de nitrógeno total de la mezcla comercializada. Las reproductoras livianas y las ponedoras son criadas en jaula, por lo que no requieren de cama (Murillo, 1999) y por lo general son más altas en N. El composteo de la gallinaza fresca de aves ponedoras criadas en jaula, produce un abono de alta calidad en contenido de nutrimentos y carbón orgánico de rápida disponibilidad, principalmente N, P y Ca. El material se mezcla con aserrín antes del composteo para darle consistencia física, para aumentar la relación C/N, y disminuir las pérdidas de N por volatilización de amoníaco. Otras fuentes de nitrógeno como la harina de sangre o de pescado, son de alto costo económico, y disponibles sólo en pequeños volúmenes (Soto 2003). Broza: se produce en grandes volúmenes durante la época de cosecha del café y constituye un material ideal para la fabricación de abonos orgánicos. Su contenido de N es medio y presenta además niveles apreciables de azúcares, agua, carbono y un tamaño de partícula adecuado. El único inconveniente que presenta son los bajos contenidos de fósforo, que deben ser suplidos con algunas otras fuentes (Soto 2003). La broza de café es abundante en zonas cafetaleras y puede ser utilizado también en mezcla con otros materiales para producir compost. Cachaza: y los subproductos del procesado del azúcar, son los materiales que presentan los más altos contenidos de fósforo, por lo que la mezcla cachaza-broza da un material final de muy buena calidad. También es ideal para el composteo, presenta el adecuado tamaño de partícula, pH, contenido de azúcares y fósforo. Una fuente externa de nitrógeno puede ser adicionado, pero no es indispensable (Soto 2003) Residuos de banano: como el pinzote y la fruta de desecho contienen cantidades muy altas de K, pero baja concentración de N y P, sin embargo, su riqueza de materia orgánica y su abundancia y disponibilidad en fincas bananeras, los hacen también ideales para la fabricación de abonos orgánicos. Bocashi: es una receta japonesa de producción de abono orgánico, de volteos frecuentes del material mezclado y manteniendo la temperatura por debajo de los 50°C, hasta que la actividad microbiana disminuye al disminuir la humedad del material. Se considera un proceso de compostaje incompleto, y algunos autores lo han considerado un abono orgánico “fermentado”, sin embargo es un proceso enteramente aeróbico (Soto y Meléndez 2003). Los materiales originales incluyen gallinaza, granza, tierra, semolina de arroz o salvado, carbón molido y melaza (Sasaki, et al, 1994), y el proceso de composteo tarda de 1 a 2 semanas. Sin embargo, algunos ingredientes pueden ser sustituidos dependiendo de su disponibilidad, por lo que el término bocashi se utiliza básicamente al proceso y no a la receta original (Soto y Meléndez 2003). Lombricompost o Vermicompost: técnica de composteo realizado por la actividad biológica de las lombrices mediante el proceso de digestión de materia orgánica en descomposición. Las lombrices tienen la capacidad de transformar rápidamente los residuos orgánicos en humus de gran calidad química y biológica, por lo que al producto final del proceso de composteo se le conoce también como humus de lombriz. Los residuos líquidos que se producen durante el proceso de composteo realizado por las lombrices pueden ser aprovechados para obtener “Humus líquido”, material que es

157 utilizado como abono foliar y que suministra nutrimentos y gran cantidad de compuestos orgánicos, algunos con propiedades bioestimulantes del crecimiento. 8.2 Calidad del abono orgánico La calidad del abono orgánico tiene gran importancia en su efectividad como fuente de nutrimentos y mejorador del suelo. En el caso de plantaciones forestales, por el ciclo tan prolongado del cultivo es preferible utilizar productos composteados porque son más estables que los abonos frescos, y liberan los nutrimentos en forma más lenta, con menor posibilidad de pérdida de nutrimentos por lixiviación, volatilización, etc. Existen muchos criterios para evaluar la calidad del abono orgánico, desde ensayos químicos y microbiológicos de laboratorio, hasta pruebas biológicas de invernadero o campo. Sin embargo, la mayoría de ellos no suministra la información necesaria para evaluar todas sus propiedades benéficas. Generalmente se utilizan los ensayos de propiedades químicas y biológicas para determinar la calidad del abono composteado, y aunque existen criterios diversos, en el Cuadro 10 se presentan algunos parámetros que son útiles para evaluar su calidad. Es muy recomendado realizar un análisis químico y microbiológico del abono, en un laboratorio reconocido, antes de seleccionarlo para su uso en la finca. Una de las propiedades químicas más deseables en un compost es que presente un buen contenido de N, dado que este nutrimento es el más limitante en el crecimiento de los árboles. El contenido de otros nutrimentos primarios como P, K, Ca y Mg también es muy importante porque mejora el efecto fertilizante del abono. La materia orgánica es uno de los componentes principales del abono, y su concentración está directamente relacionada con la calidad del abono. La riqueza de materia orgánica le confiere al abono buena parte de sus características físicas y biológicas deseables. Una buena relación C:N es importante para suplir un buen sustrato para el desarrollo de los microorganismos, lo que a final acelera el proceso de descomposición, y mejora la calidad del producto final (Soto 2003). Las bacterias requerirán de sustratos con contenidos de nitrógeno más altos que los hongos. Mientras que estos últimos se encargan de la descomposición de sustratos más recalcitrantes como la celulosa y la lignina. Relaciones C:N muy altas, ocasionan que el proceso de descomposición sea más lento. Relaciones C:N muy bajas, hacen que se pierda N por falta de estructuras de carbono que permiten retener el N (Soto 2003). La Capacidad de Intercambio Catiónico en un residuo orgánico se incrementa con el proceso de compostaje, aumentando la capacidad del material para retener nutrimentos. La humedad en el compost es necesaria para que los microorganismos sobrevivan y se reproduzcan, pero ésta no debe pasar de ciertos límites. Si la humedad es excesiva existe el riesgo de que proliferen organismos anaeróbicos que produzcan compuestos indeseables, además se incrementa el costo de transporte del compost. Una humedad muy baja disminuye la población de microorganismos y reduce la tasa de descomposición del abono. La ausencia de malos olores y la coloración oscura del material, es una prueba visual de que el abono se encuentra maduro y estable, aparte de que una granulometría inferior a 5 mm facilita la aplicación del abono y mejora su reactividad en el suelo.

158 Cuadro 10. Características deseables de un compost (adaptado de Paul y Clark 1996, Soto 2003, Molina 2005). Característica químicas N (%) P2O5 (%) K2O (%) Suma nutrimentos (%) Materia orgánica (%) C/N pH CIC (cmol/kg) Cenizas (%) Humedad (%)

Rango óptimo >2 0.35-3.4 >1 > 10 > 25 15-30/1 6-8 75-100 10-20 20-40

Características físicas Color Olor Granulometría

Rango óptimo Café-negro Tierra < 5 mm

8.3 Uso de abonos orgánicos en especies forestales La aplicación de abono orgánico constituye una herramienta muy eficaz para mejorar la fertilidad de muchos suelos ácidos de baja fertilidad sembrados con especies forestales. En el caso de los Ultisoles, que son suelos con bajos contenidos de Ca y Mg, deficiencias de P, K y Zn, y con contenidos bajos de materia orgánica, el abonamiento orgánico es muy recomendado en el establecimiento de plantaciones forestales. Los árboles responden muy bien a su aplicación desde la siembra en suelos muy ácidos y degradados. También el uso de abono orgánico en suelos muy arcillosos, compactados o erosionados, ha sido adecuado para estimular el crecimiento inicial de las raíces de los árboles y mejorar las propiedades físicas del suelo. Preferiblemente debería utilizarse un material composteado, y con materias primas que suministren un nivel adecuado de N como la gallinaza, broza, estiércol de ganado, etc. La gallinaza composteada con aserrín y proveniente de aves ponedoras en jaulas, ha mostrado ser un excelente abono. El lombricompost o humus de lombriz hecho con residuos de broza de café también es una excelente alternativa. Otros abonos recomendados son aquellos producidos del composteo de la mezcla de varios residuos, como broza con cachaza, pinzote de banano, o residuos de cosecha de hortaliza y frutales, gallinaza con broza, etc. Es establecimiento de almácigos es conveniente utilizar una mezcla de suelo con abono orgánico composteado, preferiblemente un material que tenga un alto grado de madurez para evitar que cause quema a las raíces de los arbolitos. Mezclas de tierra con un 2030% de compost de broza o humus de lombriz son muy adecuadas para garantizar un crecimiento rápido y vigoroso de las plantas en el almácigo, y un desarrollo óptimo de las raíces. A la mezcla podrían agregarse otros materiales que mejoren sus propiedades físicas, como granza de arroz, fibra de coco y piedra volcánica. La aplicación de humus líquido como abono foliar también es una práctica conveniente para estimular el crecimiento vigoroso de los arbolitos en el almácigo. El abono orgánico debería aplicarse durante la siembra de los árboles en el campo, colocando un poco en el fondo y en las paredes internas del hoyo, y otra parte en la superficie del suelo alrededor del árbol, en la llamada área de rodaja. Dependiendo da la riqueza en nutrimentos y el grado de madurez del abono, la dosis podría oscilar entre 1-3 kg por árbol. En árboles adultos el abono orgánico se coloca sobre la superficie del suelo en el área de rodaja, en dosis que oscila entre 5 y 10 kg por árbol.

159

7. MANEJO DE LA ACIDEZ Y EL ENCALADO DEL SUELO Eloy Molina y Alfredo Alvarado Resumen En términos de acidez de suelos, las especies forestales pueden separarse en tolerantes y no tolerantes; las últimas requieren de manejar la acidez del suelo, sea a través de mejoramiento genético o adición de enmiendas como la cal, el yeso y en menor escala cenizas producto de las quemas. El capítulo incluye secciones de cómo resolver el problema de la acidez del suelo por mecanismos propuestos, así como de los tipos y calidades de enmiendas disponibles en el mercado para uso forestal.

1. Introducción Los suelos ácidos están distribuidos en muchas regiones del mundo, en particular en los trópicos húmedos. Los órdenes de suelos que presentan los problemas más serios de acidez son los Histosoles, Espodosoles, Ultisoles, Oxisoles e Inceptisoles, aunque también se puede incluir algunos Andisoles, todos ellos ampliamente utilizados en forestería. Los conceptos sobre acidez del suelo en zonas tropicales hasta la década de los 50, se resumen en varios documentos (Bornemisza 1965; Martini 1968; Navas y Silva 1971). Años después se publican otros trabajos que resumen las experiencias sobre el tema, especialmente del trópico húmedo de América Latina, Asia y Australia (Bouldin 1979; Lathwell 1979; Sánchez y Salinas 1983; Kamprath 1984; Robson 1989; Hintze y Elliot 1989; Craswell y Pushparajah 1989; Ulrich y Sumner 1991; Raij 1991; Aguilar, Alcanzar y Etchevers 1994) y más recientemente otros autores resumen lo hallado hasta el presente (Molina 1998; Espinosa y Molina 1999; Zapata 2003). En general, cuando el pH (en agua) del suelo se encuentra entre valores de 5.5-6.5, se logra una buena nitrificación y un buen suministro de Ca y Mg, con pocos problemas de deficiencias de elementos menores como Fe, Mn, Cu y Zn y una disponibilidad de P adecuada. Cuando los valores de pH son inferiores a 5.5, las condiciones de acidez recrudecen, al presentarse con frecuencia toxicidades de Al, Fe y Mn, así como deficiencias de Mo y P, elementos que precipitan en conjunto con los óxidos e hidróxidos de Fe y Al (Sarmiento 1984). Es bajo estas condiciones que se requiere del encalado y otras prácticas de manejo de suelo que permitan corregir los problemas mencionados, para las especies que así lo requieran. El problema de la acidez del suelo puede corregirse adaptando los árboles a esta condición, mejorando la fertilidad del suelo con la adición de cal, yeso y/o fertilizantes y en forma más primitiva, a través de la quema de la cobertura del suelo con la consecuente adición de cenizas altas en cationes (ver Capítulo 3). El encalado junto con la siembra de especies tolerantes constituyen las prácticas más apropiadas y económicas para corregir los problemas de acidez. Sin embargo, es común que por desconocimiento, no se utilicen los mejores criterios para la selección de materiales genéticos, o para una aplicación provechosa de los materiales de encalado existentes en el mercado.

160

2. La acidez del suelo La acidificación del suelo es el proceso por el cual aumenta la concentración de iones H+, normalmente proveniente del Al intercambiable y de grupos orgánicos ácidos, alcohólicos y fenólicos. La acumulación de iones H+ se da tanto por adición de dichos iones o por pérdida de bases en la solución del suelo. La acidificación reduce la disponibilidad de nutrimentos del suelo (P, K, Ca y Mg), provoca la movilización de elementos tóxicos como el Al, incrementa la movilidad de metales pesados y provoca variaciones en la estructura de la microflora y microfauna. Acidez del suelo: Se entiende por acidez del suelo la condición del mismo en la cual existe una acumulación de elementos tóxicos (Al, Fe y Mn), a menudo asociada a una fertilidad natural baja (deficiencia de P, cationes y elementos menores). De manera orientadora, la acidez del suelo puede determinarse midiendo su pH y en términos más precisos a través de la acidez intercambiable o del porcentaje de saturación de acidez. La acidez intercambiable se clasifica de la siguiente forma: 1. Acidez activa: constituye el H+ en la solución del suelo y proveniente de diferentes fuentes 2. Acidez intercambiable: H+ y Al3+ intercambiables retenidos en las cargas negativas de las arcillas del suelo 3. Acidez no intercambiable: H+ en enlaces covalentes en la superficie de minerales arcillosos de carga variable 4. Acidez potencial: constituye la suma de la acidez intercambiable y la acidez no intercambiable pH: Es el logaritmo negativo de la concentración de H+. Cuando el H2O se ioniza en H+ y OH - (solución neutra), ambos están en una concentración de 10-7 mol l-1, de acuerdo a la siguiente ecuación: H2O ? H+ + OH[H+] [OH-] / [H2O] = 1x10-14 [H+] = [OH-] = 1x10-7 Cuando el logaritmo negativo de la [H+] es 7, el pH del suelo es 7; cuando la [H+] es mayor, tal como 10-4 mol l-1, el pH es 4 y el suelo se considera ácido. En soluciones alcalinas la [OH- ] excede la de [H+] y los suelos se consideran básicos. Bajo cualquier condición la sumatoria de [H+] y [OH-] debe ser igual a 1x10-14 mol l-1. En los suelos naturales el intervalo de pH puede variar entre 3 y 12, pero los valores más frecuentes oscilan entre 4.0 y 8.5. De acuerdo con Fassbender (1975), existen varios grados de acidez de suelo estimados a través del pH del suelo en agua o en KCl (Cuadro1) según sea el grado en que se afecten las propiedades químicas, biológicas y físicas. En forma práctica, la expresión logarítmica del pH radica en el hecho de que cada unidad de cambio en el pH corresponde a un incremento de 10 veces en la cantidad de

161 acidez o basicidad del suelo (Espinosa y Molina 1999). Por ejemplo un pH de 6 indica que existe 10 veces más acidez que un pH de 7. Cuadro 1. Valores de pH en suelos tropicales (tomado de Fassbender 1975).

Muy ácido Acidez media Acidez débil Acidez muy débil Alcalino muy débil Alcalino débil Alcalino medio Muy alcalino

pH H2O <5.5 5.5 - 5.9 6.0 - 6.4 6.5 - 6.9 7.0 - 7.4 7.5 - 7.9 8.0 - 8.4 >8.5

Ácido extremo Ácido fuerte Ácido mediano Ácido ligero Alcalino ligero Alcalino mediano Alcalino fuerte Alcalino extremo

pH KCl <4 4.0 - 4.9 5.0 - 5.9 6.0 - 6.9 7.0 - 8.0 8.1 - 9.0 9.1 - 10.0 >10.1

Algunas de las propiedades químicas que se alteran con la acidez del suelo son: 1) la solubilización, disponibilidad y absorción de nutrimentos (Ca, Mg, K, P, menores); la máxima disponibilidad de P ocurre a pH entre 5 y 7 mientras que la de N ocurre a pH entre 5 y 8.5; 2) la saturación bases y la saturación acidez y 3) la generación de carga variable (CIC y CIA) y con ello la disponibilidad de cationes y aniones. Dentro de las propiedades biológicas que se alteran con la acidez del suelo se tienen: 1) el tipo de organismos presentes; 2) el desarrollo vegetal, el cual disminuye a pH menor a 5.5 cuando la concentración de iones H+ afecta negativamente el desarrollo de la raíz y 3) la fijación de N y la mineralización de la materia orgánica aumentan con el pH y la saturación de bases del suelo. Como consecuencia de la acidez del suelo, la propiedad física que más se altera es su estructura, ya que generalmente a menor pH, menor es la concentración de Ca, elemento coagulante que mejora la estructura y estabilidad de los agregados y que favorece la producción de exudados radicales que causan el mismo efecto. Causas y fuentes de la acidez del suelo: El suelo puede acidificarse tanto por causas naturales o pedogenéticas (lixiviación, procesos redox, acumulación de sustancias orgánicas, efecto de algunas especies vegetales, actividad volcánica), como antrópicas (extracción de nutrimentos por laboreo intensivo, lluvias ácidas, utilización de fertilizantes, adición de enmiendas orgánicas residuales) (Figura 1). PRODUCCIÓN DE IONES ÁCIDOS

Clima caliente y húmedo Cultivo intensivo Lluvias ácidas Emanaciones volcánicas

Fuentes permanentes: Exudados radicales mineralización Fertilizantes N-NH4+ Fuentes progresivas: Ionización de OH -

PÉRDIDA DE BASES

Liberación de Al

3+

Figura 1. Principales causas y fuentes de acidez del suelo.

162

Acidez natural o pedogenética: La acidez del suelo es relativamente más importante en ambientes en los cuales la temperatura y la humedad son altas (como ocurre en regiones tropicales lluviosas) y en zonas donde se acumulan sustancias orgánicas (suelos mal drenados en ambientes fríos), que en otro tipo de ambientes. Es por esto que el problema se identifica más con suelos muy meteorizados y lavados, así como aquellos suelos orgánicos ácidos de varias regiones del mundo. La actividad volcánica puede neutralizar o acidificar el medio, según sea que se depositen cenizas volcánicas o por el contrario, que se presenten emanaciones periódicas de gases por tiempo prolongado. En Centro América, ambos tipos de actividad son comunes (Mora 1995); la emanación de gases ácidos produce que el agua de lluvia en las laderas de los volcanes sea ácida (pH 3.8) debido a su elevada concentración de cloruros y sulfatos (Rodríguez et al. 1995; Red Sismológica Nacional 1995). Bajo estas condiciones, no sólo se afecta el sistema suelo, sino que también se reduce significativamente el follaje de las plantaciones, algunas de las cuales llegan a morir (p.e., las plantaciones de Cupressus lusitanica en los alrededores del la Cordillera Volcánica Central, Costa Rica). Las principales fuentes naturales de acidificación del suelo son: 1. Iones de H+: La cantidad de este tipo de iones se ve afectada por: ? ? ? ?

La producción de exudados radicales La ionización de OH- terminales en arcillas Ionización de OH- terminales en grupos ácidos (R-COOH), fenólicos y alcohólicos (R-OH) y metoxílicos (R-OCH3) de la materia orgánica Procesos redox tales como la oxidación rápida de piritas (FeS2) para producir H2SO4 en ambientes costeros y en explotaciones de minería de carbón.

2. Iones Al+3: La disociación del Al+3 en suelos ácidos disminuye exponencialmente conforme el pH del suelo se acerca a un valor de 5.5. A partir de ese valor, el Al tiende a formar poli-hidróxidos insolubles, por lo que su disponibilidad disminuye exponencialmente, de acuerdo a la ecuación: Reacción de disociación

pH del suelo

Solubilidad

Al +3 + H2O ? Al(OH)+2 + H+

4.0-4.5

Alta

Al(OH)+2 + H2O ? Al(OH)2+ + H+

4.5-5.5

Al(OH)2+ + H2O ? Al(OH)3 + H+

5.5-7.5

Baja

Al+3 + 3H2O ? Al(OH)3 + 3H+ Como resultado de las reacciones mencionadas al aumentar el pH del suelo disminuye la cantidad de Al intercambiable (Figura 2a) y por ende disminuye el porcentaje de saturación de Al del suelo (Figura 2b), tal como se ha encontrado para Oxisoles y Andisoles (Méndez y Kamprath 1978) y Ultisoles y Oxisoles (Abruña et al 1974).

163

6

5.40

4

?

2

0

a ?

?

? ? 5,0

5.10

?? ?? ?

4.80

pH del suelo

Al inter. cmol (+)/100g

?

?

? ? ? ? ? ? ? 5,5

? ? ?

? ? ?? ? ? ?? ?? ??

4.50

?

4.22

?

0

6,0

10

pH en agua

20

30

b

? ?

40

50

? ? 60

70

% de saturación de Al

Figura 2. Efecto del pH del suelo sobre el contenido de Al intercambiable y la saturación de Al en Andisoles, Ultisoles y Oxisoles (tomado de Méndez y Kamprath 1978 y Abruña et al 1974).

Acidez antrópica o inducida por manejo: Otra causa importante de la acidez del suelo es el manejo intensivo de las plantaciones forestales. En el primer caso, se considera relevante la acidificación causada por la extracción de cationes como producto comercial (p.e. Ca en plantaciones de teca y eucalipto). La acidificación se inicia con la pérdida de estos cationes debido en parte a la acción de las raíces que absorben cationes y liberan iones H+ para mantener el equilibrio en su interior, reduciendo el pH del suelo (Espinosa y Molina 1999). La pérdida de cobertura vegetal y la preparación mecanizada del suelo antes de sembrar los árboles, puede incrementar la lixiviación de cationes hacia capas inferiores y aumenta el grado de acidez del suelo. Dentro de otras fuentes antropogénicas, se encuentran: 1. Adición de fertilizantes nitrogenados amoniacales: El empleo de fertilizantes con efecto residual ácido y la extracción de bases, tanto en cultivos como en plantaciones forestales, puede inducir a corto plazo a la acidificación del suelo, en particular cuando estos son de baja fertilidad natural. Los fertilizantes nitrogenados amoniacales, como la urea y el sulfato de amonio, liberan NH4+ a la solución del suelo, el cual puede ser nitrificado por acción de las bacterias y convertido en NO3-. Durante este proceso se liberan iones H+ que contribuyen a la acidificación del suelo. En el Cuadro 2, se presenta las reacciones de los principales fertilizantes nitrogenados en el suelo y la acidificación que pueden causar según Tisdale et al. (1993). Cuadro 2. Acidez residual producida por fertilizantes nitrogenados (Tomado de Tisdale et al. 1993.)

Fuente Urea Nitrato de amonio Sulfato de amonio Fosfato monoamónico Fosfato diamónico

N (%) 46 33.5 21 12 18

Reacción de nitrificación (NH2)CO + 4 O2 ? ? NH4NO3 + 2O2 ? (NH4)2SO4 + 4O2 ? ? NH4H2PO4 + O2 ? ? (NH4)2HPO4 + O2 ? ?

2H+ + 2NO3- + CO2 + H2O ? 2H+ + 2NO3- + H 2O 4H+ + 2NO3- + SO4-2 + 2H2O 2H+ + NO3- + H2PO4- + H2O 3H+ + 2NO3- + H2PO4- + H2O

Índice de Acidez (kg CaCO3 100 kg-1 fertilizante) - 84 - 63 - 112 - 65 - 74

164 2. Efecto de las lluvias ácidas: La lluvia ácida (adición de sustancias ácidas, principalmente producto de combustibles fósiles) deposita cantidades importantes de SO2 y NOx, o el producto de sus reacciones, lo que causa pérdidas considerables en cultivos y reduce el pH del suelo y la disponibilidad de algunos nutrimentos (Pearson y Linzon 1985; Csillag et al. 1996; SEI 1996). Bajo condiciones europeas, las lluvias ácidas no ejercen un efecto significativo en cuanto a cambios de acidez del suelo, aunque si lo hacen con relación a la adición de metales pesados (Vanmechelen, Groenemans y van Ranst 1997), lo que afecta negativamente el crecimiento y mortalidad de bosques naturales.

3. Razones de baja fertilidad de los suelos ácidos Una de las razones que limita el número de rotaciones en explotaciones forestales con especies exigentes en nutrimentos (Hartemink 2003), es la acidificación del suelo y la pérdida de su fertilidad. Para estimar la fertilidad del suelo, cuando se trata de suelos ácidos, normalmente se pueden medir las siguientes variables: Toxicidad de Al: Cuando el aluminio se acumula en suelo en cantidad elevada, puede afectar negativamente el crecimiento de las plantas poco tolerantes a su presencia. Las cantidades del elemento consideradas como tóxicas se estiman en más de 1 mg l-1 de Al+3 en la solución del suelo o en forma relativa a la sumatoria de bases en el suelo en más del 60% de saturación de Al+3. El exceso de Al en la solución del suelo interfiere en la división celular, reduciendo el crecimiento de las raíces. Deficiencia de Ca y/o Mg: Los suelos ácidos tienen una cantidad de cationes intercambiables baja (menor a 5 cmol (+) l-1), por lo que la disponibilidad de elementos como el Ca o el Mg no es suficiente para lograr el crecimiento óptimo de la mayoría de los cultivos. La presencia de alto contenido de Al en la solución del suelo inhibe la absorción de Ca y Mg por las raíces de las plantas. Deficiencia de Mo: Esta deficiencia ocurre principalmente con leguminosas, en la cual el Mo es esencial para la nodulación y fijación de N; normalmente se corrige con adiciones de 0.05 a 0.2 kg Mo ha-1. Toxicidad de Mn: En algunos pocos casos, en Australia se menciona como problema la toxicidad de Mn cuando el pH del suelo disminuye; en suelos ácidos con problemas de mal drenaje, la toxicidad de Mn suele ser común, afectándose negativamente el crecimiento de las plantas. La toxicidad de Mn ha sido reportada en algunos Ultisoles e Inceptisoles ácidos de Costa Rica, donde se asocia a la presencia de altos contenidos de óxidos de Mn en el material parental de esos suelos. Retención de P: La presencia de cantidades altas de Al y Fe intercambiables, aunadas a un aumento en la cantidad de carga positiva en las micelas de cambio de suelos ácidos, hace que la disponibilidad del P adicionado como fertilizante a estos suelos disminuya temporalmente. Este fenómeno se conoce como retención de P, y se refiere a que el P se retiene en el suelo con una fuerza mayor a la que tienen las plantas para absorberlo. En suelos ácidos tropicales, el Al y Fe presentes en los minerales arcillosos se libera a la solución del suelo cuando el pH es menor de 5.3, y reaccionan con el P para formar fosfatos de Al y Fe que son insolubles, y que disminuyen la disponibilidad del elemento para las plantas.

165

Toxicidad de H+: La presencia de cantidades tóxicas de iones H+ en suelos orgánicos o elevados en materia orgánica, también puede constituirse en una causa de infertilidad del suelo. En síntesis, para la mayoría de las especies, se puede indicar que los problemas de baja fertilidad (acidez) aumentan cuando se presentan las siguientes condiciones en el suelo: pH: < 5.5, la Acidez o Al Intercambiable: > 0.5 cmol (+) l-1, la Suma bases (Ca + Mg + K): < 5 cmol (+) l-1 y la Saturación de acidez: >20%.

4. Criterios para diagnosticar problemas de acidez El análisis de suelos es una de las herramientas más útiles para el diagnóstico de la fertilidad de los suelos. En el caso de la acidez, mediante este procedimiento es posible detectar su presencia y generar una recomendación para solventar adecuadamente el problema. La mayor parte de la acidez en los suelos tropicales (excluyendo los suelos orgánicos) proviene del Al, por lo que generalmente se habla de acidez intercambiable (Al+3 + H+) y Al intercambiable, como si fueran sinónimos. La acidez o Al intercambiable se determina mediante la extracción del suelo con una sal neutra no tamponada, tal como el KCl 1N, y la titulación del extracto con una base. Esta fracción incluye el Al y el H intercambiables y en la solución del suelo, que son los que pueden perjudicar el crecimiento de las plantas. Cuando el valor de acidez intercambiable es mayor de 0.5 cmol (+) l-1, la mayoría de las plantas pueden presentar problemas de crecimiento. El valor óptimo de acidez intercambiable debería ser inferior a 0.3 cmol (+) l-1. La fertilidad de un suelo está delimitada en gran parte por la presencia de bases intercambiables. De esta forma, la suma de bases (Ca + Mg + K) es un criterio importante para establecer el grado de fertilidad de un suelo y diagnosticar problemas de acidez. Una suma de bases inferior a 5 cmol (+) l-1 se considera un valor bajo que podría afectar el crecimiento de las plantas, y que generalmente está asociado con problemas de acidez. La saturación de acidez es una medida del porcentaje del complejo de intercambio catiónico que está ocupado por Al y H. El valor de saturación de Al o acidez intercambiable es el mejor criterio para diagnosticar problemas de acidez. Cada cultivo, variedad o cultivar tiene su grado de tolerancia a la acidez, lo cual depende de las características genéticas de la planta. La saturación de acidez (SA), se calcula empleando la siguiente ecuación: % SA =

Ac. Int CICE

x 100

Donde, la Capacidad de Intercambio de Cationes Efectiva (CICE) representa la sumatoria de Ca + Mg + K + Al + H. Los dos últimos elementos se consideran como la Acidez Intercambiable (Ac. Int.). Es común aceptar que valores de saturación de acidez mayores al 10% afectan negativamente el crecimiento de especies vegetales poco tolerantes a la presencia de Al, mientras que el valor de 60% se considera como el

166 máximo para especies tolerantes a la acidez del suelo. El valor deseable para la mayoría de las plantas oscila entre 10 y 25%. El pH del suelo está directamente relacionado con el % de saturación de acidez, ya que el Al intercambiable precipita cuando el pH es superior a 5.5 cuando el pH está por debajo de ese valor, la solubilidad del Al se incrementa, al igual que el riesgo de causar toxicidad a las raíces. En síntesis, el diagnóstico de problemas de acidez en suelos forestales debería fundamentarse en el resultado de un análisis de suelos, cuya interpretación se realiza con base en cuatro criterios principales: pH, suma de bases, acidez intercambiable y % de saturación de acidez, (Cuadro 3) los cuales en conjunto determinan la magnitud de los problemas de acidez en un suelo. Cuadro 3. Parámetros para diagnosticar problemas de acidez de suelo. Parámetro

Bajo

pH Suma bases (cmol(+) l-1) Acidez Inter. (cmol(+) l-1) % Saturación acidez

< 5.5 <5 < 0.5 < 15

Medio o moderado 5.5-6 5-12 0.5-1 15-30

Adecuado u óptimo >6 > 12 < 0.3 < 10

Alto o excesivo

>1 > 30

5. Corrección de la acidez del suelo Históricamente, se han empleado diferentes mecanismos para evitar el efecto negativo de la acidez del suelo sobre la producción de madera. El primer enfoque empleado fue la utilización de material genético tolerante a la acidez del suelo (Wrigth 1976; Baligar y Duncan 1990). De manera simultánea, otra forma de recuperar al fertilidad del suelo (incluyendo la reducción de la acidez), consiste en quemar la biomasa aérea para aprovechar los nutrimentos ligados a la misma y posteriormente abandonar los terrenos por períodos prolongados de tiempo para lograr la recuperación de su fertilidad, a través del reciclaje de nutrimentos (ver Capítulo 3). Otras opciones como el enriquecimiento del barbecho, técnicas de agroforestería y enriquecimiento de la plantación con insumos (entre ellos compuestos orgánicos) son recientes, y se basan principalmente en la teoría del encalado del suelo (Bornemisza y Alvarado 1975; Bouldin 1979; Lathwell 1979; Sánchez y Salinas 1983; Kamprath 1984; Sánchez et al. 1985; Robson 1989; Hintze y Elliot 1989; Craswell y Pushparajah 1989; Kass et al. 1989, 1997; Ulrich y Sumner 1991; Raij 1991; Aguilar, Alcanzar y Etchevers 1994; Montagnini et al. 1993, Luna y Wagger 1996, Luna et al. 1996; Molina 1998; Espinosa y Molina 1999; Zapata 2003). Tolerancia de los árboles a la acidez del suelo: La tolerancia a la acidez del suelo es muy variable entre especies. Algunas de ellas, desarrolladas originalmente en suelos calcáreos, como la leucaena, la teca y la melina, son susceptibles a niveles de 10 a 20% de saturación de Al, mientras que otras que han crecido en ambientes más lluviosos y calientes toleran hasta un 60% de saturación de Al (p.e. Vochysia ferruginea y Terminalia amazonia) y en menor grado Acacia mangium, Eucalyptus grandis y Peltophorum dubium (do Vale et al. 1996). Los mecanismos de tolerancia al Al son los siguientes (Wright 1976; Baligar y Duncan 1990; Bertsch 1995, 1997):

167 ? ?

?

? ?

?

Diferenciaciones morfológicas en las raíces laterales y en los ápices radiculares, que les permiten desarrollar una mejor habilidad para continuar su elongación sin sufrir daño. Cambios en el pH de la rizosfera. A través de absorciones diferenciales de iones y de secreciones de ácidos orgánicos, CO2 y bicarbonato, la planta puede cambiar la reacción de su medio inmediato de crecimiento, y con esto regular la absorción de Al. Algunas variedades tolerantes al Al aumentan el pH de su medio, mientras que en las sensitivas, éste es muy bajo (lo disminuyen). Translocación más lenta del Al a la parte aérea de las plantas. Algunas especies y variedades tolerantes al Al acumulan este elemento en las raíces, y lo trasladan a la parte aérea más lentamente que las variedades sensitivas. Eso no quita que existan especies de árboles y helechos adaptados a condiciones de acidez que acumulan altas cantidades de Al en el follaje. En variedades tolerantes, el Al de las raíces no impide la absorción y translocación del Ca, Mg y K, como sí ocurre con especies sensitivas. Se ha demostrado la existencia de antagonismos Al-Ca y Al-Mg en la zona radical. En las variedades tolerantes al Al no se inhibe la absorción y translocación del P en la medida en que sucede en las variedades o especies susceptibles. Además, muchas especies o variedades tolerantes al Al, también toleran niveles muy bajos de P. O sea existe una habilidad diferencial para absorber, transportar y utilizar el P en presencia de Al. En ciertas variedades un alto contenido de Si en la planta está asociado con la tolerancia al Al.

Como mecanismos de tolerancia a Mn se señalan: ? ? ? ?

Reducida absorción y retención del Mn en los tejidos radicales, sin interferir en la absorción y procesos fisiológicos de otros elementos. Bajo absorción de Mn y transporte rápido hacia la parte aérea evitándose los daños en la raíz. Incremento en el pH de la zona radical. Poder de oxidación de las raíces. El Mn es susceptible a reacciones redox y en sus formas oxidadas (Mn+3, Mn+4) no es absorbido por la planta.

Nicholaides y Piha (1986) desarrollaron un método que permite seleccionar variedades tolerantes a la acidez y que consiste en evaluar el rendimiento de cada cultivar con cal y sin cal, el cual podría utilizarse en la selección de material forestal. Los resultados que se obtienen al comparar los tratamientos, se grafican según los ejes de la Figura 3 y se considerarán como tolerantes a la acidez del suelo las variedades o cultivares que se ubiquen en el cuadrante IV, es decir las que tienen rendimiento relativo superior al 7580%, y además igual o más alto que el rendimiento promedio, en el suelo encalado, de la tercera parte de las variedades comparadas de mayor rendimiento. El método no considera la utilización de varios niveles de cal, por lo que cuando se evalúan variedades en suelos con diferente grado de acidez, puede que en algunos una variedad resulte como tolerante (se logró neutralizar la acidez que la perjudicaba con el nivel de cal empleado), mientras que en otros no, o sea faltó neutralizar la acidez que la perjudicaba (Alvarado et al. 1989). En estos casos, se puede ordenar las variedades comparadas de mayor a menor rendimiento y considerar como más tolerantes aquellas que caen con mayor frecuencia en el tercio de rendimiento más alto.

168

Rendimiento sin cal

Rendimiento con cal x100

Promedio de la tercera parte las variedades con mejor rendimiento con cal

II TOLERANTE Rendimiento bajo

I NO TOLERANTE Rendimiento bajo

IV TOLERANTE Rendimento alto

III NO TOLERANTE Rendimiento alto

Rendimiento en el suelo ácido (t/ha)

Figura 3. Esquema para seleccionar variedades tolerantes a la acidez (tomado de Nicholaides y Piha 1986).

Do Vale et al. (1996) estudiaron la tolerancia de varias especies forestales tropicales a la acidez del suelo, estudiando el efecto de la misma sobre el crecimiento de la raíz: Los autores compararon los efectos de la acidez en suelos tratados con CaO (para elevar el pH a 6.0), MgO (para elevar el pH a 6.0), MgCl2 (para elevar el contendio de Ca a 1.0 cmolckg-1 de suelo), estimando la Capacidad de Intercambio de Cationes de la Raíz (valores bajos se asocian con tolerancia al Al) y concentraciones variables de NH4 y NO3 (árboles tolerantes absorben más NO3 en presencia de amonio mientras que los sensibles absorven más NH4), concluyendo que no se confirma que ninguna de las metodologías es la mejor para identificar niveles de tolerancia. El crecimiento radical de las especies menos afectadas bajo condiciones de suelo ácido fueron Acacia mangium, Eucalyptus grandis y Peltophorum dubium mientras que las más afecadas fueron Enterolobium contortisiliquum, Melia azedarach y Leucaena sp.; contrario a lo que indica la literatura, las especies más tolerantes al Al absorbieron más N en forma de NO3. El encalado y la acidez del suelo: El encalado consiste en la aplicación masiva de sales básicas con el objeto de neutralizar la acidez del suelo. Los productos que se utilizan como alcalinizantes o correctivos de la acidez del suelo son principalmente carbonatos, óxidos, hidróxidos y silicatos de Ca y/o Mg. Debido a su diferente naturaleza química, estos materiales presentan una capacidad de neutralización variable. La acción neutralizante de los materiales de encalado no se debe en forma directa al Ca y el Mg, sino a las bases químicas a las cuales están ligados estos cationes: CO3-2, OH-, y SiO3-2. Los cationes reemplazan a los iones ácidos de las posiciones intercambiables y los ponen en solución; además las sales básicas se disocian y generan cationes y OH-. Posteriormente los iones ácidos en solución pueden entrar en contacto con la cal y el agua del suelo. Los OH- generados por los carbonatos, hidróxidos y silicatos son los que neutralizan la acidez del suelo al propiciar la precipitación del Al como Al(OH)3 y la formación de agua. Las principales reacciones del encalado en el suelo se incluyen en la Figura 4; de la misma se deduce que el Ca no interviene en la neutralización de la acidez, si no más bien

169 es el anión CO3? 2 el que al hidrolizarse produce iones OH? que neutralizan los iones H+ provenientes de la hidrólisis del Al y precipitan al mismo Al. Suelo ácido

Arcilla

Al +3 Ca +2 Mg +2 K+ Al +3

?

Al +3 + H2O ?

AlOH+2 + H+

Material encalante CaCO3 + H2O ?

Ca+2 + HCO3? + OH?

Reacción de encalado

Arcilla

Al +3 Ca +2 Mg +2 + 3CaCO3 + 3H2O ? K +1 Al +3

Arcilla

K+1 Ca+2 Mg+2 +2Al(OH)3? + 3CO2? + H2O Ca+2 Ca+2

Figura 4. Reacciones de encalado de suelos ácidos (adaptado de Tisdale et al. 1993).

El proceso inverso también puede ocurrir, debido a que los iones básicos como Ca, Mg y K pueden ser removidos del suelo por la absorción de las plantas o la lixiviación, siendo reemplazados por Al3+. A medida que ocurre este proceso, se incrementa la actividad del H+ y se reduce el pH del suelo. La acidificación progresiva del suelo es favorecida cuando se utilizan dosis altas de fertilizantes nitrogenados amoniacales. Estimación de la dosis de cal para neutralizar la acidez del suelo: Las siguientes fórmulas para calcular la necesidad de cal para neutralizar la acidez del suelo se basan en el principio de linealidad entre la cantidad de producto neutralizante aplicado y la disminución del Al intercambiable del suelo. El criterio práctico que domina en la actualidad es utilizar una dosis de cal que reduzca la saturación de acidez del suelo a un nivel que sea tolerable para la especie (Cuadro 3), de acuerdo con alguna de las siguientes fórmulas. 1. Cochrane, Salinas y Sánchez (1980): Esta fórmula contempla la neutralización de un determinado % de saturación de acidez en relación con la CICE del suelo, multiplicado por una constante que cubre los factores que limitan la eficiencia de la reacción química, a saber, calidad del material encalante, reacciones paralelas en el suelo y condiciones climáticas: t CaCO3 ha-1 =

1.8 (Al - RAS) (C I C E) 100

Donde: Al = % de saturación de acidez existente en el suelo; RAS = % de saturación de acidez deseado (Cuadro 1) y CICE = Capacidad de intercambio catiónico efectiva.

170 2. van Raij (1991): El principio de esta fórmula es exactamente el mismo que el del caso anterior, sólo que expresado en términos de saturación de bases en lugar de acidez, con la ventaja que incluye el factor f, que se refiere a la calidad del material encalante. t CaCO3 ha-1 =

(V1 - V2) (C I C E) 100

xf

Donde: V1 = % de saturación de bases deseado; V2 = % de saturación de bases que presenta el suelo, CICE = Capacidad de intercambio catiónico efectiva, f = 100/PRNT y PRNT= Poder Relativo de Neutralización Total = (Equivalente Químico x Eficiencia Granulométrica)/100 3. Fórmula modificada: En esta fórmula se combinan los criterios prácticos de las dos anteriores. Se expresa en términos de % de saturación de acidez y se incluye el factor f de calidad del material encalante. Al realizar esto, la constante se disminuye a 1.5 pues quedan menos factores de eficiencia de la neutralización sin contemplar. Dentro de las reacciones paralelas que se incluyen en esta constante están, la neutralización del Al no intercambiable, las correcciones de peso/volumen que pueden ser necesarias para ajustar el encalado a una profundidad de incorporación de 15 cm (Yost et al. 1991), y para neutralizar los nuevos puntos de carga negativa generados en muchos coloides en medios básicos al ionizar sus OH- terminales. t CaCO3 ha-1 =

1.5 (Al - RAS) (C I C E) 100

xf

4. Recomendaciones de Encalado en NuMaSS 2.0: Smyth y Osmond (2003), consideran el uso de una fórmula para calcular la necesidad de material encalante, la cual se basa en el principio del modelo discontinuo lineal, es decir, dos líneas de diferente pendiente, debido a que la neutralización de la acidez cercana a la capa doble difusa es más difícil que la que ocurre lejos de las superficies coloidales. De esta manera, cuando el nivel crítico de saturación de Al (AlC) para el cultivo es mayor a 20%, se utiliza la fórmula CaCO3 (t ha-1) = F [Al - (AlC x CICE / 100)] Donde el valor F = 2.5 si la CICE de arcilla es menor a 4.5 cmol (+) l-1 y F = 1.3 si CICE de arcilla es mayor a 4.5 cmol (+) l-1. Cuando el nivel crítico de saturación de Al (AlC) es menor al 20%, se emplea la fórmula CaCO3 (t ha-1) = F [Al - (20 x CICE / 100)] + 7.5 [(19 - AlC) x CICE/100] 5. Requerimientos de encalado por el método del contenido de acidez intercambiable: procedimiento desarrollado por Kamprath (1970), que consiste en neutralizar toda la acidez intercambiable que tiene el suelo, sin considerar el grado de tolerancia de la planta a la acidez. Se utiliza un factor de encalado que varía entre 1.5 y 3, de acuerdo con el contenido de materia orgánica del suelo. Para suelos con niveles de materia orgánica moderados o bajos (< 10%), el factor es 1.5 o 2. Este método puede ser útil

171 para especies muy susceptibles a la acidez, o en suelos donde el % de saturación de acidez es muy bajo (<20%) y las fórmulas anteriores no son aplicables. CaCO3 (t ha-1) = 1.5 o 2 x Acidez Intercambiable Fuentes de encalado: Comercialmente se utilizan varios compuestos reconocidos como cal agrícola y que dependiendo de su disponibilidad pueden tener precios variables en diferentes sitios o países. Los compuestos comúnmente más empleados son los siguientes: 1. Cal calcítica – CaCO3: el material más utilizado para encalar los suelos es la calcita que se obtiene a partir de la roca caliza, la cual no es pura ya que contienen arcillas, hierro, arena y granos de limo. El carbonato de Ca es un material bastante insoluble, por lo que debe ser convenientemente molido para aumentar su eficiencia agronómica y en su forma pura contiene 40% de Ca. 2. Óxido de calcio - CaO: Es el producto obtenido de la calcinación total del carbonato de Ca a una temperatura aproximada a 1000 ºC y se conoce como cal viva o cal quemada. Es un material muy cáustico y de manejo difícil porque puede causar quemaduras al contacto con la piel. Su velocidad de reacción es mayor que el carbonato debido a su mayor concentración de Ca (71% en su forma pura) y a que por ser un óxido, reacciona rápidamente al contacto con el agua, provocando una fuerte reacción exotérmica y liberando iones OH? . Se presenta normalmente como polvo bastante fino y su precio es más alto que el del CaCO3. 3. Hidróxido de calcio - Ca (OH)2: Se obtiene a partir de la reacción del CaO con agua y se conoce como cal apagada o hidratada y es la forma en que se comercializa el CaO producido por calcinación. Es un polvo blanco, con alto grado de solubilidad y de rápida reacción en el suelo con un 54% de Ca en su forma pura. Es un material de mayor costo que el carbonato y con una reacción intermedia entre éste y el CaO en neutralizar la acidez del suelo. 4. Cal dolomítica - CaMg (CO3)2: La dolomita pura contiene 21.6% de Ca y 13.1% de Mg. Aunque este material reacciona más lentamente en el suelo que el carbonato de Ca, tiene la ventaja de que suministra Mg, el cual es un elemento que con frecuencia se presenta también deficiente en suelos ácidos. 5. Oxido de Magnesio - MgO: Este es un material compuesto sólo de Mg. En su forma pura contiene 60% de Mg. Su capacidad de neutralización de la acidez es mucho más elevada que la de otros materiales, pero dado que es un producto poco soluble en agua, debe ser molido finamente para que actúe como material neutralizante de la acidez del suelo. Calidad de los materiales de encalado: Uno de los aspectos más importantes de considerar en la determinación de la eficiencia agronómica de un material de encalado es su calidad, la cual está fundamentada en los siguientes factores: 1) pureza química; 2) forma química; 3) tamaño de partícula y 4) poder relativo de neutralización total. 1. Pureza química: La pureza permite conocer la composición química de la cal y expresarla como equivalente de carbonato de Ca y se ve alterada por la presencia de

172 impurezas como arcilla o minerales de Fe. Como los materiales difieren en su capacidad de neutralizar la acidez del suelo, para conocer esta característica se utiliza el criterio de Efectividad Química, Equivalente Químico (EQ) o Poder de Neutralización, que se define como la capacidad de neutralizar la acidez que tiene un material con relación al carbonato de Ca puro, al cual se le asigna un valor de 100%. En el Cuadro 4 se presenta los valores de Equivalente Químico de varios materiales correctivos de acidez en su forma pura. Con relación al carbonato de Ca puro, los óxidos e hidróxidos presentan una mayor capacidad potencial de neutralización. El óxido de Mg constituye la forma química más eficiente para neutralizar la acidez del suelo. Cuadro 4. Equivalentes químicos y composición química de diferentes enmiendas. Material Carbonato de calcio Dolomita Oxido de calcio Hidróxido de calcio Hidróxido de magnesio Carbonato de magnesio Oxido de magnesio Silicato de calcio Silicato de magnesio

Equivalente Químico (EQ) 100 108 175 138 172 119 248 86 100

Composición Promedio (%) 85-95 CaCO3 42 MgCO3 52 CaCO3 85 CaO 65 Ca (OH )2 60 – 90 MgO -

% de Ca y Mg 40 12 21 71 54 41 28.5 60 34.4 24

La norma internacional considera que los materiales con menos de 80% de equivalente de CaCO3 (32 % de Ca) son de baja calidad (Nicholaides 1983) y la misma legislación establece los siguientes contenidos mínimos: óxido de Ca EQ=140 (56 % Ca); hidróxido de Ca EQ=110 (44 % Ca). La legislación brasileña acepta un valor mínimo de EQ=67 % para calcáreos molidos (Alcarde 1992). 2. Forma química: Con base en las diferentes formas químicas existentes, se presentan también diferentes capacidades de neutralización y reactividad. Los productos a base de carbonatos y silicatos neutralizan la acidez a través de sus bases químicas CO3-2 y SiO3-2, las cuales son débiles. En tanto que los óxidos, reaccionan inmediatamente con el agua del suelo transformándose en hidróxidos, por lo cual los óxidos e hidróxidos neutralizan la acidez a través de su base OH - que es fuerte, y son más efectivos. 3. Tamaño de partícula: La fineza de las partículas de la cal determina su velocidad de reacción ya que conforme se reduce su tamaño, aumenta su área o superficie de contacto. Un volumen de 1 m3 cúbico de cal sólo tiene 6 m2 de superficie, mientras que esa misma cantidad molida y colocada a través de un tamiz de malla 100, tiene 60000 m2 de área superficial. Para estimar la Eficiencia Granulométrica de un material de encalado, este se pasa por una secuencia de mallas o cribas de diferente tamaño, donde se obtiene la cantidad de material retenido en ellas, tal como se indica en el Cuadro 5. Lo normal en un análisis de la Eficiencia Granulométrica es que se utilice la siguiente secuencia de mallas: 8 ó 10, 20, 40, 60 y 80.

173 Cuadro 5. Eficiencia relativa granulométrica de la cal con base en el tamaño de malla. Número de mallas < 8 8 - 20 20 - 40 20 - 60 > 60

Abertura de mallas (mm) > 2.36 2.36 - 0.85 0.85 - 0.42 0.85 - 0.25 < 0.25

Eficiencia relativa (%) 0 20 40 60 100

Los materiales que son retenidos en tamiz de 8 son inefectivos. Los que pasan este tamiz pero se retienen en tamiz 20 son 20% efectivos pero reaccionan muy poco. Los que pasan el tamiz 20 pero se retienen en el tamiz 60, son 60% efectivos y pueden reaccionar en un período de 10-18 meses, y todos los que pasan este último tamiz tienen 100% de efectividad y reaccionan entre 3 y 6 meses. La cal que pasa por un tamiz 80 es muy fina y puede reaccionar en 1-3 meses. La condición ideal es que el 100% del material pase por una malla 8 y 70-80% pase por una malla 60. Los requisitos mínimos de calidad en Brasil son los siguientes: 95% de la cal debe pasar por una malla 10, 70% del material debe pasar por malla 20, y al menos el 50% del material debe pasar por malla 60 (Alcarde 1992). 4. Poder Relativo de Neutralización Total (PRNT): Para valorar en forma conjunta la pureza química y la fineza, se utiliza un índice de eficiencia del material de encalado conocido como PRNT. Se obtiene multiplicando la Eficiencia Granulométrica por el Equivalente Químico: PRNT =

%EG x %EQ

100

El PRNT indica el % de Equivalente Químico o Poder de Neutralización de la cal que es capaz de reaccionar en un lapso de 3 meses bajo condiciones adecuadas de humedad en el suelo. Por ejemplo, un material con EQ=90%, y EG=80%, tendrá un PRNT= (90 x 80)/100=72%. Esto quiere decir que el 72% del material reaccionará en un plazo de 3 meses y el restante 18% (90-72=18), reaccionará posteriormente. A mayor valor del PRNT, más reactivo es el material de encalado por lo que para el café se recomienda que la cal empleada tenga al menos un PRNT de 75% (Malavolta 1993). Al conocer este índice es posible ajustar la dosis de cal a emplear de acuerdo con su grado de calidad. Un material con 50% de PRNT será la mitad de efectivo que otro con uno de 100%. Además, el valor de PRNT permite seleccionar la cal de acuerdo con su costo por unidad de PRNT: Costo por unidad de PRNT =

Costo por saco o TM de material

PRNT del material

Método y época de aplicación: El método óptimo de aplicación es incorporar la cal en los primeros 15-20 cm de suelo, utilizando el arado o la rastra. De esta forma se logra la mezcla del material con la capa del suelo donde se concentran las raíces de la mayoría de los árboles. Sin embargo, esto no puede siempre lograrse debido al costo que representa o a que la plantación está ya establecida, por lo que la cal se aplica entonces en la superficie. Si la cal va a ser incorporada con arado, ésta debe distribuirse en forma

174 uniforme en todo el terreno o en la faja donde se sembrarán los árboles, donde se concentrarán las raíces. En vista que la cal requiere de humedad para que reaccione, la época más apropiada para aplicarla es al inicio de las lluvias o un poco antes. Sin embargo, no existen limitaciones en cuanto a la época de aplicación siempre que haya humedad en el suelo y que no coincida con una fertilización al suelo. Una vez aplicada la cal, se debe esperar un tiempo prudencial de 1 mes, para que reaccione antes de añadir el fertilizante. El contacto directo de la cal con fertilizantes nitrogenados amoniacales en la superficie del suelo puede favorecer la formación de carbonato de amonio, el cual a su vez se transforma en amoníaco y se pierde el N por volatilización. También el contacto con fertilizantes fosfatados causa pérdidas del elemento por formación de fosfatos de Ca insolubles. Efecto residual de la cal: El efecto residual de la cal depende de su velocidad de reacción o reactividad en el suelo. Entre los factores que intervienen en este proceso se pueden citar: 1. Condiciones de clima y suelo: La alta temperatura y humedad, así como un valor alto de la acidez, favorecen la reacción de la cal. Por tal motivo, los materiales de encalado son más reactivos en zonas tropicales que en sitios fríos o templados. En suelos con pendientes muy fuertes, la cal aplicada superficialmente puede perderse por escorrentía y erosión. Se ha demostrado que la lixiviación de Ca y/o Mg proveniente de la cal, es alta en suelos de texturas livianas y alta capacidad de infiltración. Los suelos ácidos de textura arenosa deben ser encalados con mayor frecuencia que los arcillosos. 2. Naturaleza química del material: Los productos que forman bases fuertes como los óxidos e hidróxidos reaccionan más rápido, pero su efecto residual no es muy prolongado debido a que el Ca y/o Mg pueden ser lixiviados con el tiempo en climas muy lluviosos. Las bases débiles como los carbonatos, son de reacción más lenta y de mayor efecto residual. 3. Tamaño de partícula: Los materiales más finos reaccionan mucho más rápido que los gruesos, y su efecto residual es menor. Los materiales muy finos pueden presentar pérdidas significativas por la acción de viento, además de mostrar aglutinación y adherencia de sus partículas, lo que dificulta su acción y distribución (Chaves 1993a). La cal retenida en mallas 20 y 40 puede reaccionar en un plazo que oscila entre 1 y 3 años, dependiendo de las condiciones climáticas. El material retenido en malla 10 no tiene efecto sobre la acidez del suelo. 4. Tipo de plantación: En plantaciones de ciclo muy corto, como eucalipto, es preferible el uso de materiales de rápida reacción y alta fineza tales como los óxidos e hidróxidos de Ca. En plantaciones forestales de ciclo medio a largo (teca, melina) se puede utilizar cales con un efecto residual más prolongado (con un poco de material más grueso). 5. Intensidad de manejo: Los terrenos intensamente cultivados y fertilizados con nitrógeno, son más susceptibles a acidificarse rápidamente. Se ha demostrado que en suelos ácidos como los Andisoles y Ultisoles, el abonamiento intensivo con fuentes amoniacales como sulfato de amonio, nitrato de amonio y urea, pueden incrementar los problemas de acidez a mediano plazo si no se toman medidas oportunas de corrección.

175 Los fertilizantes nitrogenados amoniacales dejan efecto residual ácido como consecuencia de la nitrificación del NH4+ por las bacterias del suelo. 6. Dosis: Dosis muy bajas o que subestiman el contenido de acidez intercambiable del suelo no reducen la acidez de forma cuantificable y su efecto residual es casi nulo. En tal situación el análisis de suelos es la mejor herramienta para calcular la dosis de cal adecuada. Algunos suelos pueden presentar un nivel de acidez intercambiable bajo, pero ser deficientes en Ca. En este caso, la aplicación de la cal es la forma más económica de suplir Ca como fertilizante, y el uso de una fórmula para calcular la dosis resulta innecesario, siendo más práctico agregar una cantidad moderada de cal (0.5-1 ton/ha) como fuente de Ca.

6. Respuesta de las plantaciones forestales al encalado Algunos autores (Gonçalves, Demattê y Couto 1990; Zech y Drechsel 1991), han encontrado que el pH medido en los primeros 20 cm de suelo en CaCl2 (que estima la acidez total del suelo), correlaciona bien con valores de índice de sitio para eucalipto y teca, no así el valor de pH estimado en agua. Además de la acidificación del suelo inducida por actividades antropogénicas mal realizadas (por ejemplo, abuso de uso de fertilizantes con efecto residual ácido), la acidificación natural de los suelos ocurre por efecto de una meteorización intensa del ecosistema en zonas muy lluviosas y calientes como grandes extensiones del bosque tropical húmedo en suelos que clasifican normalmente como Ultisoles y Oxisoles. Al proceso natural de acidificación del suelo puede sumarse el que causan las especies arbóreas leguminosas como las de los género Erythrina (Imback et al.1989) o Alnus (Sharma 1993) y en este proceso ocurre una pérdida de Ca y Mg del sistema por efecto de ión acompañante, para lograr el equilibrio de carga en el sistema debido al exceso de N-NO3 fijado y liberado por las leguminosas. Si se utiliza el enfoque de evitar el problema de la acidez del suelo, encontrando árboles que se adapten a esta condición (Tilki y Fisher 1998; Montagnini 2000), se menciona que las coníferas de clima templado son especies calcífugas (especies que en presencia de una cantidad excesiva de cal sufren de desordenes fisiológicos poco conocidos y que reducen fuertemente su producción) y que prefieren ambientes con suelos ácidos (Bonneau 1978). En regiones tropicales, el contenido foliar de Al en árboles normalmente se encuentra entre 20-100 ppm con base en peso seco, aunque se menciona que algunos árboles pertenecientes a las familias Vochysiaceae, Rubiaceae, Symplocaceae y Melastomataceae son especies acumuladoras de Al (Sarmiento 1984). Notables son los casos de Vochysia ferruginea y Acisanthera uniflora, especies que logran acumular 22.400 y 20.200 mg kg-1 de Al, respectivamente (Pérez et al. 1993; Sarmiento 1984) y tolerar grandes cantidades de Al intercambiable en el suelo, debido a que una vez que lo absorben lo depositan en las vacuolas de la hoja, sin dejar que este elemento llegue a los puntos de crecimiento activo. Con este tipo de árboles y arbustos, la respuesta al encalado no es significativa, al igual que sucede con otras especies como Hyeronima alchorneoides y Calophyllum brasiliense (Cuadro 6); para el caso de la especie Virola koschny, la adición de cal es negativa pues reduce en forma significativa su altura y diámetro durante el primer año de crecimiento. En otras ocasiones ocurre que no se encuentra respuesta a la adición de cal en suelos ácidos, como sucedió en el caso de Terminalia amazonia a adiciones bajas de cal (100-150 g/m2) en Ultisoles de Costa Rica (Calvo, Arias y Sibaja 1995), lo cual puede deberse a varios factores, entre ellos, a

176 que la dosis de cal fuera insuficiente, que la especie fuera tolerante a la acidez o que el grado de acidez del suelo no fuera suficiente como para afectar el crecimiento de los árboles en forma significativa. Cuadro 6. Respuesta de Vochysia ferruginea, Virola koschnyi, Hyeronima alchorneoides y Calophyllum brasiliense, especies del bosque húmedo tropical, a la aplicación de cal en el primer año de crecimiento en La Selva, Costa Rica. Dosis cal (g árbol-1)

0 150

V. ferruginea

V. koschnyi

H. alchorneoides

Alt. Diám. tallo Alt. Diám. tallo Alt. (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) 69 15 106 a 21 a 204 56 10 100 a 18 a 207

C. brasiliense

Diám. tallo Alt. (cm) (cm) 41 116 41 115

Diám. tallo (cm) 12 12

300

59

10

89 b

15 b

222

44

115

11

450

73

14

78 b

14 b

194

43

109

11

Algunas especies que crecen naturalmente en suelos derivados de materiales calcáreos o en suelos aluviales fértiles, en particular en regiones de clima tropical húmedo-seco, no crecen bien en suelos ácidos de regiones tropicales húmedas a perhúmedas, como es el caso de la teca, la melina, el laurel y el pochote. En el Cuadro 7, se muestra la respuesta que tienen la Gmelina arborea y la Cordia alliodora al encalado y la fertilización en suelos distróficos de la amazonía boliviana. Una de las posibles razones del porqué la melina no prosperó en la zona de Buenos Aires, Costa Rica, es el hecho de que se sembró mayormente en suelos ácidos arcillosos (Ultisoles), sin corregir por el problema de la acidez del suelo. Cuadro 7. Respuesta de Gmelina arborea y Cordia alliodora a la aplicación de 200 g de cal y 150 g de 1515-15/árbol a la siembra (tomado de Delgadillo, Aldunate y Alvarado 1991).

Especie

18

Gmelina (con) Gmelina (sin) Cordia (con) Cordia (sin)

4.9a 2.4b 1.7 bc 1.0c

Edad de la plantación (meses) 23 18 23 Altura (m) Diámetro tallo (cm) 7.8a 6.1a 8.5a 5.5b 2.3b 7.8a 2.8c 1.0c 1.6b 2.2c 0.4c 1.8b

Valores con la misma letra dentro de una columna no difieren significativamente según prueba Duncan al 1% de probabilidad.

En el Capítulo 8 se describe el comportamiento del crecimiento de la teca en suelos con pH inferior a 6, notándose que con un 3 % de saturación de Al el incremento medio anual de la altura de los árboles se reduce en un 20 % y si se considera un valor de saturación de Al del 5 %, el incremento en altura de los árboles se reduce en un 50 %. En adición, la acidez del suelo disminuye el grado de infección por hongos micorrízicos en teca y otras especies, lo que puede redundar en un mal crecimiento de las plantaciones sembradas sobre suelos ácidos del trópico húmedo. En el Capítulo 10, se discuten los hallazgos de Neves et al. (1982) y de Novais et al. (1979), quienes encontraron que la tolerancia a la acidez del suelo en el género Eucalyptus es E. urophylla > E. paniculata > E. grandis > E. clöeziana, así como la respuesta de E. grandis a la adición de fertilizante y cal.

177

7. Sobreencalado Se entiende por sobreencalado, la utilización de dosis mayores de cal de las necesarias para neutralizar el Al intercambiable. Aunque en el pasado se creía que dosis de encalado mayores de 2-3 t ha-1 podían asociarse con este tipo de problemas, actualmente se conoce que los suelos tropicales ácidos pueden recibir dosis de 5 a 10 ton ha-1, sin causar un deterioro de sus propiedades químicas y físicas. Esto por cuanto los suelos ácidos de los trópicos presentan una alta capacidad buffer que resiste los cambios fuertes de pH aún con dosis altas de cal. El efecto de sobreencalado ha ocurrido cuando por desconocimiento de las particularidades de los suelos tropicales se ha imitado las prácticas de encalado realizadas en la zona templada que suponen corregir los problemas de acidez llevando los suelos hasta la neutralidad mediante la aplicación de cal. Como los suelos tropicales son esencialmente sistemas de óxidos, sistemas alofánicos o sistemas de aluminosilicatos laminares con revestimientos de óxidos, estas prácticas no funcionan, debido a la presencia de extensos mecanismos buffer (o reguladores) que impiden cambios progresivos en el pH. En estos suelos, después de que se ha neutralizado la acidez debida a Al (pH 5.5) se requieren cantidades exorbitantes de cal para hacer variar el pH en una unidad. Las consecuencias del sobreencalado son: ? ?

?

reducción del rendimiento por afectarse otras funciones del suelo y de la planta disminución de la disponibilidad de algunos nutrimentos: P: debido a que se favorece la formación de fosfatos insolubles de Ca B: las condiciones básicas favorecen el fenómeno de adsorción de B en suelos con capacidad de sorción de aniones. Zn: disminuye su solubilidad cuando sus pH se acercan a niveles 6-7. Mn: en pH superiores a 6.2 el Mn tiende a precipitar en presencia de óxidos de Fe y Al. deterioro de la estructura. Al subir el pH, el Fe se transforma, y su efecto agregante disminuye, por lo tanto se forman agregados más pequeños, que reducen las tasas de infiltración y pueden favorecer la erosión. Esto también puede deberse a un aumento de la actividad microbiana que degrada los agentes cementantes de tipo orgánico.

En términos prácticos, la posibilidad de lograr un sobreencalado en plantaciones forestales está limitada por el hecho de que por justificaciones económicas normalmente no se utilizan dosis altas de cal en estos suelos. Sin embargo, cuando se encala sólo el área de rodaja de los árboles hay que tener cuidado para no sobrestimar la dosis de cal, y la cantidad de cal a aplicar debe ser cuantificada en función del área útil a encalar.

8. Uso de yeso El yeso puede utilizarse para mejorar suelos ácidos e infértiles, como un corrector de la acidez del subsuelo, del encostramiento superficial y como fuente de Ca y S y disminuye el nivel de Al intercambiable, su actividad, y su saturación en el complejo de intercambio del suelo (van Raij 1988; Shaimberg et al. 1989; Chaves 1991; Sumner 1993; Zapata 2003). La aplicación de yeso al suelo permite mejorar las condiciones nutricionales del subsuelo, lo que favorece el desarrollo de las raíces y por ende del

178 aprovechamiento del agua y nutrimentos del suelo; como beneficios colaterales se da una reducción en la escorrentía superficial y la erosión (Souza et al. 1992). Fuentes: El yeso se obtiene de yacimientos o depósitos naturales de evaporitas sedimentarias (Shainberg et al. 1989). Además, el yeso agrícola o sulfato de Ca dihidratado (CaSO4.2H2O) es un subproducto de la industria del ácido fosfórico, el cual es necesario para la fabricación de fertilizantes fosfatados como triple superfosfato y fosfatos de amonio. La roca fosfórica (apatita) es atacada con ácido sulfúrico para producir ácido fosfórico y yeso como subproducto: Ca3(PO4) + H2SO4 ? 2H3PO4 + 3CaSO4 El fosfoyeso es un subproducto de la fabricación industrial por vía húmeda, en donde el ácido sulfúrico reacciona con la fluorapatita de acuerdo a la siguiente reacción (Zapata 2003): Ca10(PO4)6F2 + 10H2SO4 +20H2O ? 10CaSO4.2H2O + 6H3PO4 + 2HF Reacciones: La aplicación de yeso a los suelos no cambia su pH en un rango mayor de 0.3 unidades, pero si causa una disminución importante de la toxicidad de Al, elemento que precipita como jurbanita, basaluminita, y alunita (Pavan y Bingham 1982; Sposito 1989; Zapata 2003), como se muestra en las siguientes ecuaciones: Al+3 + SO4-2 +6 H2O ? AlOHSO4 + H+

(Jurbanita)

4Al+3 + SO4-2 +15 H2O ? Al4(OH)10SO4.5H2O + 5H+

(Basaluminita)

K+ + 3Al+3 + 2SO4-2 +6 H2O ? KAl3(OH)6(SO4)2 + 2H+ (Alunita) Los sulfatos de Al de las ecuaciones anteriores son compuestos de muy baja solubilidad por lo que el efecto detrimental del Al disminuye; los iones H+ que se forman, si no son neutralizados, son los causantes de la reducción del pH en 0.3 unidades. La formación de alunita podría además causar una disminución del K+ intercambiable, efecto negativo a considerar en suelos de muy baja fertilidad (Sposito 1989). De acuerdo con van Raij (1998), la aplicación de yeso puede reducir la saturación de Al al aumentar la saturación de Ca. Por ejemplo, si el suelo tiene una suma de bases (Ca+Mg+K) de 2 cmol(+)l-1 y 2 cmol(+)l-1 de Al, la saturación de Al sería del 50 %; de manera que si la suma de bases aumenta a 4 cmol(+)l-1, la saturación de Al se reduciría 33%. Este efecto, es reconocido como dilución del Al intercambiable y no como una reducción de la acidez debida al Al. Además, en suelos de carga variable la liberación de iones OH- por iones SO4-2 absorbidos en las aristas de oxihidróxidos de Fe y Al permite formar formas no tóxicas de Al (AlOH+2 y Al(OH)2+), proceso reconocido como autoencalamiento (Zapata 2003). A pesar de su poca solubilidad en agua, el yeso puede reaccionar a corto plazo en el suelo y constituir una fuente de Ca y S para las plantas. Su composición varía de 17 a 20% Ca y de 14 a 18% de S. La acción del yeso se produce a través de la saturación del complejo de cambio con Ca, que desplaza cationes a la solución del suelo y parte del mismo Ca, los cuales están sujetos a ser lixiviados por el agua de infiltración. El SO4-2

179 también sufre reacciones de intercambio y adsorción y es susceptible a lixiviarse, arrastrando consigo a los cationes desplazados a la solución del suelo, hacia los horizontes subsuperficiales mediante la formación de pares iónicos neutros como CaSO4, MgSO4 y K2SO4. Esta lixiviación puede mejorar la fertilidad del subsuelo, enriqueciéndolo con Ca, Mg, K y S, y estimulando un crecimiento más profundo de las raíces. Con ello las plantas son menos perjudicadas por déficit de humedad (Alcarde 1988). Dosis: El cálculo de la necesidad de yeso no es fácil debido a la dificultad de estimar los efectos de autoencalamiento, de dilución del Al intercambiable y la precipitación de sales de sulfato de Al, anteriormente mencionadas. Sin embargo, en Brasil se han desarrollado algunos criterios para hacer recomendaciones de yeso (Malavolta 1993), que se presentan a continuación: ? ? ?

Se recomienda el uso del yeso cuando el análisis de suelo realizado en el subsuelo (21-40 cm de profundidad) muestra <60% de saturación de Ca (con base en la CICE) Si el análisis de subsuelo muestra >20% de saturación de Al Cálculo de las necesidades de yeso: t ha-1 de yeso = (0.6 x CICE - Ca)x2.5 t ha-1 de yeso = (Al - 0.2 x CICE)x2.5

?

No es conveniente aplicar más de 2 t ha-1 de yeso, aún cuando el uso de las fórmulas anteriores indiquen una dosis mayor

Otro criterio mencionado por Vitti et al. (1996), establece recomendaciones de yeso con base en la clase de textura del suelo: ? ? ? ?

Suelos arenosos (<15% de arcilla): Suelos francos (15-35% de arcilla): Suelos arcillosos (36-60% de arcilla): Suelos muy arcillosos (>60% de arcilla):

0.5 t ha-1 1.0 t ha-1 1.5 t ha-1 2.0 t ha-1

Si el suelo necesita ser encalado, se recomienda aplicar primero la cal e incorporarla, antes de agregar el yeso. La aplicación conjunta de yeso y cal ayuda a reducir los problemas de acidez en el subsuelo, en un período de tiempo menor al que se logra con la aplicación exclusiva de cal. La aplicación simultánea de yeso y cal se puede hacer mediante la mezcla física de ambos materiales directamente en la finca, o a través de un proceso industrial. Normalmente, la proporción de la mezcla es de 70 a 75% de carbonato de Ca o cal dolomita, y de 25 a 30% de yeso, lo que permite la aplicación de las dos enmiendas en una sola operación. No es conveniente utilizar dosis excesivas de yeso en suelos ácidos bajos en Ca y Mg, debido a que se puede incrementar la lixiviación de bases y disminuir la fertilidad de los suelos.

180

8. Nutrición y Fertilización de Acacia mangium Willd. Jaime Raigosa y Yorleny Badilla Resumen El capítulo incluye datos de Indonesia y Panamá, y aunque existe mayor información en la literatura esta no se considera por su difícil acceso. En general los trabajos en Indonesia están orientados al balance de nutrimentos por lo que otra información como requerimientos nutricionales, síntomas de deficiencia foliar, fertilización en vivero, al transplante y de mantenimiento de la plantación se menciona. En el caso de Panamá los estudios se enfocan a la respuesta a la fertilización y el encalado

1. Introducción Acacia mangium fue descrita en 1806 por Carl Ludwig von Willdenow y su nombre se deriva del Griego akakia = planta espinosa (específicamente Acacia arabica) y del Latín mangium montanum, que significa árbol semejante a los mangles de Indonesia. El género Acacia pertenece a la familia Leguminoceae-Mimosaceae y es originario de Australia, Papúa Nueva Guinea y el este de Indonesia, incluyendo las islas Molucas. Posteriormente, la A. mangium se introdujo en Sri Lanka, China Popular, Tailandia, Malasia, Nepal, Filipinas, Brasil, Puerto Rico y en 1979 en América Central con fines de investigación, y en un ámbito mayor solo a partir de 1984. La especie se conoce como acacia, mangium, hickory wattle y black wattle, es de crecimiento rápido bajo condiciones de bosque húmedo y muy húmedo tropical, sobretodo en las zonas más bajas y de topografía plana, entre otros (CATIE 1992).

181 La madera de la acacia se puede utilizar en la fabricación de muebles, gabinetes, pisos y torneado de piezas. También se puede utilizar para plywood, contrachapados, pulpa, “chips”, postes para cercas, leña y carbón. Dentro de los usos no maderables de la especie se puede incluir la producción de miel, adhesivos y como árbol ornamental y de sombra para bordes de carretera y otros usos urbanos. También los árboles siempreverdes se utilizan para sombra y cobertura del suelo, sus hojas como fuente forrajera (Francis 2002).

2. Escogencia del sitio En Australia, A. mangium ocurre solo en la parte norte de Queensland, donde tiene una distribución muy limitada en las tierras bajas tropicales entre las latitudes 8-18o S y desde el nivel del mar hasta los 300 m de elevación. La especie crece en los trópicos húmedos (1500 a 3500 mm año-1) con período seco corto y donde las temperaturas medias anuales varían de 12 a 34ºC (Sánchez 1994). La acacia desarrolla bien en terrenos planos de costa, en un ámbito de suelos diversos que incluye los suelos moderadamente ácidos, desde arcillosos hasta arenosos aluviales, compactados, poco profundos y bajos en P disponible, aunque se requiere un mínimo de 100 µmol P para maximizar la nodulación (Ribet y Drevon 1996); sin embargo, no soporta salinidad en el suelo (Martínez 1987, Sánchez 1994). Acacia mangium ha llegado a ser la especie mayormente plantada en las tierras bajas húmedas tropicales de Asia debido a su rapidez de crecimiento y tolerancia a los suelos infértiles ácidos.

3. Preparación del terreno de la plantación La tierra para plantaciones de acacia se prepara en forma rústica (pequeña escala) o con maquinaria (en plantaciones comerciales). En el primer caso, solo se desmonta el terreno o se hace una ronda alrededor de las plántulas empleando un machete, sembrando el árbol en el medio con la ayuda de un palín; cuando se mecaniza, normalmente se utilizan terrenos dedicados a ganadería, los cuales se destoconan, se aran y de ser necesario se subsuelan, controlando las malezas con productos preemergentes. Aguilar (1994) no encontró respuesta en altura ni diámetro en plantaciones de acacia al subsolado, al preparar un Typic Tropohumults de Panamá con una densidad aparente de 1.35 y 1.52 Mg m3 en el suelo y subsuelo, respectivamente.

4. Absorción de nutrimentos En el Cuadro 1, se presenta la concentración de nutrimentos en diferentes tejidos de A. mangium en plantaciones de diferente edad; se nota que la variación del contenido en cada tipo de tejido es poca en función de la edad. Al multiplicar la concentración por la biomasa de cada componente se obtiene la cantidad total de nutrimentos absorbida, como se presenta en el Cuadro 2; como la biomasa aumenta con la edad la cantidad total absorbida se eleva con la misma.

182 Cuadro 1. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa asociados a plantaciones de A. mangium en regiones tropicales (adaptado de Mackensen 1999). Componente

Fuste

Corteza

Hojas

Ramas

Edad (años) 9 5-7 3.6-3.8 9 5-7 3.6-3.8 5-7 5 3.6-3.8 6 5-7 5

C 49.8

51.4 47.2 47.1

45.9

N (%) 0.12 0.12 0.24 1.03 1.10 1.32 2.51 2.99-3.42 3.13 2.14-2.35 0.33 0.56-0.77

P

S

0.02

0.10

0.10 0.15

0.20 0.62

0.36 1.16 1.63 0.30 1.30 2.10 0.1-1.1

Na

K Ca Mg Mn Al mg g-1 materia seca 0.24 0.39 0.65 0.07 0.01 0.55 0.16 0.68 0.16 2.5 0.80 0.30 0.30 4.11 10.55 0.41 0.06 0.01 3.84 10.13 0.52 0.65 10.50 0.93 0.35 21.73 5.97 2.09 0.32 1.58 0.64 0.11 15.2 4.50 1.10 4.00 3.3-4.7 1.8-1.9 0.2-0.3 3.48 2.63 0.63 0.04 1.35 0.23 0.16 0.05

Cuadro 2. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa asociados a plantaciones de A. mangium en regiones tropicales (adaptado Blair et al. 1988; Siregar et al. 1998; Negi et al. 1995). Edad años 1

9

Componente Hojas Tronco Total Hojas Frutos Ramas y ramitas Fuste Corteza Total

Peso seco t ha-1

3.96 0.96 23.44 105.12 12.88 146.36

N

P

2.00 0.68 2.68 22.76 5.92 6420 161.89 41.35 296.13

0.11 0.12 0.23 2.81 1.58 9.08 38.90 7.60 59.96

K kg ha-1 0.67 0.61 0.13 11.24 6.84 36.68 216.55 23.91 295.23

Ca 1.07 0.69 1.76

Mg

Na

0.30 0.19 0.30

5. Reciclaje de nutrimentos Saharjo y Watanabe (2000) mencionan que en una plantación de A mangium de 5 años de edad con una densidad de 1100 árboles por hectárea en Indonesia, se producen 5994 kg ha-1 año-1de residuos, de los cuales el 72 % son hojas que se depositan sobre el suelo principalmente durante la época seca, lo que provoca un reciclaje de nutrimentos fuerte, así como un mayor riesgo de quemas en las plantaciones. Según Mackensen (1999, 2003), citado por Patzek y Pimentel (2005), se estima que la cantidad de nutrimentos exportados como fuste con corteza de A. mangium de una plantación de 8 años, con una producción de 300 m3 ha-1 es significativa y alcanza a 296, 3.9, 107, 234, y 14.4 kg ha-1 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente. El reciclaje máximo de nutrimentos que se puede estimar en la cosecha, calculando lo aportado por las ramas y las hojas, se puede observar es de 196.9, 1.7, 45.9, 45.9, 100.3, 6.2 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente. Otros autores (Norisada et al. 2005) encontraron en suelos arenosos degradados de la Península de Malaya que los contenidos de C y N en suelos bajo plantaciones 4 años de esta especie no aumentaron significativamente.

183

6. Niveles de deficiencia foliar Es un árbol de crecimiento rápido siempre verde con filodios que le sirven como hojas y que en Centroamérica florece en mayo y produce semillas maduras de febrero a abril. Por esta razón, se recomienda realizar el análisis foliar tomando las hojuelas medias de hojas del tercio superior de la copa de árboles fuera de esta época; estas hojuelas, provenientes de al menos 5-10 árboles, consisten de 10-20 pares de sub-hojuelas (Brunck 1987). Como la variación de la concentración de nutrimentos con la edad con el tejido foliar es mínima, Boardman et al. (1997) presenta datos de concentraciones deficiente, adecuada y tóxica para A. mangium (Cuadro 3). En la Figura 1 se muestra la deficiencia de K. Cuadro 3. Interpretación de niveles foliares de nutrimentos en plantaciones juveniles de A. mangium en Malasia (adaptado de Boardman et al. 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1) B (mg kg-1)

Deficiente

<0.4-0.6 <0.10> <0.2> <0.11> <3> <10>

Adecuado <2.04-3.0> <0.11-0.15> 0.65-1.0>

Tóxico >0.5

<0.33-0.47> <2.04-3.0> <23-29> <195-325>

<10>

Figura 1. Síntomas de deficiencia de K en plántulas de A. mangium (tomado de Australian Center for Internacional Agricultural Research 2000).

184

7. Fertilización en vivero Se ha encontrado que la fertilización de plántulas de acacia en vivero es positiva. Bajo estas condiciones, el P es el elemento más importante en promover el crecimiento inicial y además mejora la absorción de N y K. La adición de fertilizantes de liberación lenta y de estiércol de vacunos en relación 3:1 (suelo/estiércol) es muy beneficiosa, mientras que la adición de N-P es mejor que la adición de N-P-K y N-K (Paul y Hossain 1996). En un ensayo realizado en suelos ácidos (pH 4.7) de Venezuela, Pérez, Clavero y Rass (1998) encontraron que la fertilización de plántulas de acacia con NPK-Mo produjo los mejores resultados en cuanto a variables de crecimiento a los 3 meses después de aplicados los tratamientos (Cuadro 4). Cuadro 4. Producción de materia seca de plántulas de Acacia mangium bajo diferentes tratamientos de fertilización a los 3 meses de edad (tomado de Pérez, Clavero y Rass 1998). Tratamiento Relación Peso seco (g planta-1) NPK (mg planta-1) biomasa aérea/raíz Hojas Tallos Raíces Testigo 0.70a 0.20a 1.20a 3.50a 45-30-20-1* 2.22b 0.67b 1.62b 3.31a 45-20-30-4000** 1.66c 0.28a 1.10a 5.93b 45-30-20 2.24b 0.35c 2.69c 6.40c 90-60-40 2.97b 0.58d 2.48d 5.12d 45-30-0 1.82c 0.32c 0.70e 5.69b 45-0-20 1.70c 0.33c 1.78f 5.15d 0-30-20 2.60b 0.40e 2.85c 6.50c 45-0-0 1.69c 0.45f 2.36d 3.76ª 0-30-0 0.64a 0.30c 1.58b 2.13e 0-0-20 0.99a 0.45f 1.18a 2.20e abcdef Valores con letra diferente en cada columna difieren significativamente entre si. * El último valor corresponde al Mo adicionado. ** El último valor corresponde al Ca adicionado.

La producción de plántulas de A. mangium en sistemas aeropónicos e inoculadas con micorrizas arbusculares (Endorize®), es otra forma de producir material de siembra en grandes proporciones, ya que en relación a las plántulas producidas utilizando suelo como sustrato, se puede mejorar la altura, el peso seco del tallo, el peso seco de la raíz, el área foliar y los contenidos de P y clorofila en las hojas de las mismas (MartinLaurent et al. 1999), como puede observarse en el Cuadro 5.

Cuadro 5. Efecto del medio de cultivo y la micorrización en el crecimiento y desarrollo de A. mangium (adaptado de Martin-Laurent et al. 1999). Variables estimadas Altura planta (cm) Peso seco tallo (g planta-1) Peso seco raíz (g planta-1) Área foliar (cm2) Contenido P (g P-1peso seco raíz) Contenido clorofila (µmol m2)

Crecimiento en suelo Testigo Endorize® 17.1 23.0 0.70 1.20 0.05 0.11 35.5 78.3 0.13 0.21 410.5 475.0

Crecimiento aeropónico Testigo Endorize® 31.2 42.0 1.40 2.13 0.31 0.52 115.5 164.2 0.18 0.30 456.5 562.4

185

8. Fertilización de mantenimiento de la plantación En un ensayo de 5 años de duración, Sánchez (1994) comparó el efecto de la siembra de 3 sistemas de cultivo en callejones, en plantaciones de A. mangium en suelos ácidos y arcillosos de Panamá, clasificados como Typic Plintudults, finos, mezclados e isohipertérmicos. El crecimiento en altura y diámetro de los árboles fue significativamente menor cuando los árboles se asociaron con una secuencia de cultivos que incluía 1) árboles asociados con rotaciones arroz, frijol vigna y 2 años consecutivos de B. humidicola, 2) árboles asociados con gandul, mucuna, y 2 años consecutivos de B. humidicola y 3) árboles asociados con frijol vigna y 3 años consecutivos de Brachiaria humidicola (Cuadro 6). Cuadro 6. Efecto de la rotación de cultivos en callejones sobre el crecimiento de A. mangium en Ultisoles de Panamá (adaptado de Sánchez 1994). Tratamiento* 1 2 3 6.74 A 6.85 A 5.82 B 10.84 A 9.65 B 7.81 C

Variable Altura (m) Diámetro altura pecho (cm) *

1 = árboles asociados con rotaciones arroz, frijol vigna y 2 años consecutivos de B. humidicola; 2 = árboles asociados con gandul, mucuna y 2 años consecutivos de B. humidicola y 3 = árboles asociados con frijol vigna y 3 años consecutivos de B. humidicola. Los tratamientos con la misma letra en las filas no difieren significativamente entre si (p < 0.001).

En Ultisoles de Panamá, Ocaña (1994) encontró que A. mangium responde a la aplicación de P, fuera que el elemento se adicionara a plantaciones especiadas a 2 x 6 m o a 2 x 2 m (Figura 2), efecto que se vio beneficiado cuando además se adicionó cal en conjunto con el P. Bajo estas condiciones, aparentemente la adición de 110 g triple superfosfato por árbol es suficiente para maximizar el crecimiento inicial de la especie. 3,0

Altura (m)

2,6 2,2 1,8 2

Y = 1,6087 + 0,0137X - 0,00005 X

1,4

2

R = 0,66 1,0 0

25

50

75

100

125

150

175

-1

Triple superfosfato (g árbol )

Figura 2. Altura de árboles de A. mangium al año de la adición de triple superfosfato en Ultisoles de Panamá (adaptado de Ocaña 1994).

186

9. Pérdida de nutrimentos por erosión, lavado y quemas Mackensen et al. (2003) citados por Patzek y Pimentel (2005) han estimado las pérdidas de nutrimentos del suelo por erosión, lavado y quemas, tomando en cuenta la tasa mínima de erosión de 50 ton ha-1 de 3.8 milímetros del suelo superficial por hectárea, para la cosecha de una plantación de A. mangium de 8 años. En el Cuadro 7 se muestra que la pérdida de nutrimentos del suelo es mayor por quemas y mínima por erosión en este tipo de plantaciones, y los elementos se pierden en el orden N>K>Ca>Mg>P para los suelos estudiados en la India. Cuadro 7. Pérdida de nutrimentos estimada del suelo por lixiviación, en una plantación de A. mangium de 8 años (adaptado de Mackensen et al. 2003, citados por Patzek y Pimentel 2005). Pérdidas por Erosión Lavado Quemas

Total

N

113.4 214.1 596.0

77 94 369

P K kg ha-1 7.4 4 0.1 100 3.0 131

Ca

Mg

20 9 71

5 11 22

En el Cuadro 8 se puede ver la cantidad los nutrimentos que se exportan por la cosecha y por lavado. Comparado con los nutrimentos que se pierden por erosión, con una tasa de 4 milímetros de suelo por año para plantaciones forestales. Cuadro 8. Pérdida de nutrimentos totales en una plantación de 8 años de A. mangium (adaptado de Mackensen et al. 2003 citados por Patzek y Pimentel 2005). Valor Real Calculado

Unidades kg ha-1 kg ha-1 año-1 kg ha-1 kg ha-1 año-1

N 836 104 1412 176

P 14 1.8 70 9

K 342 43 372 46

Ca 334 42 484 60

Mg 53 7 90 11

10. Corrección de la acidez del suelo El género Acacia se reconoce porque sus especies tienen un comportamiento excelente cuando se utilizan en progrmas de reforestación en suelos infértiles y ácidos. En un estudio comparando 11 especies de Acacia en un Ustic Haplohumults bien drreando, arcilloso, oxídico e isohipertérmico de Hawai, Cole et al. (1996) encontraron que las mejores especies para este sitio fueron A. mangium, A. crassicarpa y A. cincinnata, tanto bajo condiciones de suelo naturales (pH 4.74, Ca, Mg y Al 0.54, 0.31y 2.76 cmol (+) kg1 , respectivamente y saturación de Al 74%), que cuando el suelo se encaló y fertilizó (pH 5.60, Ca, Mg y Al 6.61, 0.57 y 0.29 cmol (+) kg-1, respectivamente y saturación de Al 5). Aunque la especie tolera una acidez del suelo moderada, condiciones extremas de acidez afectan negativamente su sobrevivencia, mencionándose que en Costa Rica y Panamá ocurre muerte regresiva de los árboles después del tercer año de plantada, atribuible a este problema (Sánchez 1994). En Ultisoles ácidos y arcillosos de Panamá (pH 5.0 y 83% de saturación de aluminio), Aguilar (1994) encontró respuesta a la adición de cal a la siembra de plantaciones de A. mangium, efecto que duró hasta los 6 meses después de la adición de 1.45 t CaCO3 ha-1. El autor menciona que el efecto fue significativo en

187 cuanto a la variable altura y no así sobre la variable diámetro (Cuadro 9); se recomienda adicionar cantidades de cal más elevadas y más periódicas a la plantación. Cuadro 9. Efecto de la adición de 1.45 t CaCO3 ha-1 a la siembra de A.mangium sobre las varibles altura y diámetro en Ultisoles de Panamá (adaptado de Aguilar 1994). Variable Altura ( m)

Diámetro altura pecho (cm)

.

Edad plantación (meses) 6 12 18 26 12 26

Sin adición de cal

Con adición de cal

1.50 3.08 4.70 6.24 2.8 5.8

1.80 3.45 5.36 7.16 3.2 6.9

188

9. Nutrición y Fertilización de Alnus acuminata (H.B.K.) O. Kuntze Manuel Segura, Marlon Salazar, Álvaro Castillo y Alfredo Alvarado Resumen La especie crece en forma natural en una gran extensión del trópico Americano de montaña y no ha sido estudiada en profundidad en cuanto a los aspectos de nutrición y fertilización se refiere, excepto por lo realizado en Costa Rica y en menor extensión en Colombia. La adaptación de la especie a condiciones edáficas es alta, por lo que se he encontrado poca respuesta a la fertilización en los pocos estudios encontrados. Debe investigarse más en aspectos como el reciclaje de nutrimentos, los requerimientos y los síntomas de deficiencia nutricional.

Extracción de jaúl (Alnus acuminata) en el proyecto de recuperación de la cuenca del Río Virilla, Costa Rica

189

1. Introducción El jaúl (Alnus acuminata), es una especie perteneciente a la familia Betulaceae, también conocida como aliso, cerezo y chaquito en Colombia, palo de lana en Guatemala, aliso, lambrán, ramrám, rambrash y nuayoo en Perú y aile, ilete y aliso en México. El género Alnus tiene una amplia distribución en Europa, Asia y América; en este último continente se encuentran más de 30 especies que se distribuyen desde México hasta Argentina (Alfaro et al. 1993). La madera se utiliza para la fabricación de ataúdes, cajas para el transporte de hortalizas, hormas de zapatos, palos de escoba, fósforos, pulpa para papel, carbón, papelería, leña y muebles de corte recto (Camacho y Murillo 1986). Debido a su sistema radical lateral, extendido y al crecimiento acelerado de los árboles, se comporta muy bien en suelos de ladera, donde se utiliza para controlar la erosión, restaurar y repoblar áreas muy deterioradas y sostener los cortes de caminos (Tarrant y Trappe 1971; CATIE 1984; Cervantes y Rodríguez 1992; Budowski y Russo 1997).

2. Escogencia del sitio El jaúl, es una de las especies principales para la reforestación de áreas comprendidas entre los 1500 y 2600 m de elevación, temperatura media anual entre 12 y 20° C y una precipitación media anual entre 1500 y 2500 mm, con una estación seca menor a los 4 meses. Horn y Rodgers (1997), basados en análisis de polen colectado en sedimentos lacustres de Costa Rica, sugieren que el límite inferior de crecimiento de la especie podría ser de 610 msnm y Nieto et al. (1998) lo consideran como una especie que crece bien en Ecuador aún a 3050 msnm. Los vientos fuertes afectan negativamente el crecimiento y la calidad de la madera del jaúl, por lo que la especie crece mejor en las partes depresionales de las laderas, donde se protege del viento y encuentra mayor disponibilidad de humedad en el suelo. Las especies de Alnus generalmente crecen en ambientes considerados como de baja fertilidad y de estrés, tales como condiciones climáticas extremas o áreas disturbadas periódicamente (orillas de lagos y ríos, terrenos sometidos a deslizamientos frecuentes, etc.), los cuales a menudo tienen pH bajo, baja capacidad tampón y deficiencias de N y P (Grime 1992). Esta especie presenta un buen desarrollo en suelos bien drenados, franco arcillosos, de origen aluvial o volcánico, aunque también crece en suelos pobres y pedregosos; su desarrollo se ve severamente disminuido en lugares con aguas estancadas o superficiales (Muñoz 1998). Según Sánchez (1985) y Muñoz (1988), el jaúl crece bien en un rango amplio de características edáficas, incluyendo las siguientes: pH (agua) 4.7-6.4, capacidad de intercambio de cationes 0.4-18.7 cmol (+) 100 g-1 suelo, materia orgánica 0.6-28.1%, Mg intercambiable 0.1-6.5 cmol (+) 100 g-1 suelo, Na intercambiable 0.2-8.8 cmol (+) 100 g-1 suelo, N 0.01-1.5% y relación C/N 1.4-38.9. El crecimiento esperado de la especie en función de la edad de la plantación, en sitios malos, medios y altos y en Andisoles de Costa Rica, según Camacho y Murillo (1986), se incluye en el Cuadro 1, en el cual se nota que el incremento medio anual disminuye con la edad, indiferentemente de la calidad del sitio. En condiciones andinas del Ecuador (a 3050 msnm), la especie logró alcanzar alturas de 0.66, 2.80, 4.26 y 5.41 m y

190 diámetros de 1.5, 2.7, 4.9 y 6.7 cm a los 3, 4, 5 y 6 años de crecimiento (Nieto et al. 1998) Cuadro 1. Calidad de sitio en función del incremento medio anual en altura de los árboles dominantes de jaúl (A. acuminata spp. arguta) en Costa Rica (tomado de Camacho y Murillo 1986). Índice de sitio IS15 Crecimiento bajo

IS20 Crecimiento medio

IS25 Crecimiento alto

Edad (años) 2a4 5 a 10 11 a 20 2a4 5 a 10 11 a 20 2a4 5 a 10 11 a 20

Incremento altura (m año-1) 3.2-2.3 2.0-1.2 1.1-0.6 4.2-3.1 2.7-1.6 1.5-0.9 5.3-3.9 3.4-2.0 1.8-1.1

3. Preparación del terreno de la plantación En Costa Rica, para hacer la plantación, se marca el terreno y en los sitios donde se ubican los árboles se hace una rodaja en forma mecánica y química empleando Round up, Ally o Fusilade, dependiendo del tipo de vegetación y empleando WK o NP7 como adherentes. Se aplican 30-40 g de una fórmula completa de fertilizante, tal como 10-3012, 12-24-12, o 12.4-37.4-12.4.

4. Fijación biológica de nitrógeno El jaúl posee un mecanismo eficiente de fijación biológica de N con el género Frankia (Álvarez 1956), por lo que la especie requiere fertilizarse poco con este elemento (Cuadro 2). La fertilización del jaúl con N al trasplante, estimula el desarrollo de los nódulos y la fijación de N, siempre y cuando se eviten altas concentraciones de este elemento en el suelo (Ritter 1989). Bajo condiciones de invernadero, las plántulas de A. acuminata que recibieron 25, 50 y 100 ppm N aumentaron el crecimiento y el número de hojas, no así la longitud de las raíces, las cuales en el mejor de los casos, mantuvieron un tamaño similar al tratamiento testigo (Rondón y Hernández 1995). Se requiere más estudios que tomen en cuenta los contenidos nutricionales en el suelo y en el tejido foliar, para determinar con más agudeza las tazas de aumento de macro y micro nutrimentos en los suelos de las plantaciones de jaúl (Carlson y Dawson 1985). Cuadro 2. Concentración de N total en hojas, nódulos y raíces en plantaciones de A. acuminata de 1 a 10 años de edad en Andisoles de Costa Rica (tomado de Álvarez 1956).

Tejido

1

2

3

4

Hojas Nódulos Raíces

3,19 2,64 n.d

3,25 1,99 0,82

2,73 1,91 0,65

3,28 2,06 0,89

Edad (años) 5 6 7 8 N total (%) 3,08 2,85 n.d 2,73 2,21 2,46 n.d 1,78 1,12 0,78 0,76 0,88

9

10

n.d 2,11 0,64

n.d 1,93 0,70

Rango

Prom.

2,73-3,28 1,78-2,64 0,64-1,12

3,02 2,12 1,03

La asociación micorrízica es benéfica, sobre todo cuando el jaúl crece sobre suelos ácidos y relativamente bajos en fósforo (Russo 1995, Budowski y Russo 1997); cuando los suelos son deficientes en P, se inhibe la efectividad de la nodulación y se retarda el

191 proceso de fijación biológica, lo cual provoca plantas débiles deficientes de N y P, con poco crecimiento vegetativo y baja capacidad de producción (Gardner et al. 1984). Bajo estas condiciones, la aplicación de P incrementa la nodulación y el peso promedio de los nódulos (Russo 1989, Michelsen y Rosendahl 1990) y cuando el contenido de P se encuentra por encima del nivel crítico, el peso promedio de los nódulos es mayor al encontrado en suelos donde el contenido de P es deficiente (Echandi 1994). Lo apuntado implica que un adecuado suplemento de fosfatos es esencial para la fijación biológica de N, tal como encontraron Chung y Kim (1965), en suelos degradados de Corea del Sur con Alnus hirsuta, donde no solo lograron incrementar el número de nódulos, sino también el número de ramas, la altura, el diámetro y el volumen de madera al aplicar 2.76 y 5.52 g de P2O5 por planta, sin que la adición de N o K tuvieran ningún efecto. En el Cuadro 3, puede observarse la respuesta a la aplicación de N-P en suelos de Ecuador deficientes en fósforo, después de 18 meses de establecida la plantación (Añazco 1996). Cuadro 3. Respuesta del jaúl a la aplicación de 50 g de 18-46-0 a los 18 meses de establecida la plantación (tomado de Añazco 1996). Parámetro Biomasa de hojas (kg ha-1) Diámetro (cm) Altura total (m)

Sin fertilizante 83.7 1.6 1.33

Con fertilizante 110.4 20.3 1.57

Diferencia (%) 32 23 18

La adición de niveles crecientes de P como fertilizante a árboles de A. acuminata plantados en Typic Udivitrands y Entic Udivitrands de Costa Rica, no mostró diferencias en el peso seco de la biomasa de nódulos, ni en el número de nódulos activos y muertos (Cuadro 4). Sin embargo, al eliminar el efecto de sitio se observó un aumento en el número de nódulos activos con la adición de 61 g de P2O5 por árbol; el número de nódulos activos y muertos disminuyó con la edad de la plantación y la biomasa de nódulos fue alta en las plantaciones evaluadas, lo que constituye una fuente importante de material vegetal orgánico y de nutrimentos. El número de nódulos activos osciló entre 102 y 1959 cuando el diámetro de los árboles variaba entre 4 y 12 cm (2 y 3 años); sin embargo, el número de nódulos disminuyó entre 31 y 596 cuando el diámetro de los árboles oscilaba alrededor de 12 y 19 cm (4 y 5 años). Finalmente, cuando los árboles alcanzaron un diámetro entre 17 y 24 cm (7 y 8 años), el número de nódulos estaba entre 6 y 174.

192 Cuadro 4. Masa total, número de nódulos activos y muertos por árbol en árboles de jaúl en función de los tratamientos y entre tiempo de evaluación en plantaciones de A. acuminata de 2, 4 y 7 años de edad inicial. Tratamiento g P2O5 por árbol 0 61 122 183 244 Promedio Pr > F 0 61 122 183 244 Promedio Pr > F 0 61 122 183 244 Promedio Pr > F

Masa (g)* 1 2

Nódulos vivos* 1 2

LANDELINA (2 años) 45.41 52.80 440 1009 53.15 55.63 383 700 33.38 62.23 303 679 23,.6 67.46 457 1155 29.81 97.21 387 972 37.04 67.07 394 903 0.98 0.60 0.60 0.27 VISTA DE MAR (4 años) 56.71 73.96 40 226 49.53 61.54 62 363 37.42 61.49 51 225 56.20 94.92 49 135 79.85 45.68 67 240 55.94 67.52 54 238 0.92 0.40 0.99 0.93 MATINILLA (7 años) 32.63 24.35 37 57 68.05 52.64 51 122 114.08 40.54 37 82 73.54 15.45 39 45 79.80 43.96 55 73 73.62 35.39 44 76 0.55 0.58 0.99 0.99

Nódulos muertos* 1 2 36 15 18 7 12 18 0.11

23 41 57 30 48 40 0.09

8 5 6 7 5 6 0.99

18 15 10 24 10 15 0.78

7 6 8 4 1 5 0.97

5 18 17 5 14 12 072

5. Absorción de nutrimentos En la Figura 1 se presenta la cantidad de nutrimentos absorbidos por plantaciones de A. acuminata de 2, 4 y 7 años de edad; aunque el mayor contenido de elementos se encuentra en las hojas y disminuye hacia las ramitas, ramas y tronco, debido al mayor peso de la madera del tronco, el total de nutrimentos acumulados en este tipo de tejido es mayor que en otros componentes de la biomasa aérea (Segura et al. 2005). La concentración de los nutrimentos estudiados en los diferentes tejidos del árbol de jaúl, varió muy ligeramente con la edad de la plantación y las diferencias entre árboles de edades entre 2 y 7 años no fueron estadísticamente significativas. Sin embargo, se observó una tendencia de disminución de Mn (p = 0.036). El hecho de que no se encontraran diferencias entre plantaciones de 2, 4 y 7 años, no excluye el que se presentaran variaciones en períodos de meses asociadas a cambios fenológicos que ocurren durante el año. La concentración de N, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Zn, Mn y B en todas los tejidos tiene poca variación con la edad de la plantación (ausencia de la interacción componente x edad (p=0.18). Esta condición se da cuando los niveles de los diferentes elementos en el suelo logran satisfacer la demanda de los árboles de jaúl. La tendencia a disminuir de la concentración de Mn con la edad de la plantación no ha sido observada con anterioridad para A. acuminata y solo se menciona de un hecho similar en el caso de

193 la concentración de N y P en la especie A. nepalensis (Sharma et al. 2002). El análisis de regresión lineal permitió observar que la concentración promedio del Mn sumando los valores parciales encontrados para hojas, ramillas, ramas y tronco, tiende a disminuir en forma lineal (p = 0.054) con el aumento del diámetro de los árboles. Este fenómeno puede ser causa de un efecto de dilución de este elemento al aumentar el tamaño de los árboles aunado a la baja concentración del mismo en los suelos de las plantaciones estudiadas. Mills y Jones (1996) mencionan que el ámbito de los niveles críticos de este nutrimento en el tejido foliar es de 130 a 1014 mg kg-1 muy por encima de la concentración foliar encontrada en A. acuminata (37-86 mg kg-1). La concentración de todos los elementos varía en función del tipo de tejido comparado (p = 0.001). Este comportamiento se debe a que los diferentes tejidos del árbol analizados, tienen funciones diferentes; las hojas y ramas secundarias son tejidos de crecimiento activo, mientras que las ramas y los troncos, tienen concentraciones más bajas pues estos órganos actúan como estructuras de reserva y sostén, acumulando compuestos a base de C (p.e. lignina, celulosa, etc.), entre los cuales se “diluyen” los demás elementos (Mills y Jones 1996). Las concentraciones de N, P, Mg y S de A. acuminata disminuyen en el orden: hojas > ramas secundarias > ramas principales > tallos; un resultado similar encontraron Sharma (1993) y Sharma et al. (2002), con la concentración promedio de N y P en las diferentes fracciones de A. nepalensis. La concentración de K, Cu y Mn disminuyó en un orden similar al anterior, excepto para ramas principales y tallos, los cuales tenían una concentración similar.

R secundarias R principales Tallos Total

4 Edad (años)

79%

Total

60% 40% 20%

17% 4%

0% 4 Edad (años)

7

100%

R secundarias

Incremento

80% N (%)

R principales Tallos Total

73%

Total

60% 40% 20%

16%

11%

0% 2

P (kg/ha)

Incremento

80%

2

Hojas

350 300 250 200 150 100 50 0

100%

7

4 Edad (años)

7

2

4 Edad (años)

100%

Hojas

70 60 50 40 30 20 10 0

80%

R principales Tallos Total

7

84%

Incremento

R secundarias

P (%)

N (kg/ha)

2

Total

60% 40% 20%

10%

6%

0% 2

Ca (kg/ha)

Biomasa aérea (%)

Hojas

70 60 50 40 30 20 10 0

4 Edad (años)

7

Hojas

200

R secundarias

7

Incremento

80%

R principales Tallos

100

4 Edad (años)

100%

250

150

2

Ca (%)

Biomasa aérea (t/ha)

194

Total

50

40% 20%

0

73%

Total

60% 21% 6%

0% 2

4 Edad (años)

7

2

4 Edad (años)

7

Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos en plantaciones de jaúl de diferente edad en Costa Rica: Biomasa aérea, Nitrógeno, Fósforo y Calcio (confeccionada con datos de Segura et al. 2005).

100%

35

Hojas

30 25

R secundarias

Incremento 80%

R principales

20

Mg (%)

Mg (kg/ha)

195

Tallos

15

Total

10 5

40% 12%

8%

0%

2

4 Edad (años)

7

Hojas

200

R secundarias

Tallos Total

40% 17% 8%

0%

0 2

4

2

7

4

Edad (años) 100%

14

Hojas

12

R secundarias

80%

R principales

60%

10 8

Incremento

Tallos

6

Total

4

7

Edad (años)

S (%)

S (kg/ha)

74%

Total

60%

20%

50

0

70%

Total

40% 20%

2

15%

14%

0%

2

4 Edad (años)

7

Hojas

4

Ramitas

Incremento 80%

Ramas Tallos

2

4 Edad (años)

7

100%

5

3

2

Fe (%)

Fe (kg/ha)

7

Incremento 80%

R principales

100

4 Edad (años)

100%

250

150

2

K (%)

K (kg/ha)

60%

20%

0

80%

Total

Total

1

77%

Total

60% 40% 18%

20% 6%

0

0%

2

4 Edad (años)

7

2

4 Edad (años)

Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos… ..cont: Magnesio, Potasio, Azufre y Hierro.

7

100%

600

Hojas

500

R secundarias

400

R principales

300

Tallos

200

Total

Incremento 80%

Cu (%)

Cu (g/ha)

196

0

40% 17% 8%

0%

2

4 Edad (años)

7

Hojas

2000

R secundarias

Incremento 80%

R principales Tallos

1000

4 Edad (años)

Total

40% 20%

0

0%

13%

7%

500

Hojas

400

R secundarias R principales

300

Tallos Total

7

2

7

Incremento 80%

200

Total

60% 45% 40%

30%

25%

100

20%

0

0%

2

400 350 300 250 200 150 100 50 0

4 Edad (años)

7

2

4 Edad (años)

7

100%

Hojas

Incremento

R secundarias R principales

80%

B (%)

B (g/ha)

4 Edad (años)

100%

Mn (%)

Mn (g/ha)

4 Edad (años)

80%

Total

60%

500

2

7

100%

2500

1500

2

Zn (%)

Zn (g/ha)

60%

20%

100

74%

Total

Tallos Total

73%

Total

60% 40% 20%

17% 10%

0%

2

4 Edad (años)

7

2

4 Edad (años)

Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos… ..cont: Cobre, Zinc, Manganeso y Boro.

7

197

6. Niveles de deficiencia foliar Varios factores afectan la concentración foliar de los árboles, entre ellos la posición de las hojas en el dosel, la iluminación del tejido a muestrear, la edad de la plantación, la clase diamétrica, la época del año, entre otros. Varios de estos factores fueron investigados en plantaciones de jaúl en Costa Rica (Segura et al. 2006a, b, c), quienes encontraron que la edad de la plantación entre 2 y 7 años no afecta la concentración de nutrimentos, excepto en el caso del Mn cuya concentración disminuye con la edad (Cuadro 5). La concentración foliar de Mg, Fe, Zn, Mn, Cu y B fue mayor durante la época seca que durante la época lluviosa (p < 0.037), mientras que los contenidos foliares de N (p = 0.0001) y P (p = 0.0002) fueron más elevados durante la época lluviosa y no se observó variación alguna en las concentraciones foliares de Ca, K y S debidas al efecto de la época de muestreo (p > 0.082), lo que se debe a un efecto de dilución durante esta época lluviosa, cuando aumenta el metabolismo de los árboles, los cuales crecen y aumentan sus estructuras de almacenamiento con respecto a la época seca. Los mayores contenidos foliares de N y P observados durante la época lluviosa concuerdan con lo encontrado por Rodríguez et al. (1984) y Dawson et al. (1980) con en A. glutinosa, quienes atribuyen el hecho a una mayor actividad en los nódulos de Frankia durante la estación lluviosa, con lo que aumenta la fijación y translocación de N y por asocio de P (Cervantes y Rodríguez 1992). Por lo expuesto, se recomienda tomar muestras foliares una vez que la época de lluvias se estabilice, lo que representaría mejor la condición de crecimiento del árbol. Cuadro 5. Efecto de la edad y la precipitación pluvial sobre la concentración foliar de A. acuminata en Costa Rica (tomado de Segura et al. 2006).

Edad

N

P

Ca

años

Mg

K

S

Fe

Cu

2.58 2.64 2.36 2.53 0.21

0.20 0.18 0.22 0.20 0.50

0.56 0.56 0.53 0.55 0.68

0.22 0.14 0.19 0.18 0.35

3 5 8 Promedio Pr >F

3.27 3.22 3.26 3.25 0.92

0.27 0.27 0.29 0.28 0.29

0.48 0.62 0.52 0.54 0.56

0.18 0.14 0.19 0.17 0.76

Mn

B

mg kg-1

%

2 4 7 Promedio Pr >F

Zn

Época seca 0.94 0.15 1.08 0.14 1.04 0.13 1.02 0.14 0.47 0.25 Época lluviosa 1.07 0.14 1.02 0.11 1.00 0.14 1.03 0.13 0.23 0.03

114 160 136 137 0.62

25 21 21 22 0.20

53 45 54 51 0.74

86 31 37 51 0.05

19 15 11 15 0.09

87 89 84 87 0.85

16 17 21 18 0.08

34 34 25 31 0.19

42 39 26 36 0.20

20 15 18 18 0.19

En el Cuadro 6, se muestra el efecto de la posición de la hoja en la rama (edad fisiológica de la hoja) en la concentración de varios elementos, cuando se toman muestras en ramas a la sombra o iluminadas (Segura et al. 2006). En general, los elementos móviles se concentran más en las hojas jóvenes, sean estas las número 1 y 2 en las ramas a partir del ápice, o las iluminadas que ocupan una posición más alta en la copa y por ende se consideran más recientes en su formación; estos elementos se destacan con color amarillo en el Cuadro 6. Para el caso de los elementos inmóviles

198 (color verde en el Cuadro 6), ocurre todo lo contrario y otros elementos de movilidad variable no presentan ninguna tendencia definida. De esta manera, si se toman muestras foliares que incluyan las dos últimas hojas recientemente formadas en ramas iluminadas, se podría diagnosticar con mayor certeza las condiciones nutricionales del jaúl en cuanto a N, P, K, Mg, S, B y Al, siendo necesario muestrear por separado hojas viejas para detectar deficiencias de Ca y Fe. En adición, cuando se toman muestras foliares de ramas sombreadas (muchas atacadas por plagas y enfermedades y en menos cantidad), el número de hojas disminuye sustancialmente con relación al valor encontrado en hojas sanas encontradas ramas iluminadas (50 vs. 150, relación 3:1), lo que incide en la velocidad de muestreo y en la condición del árbol porque el método de muestreo es destructivo. Cuadro 6. Efecto de la posición del follaje en la copa, de la hoja en la rama y de la clase diamétrica sobre la concentración foliar (Coeficiente de variación) en árboles de jaúl en Costa Rica (tomado de Segura et al. 2006). Posición hoja desde el ápice Elemento Primera Segunda Tercera Promedio Ramas sombreadas N% 3.70 3.74 3.66 3.70 P% 0.38 0.31 0.32 0.30 K% 1.56 1.37 1.09 1.34 Mg % 0.21 0.21 0.22 0.21 S% 0.21 0.21 0.20 0.21 Ca % 0.46 0.51 0.62 0.53 Fe mg kg-1 89 88 73 83 Mn mg kg-1 33 39 46 39 B mg kg-1 19 19 17 18 Al mg kg-1 23 20 35 26 Zn mg kg-1 47 36 32 39 Cu mg kg-1 27 21 18 22 Ramas iluminadas N% 4.15 4.05 3.74 3.98 P% 0.45 0.34 0.23 0.34 K% 1.65 1.49 1.21 1.45 Mg % 0.20 0.20 0.21 0.20 S% 0.23 0.23 0.21 0.22 Ca % 0.29 0.36 0.50 0.38 Fe mg kg-1 78 72 78 76 Mn mg kg-1 26 31 44 34 B mg kg-1 17 17 19 17 Al mg kg-1 19 28 28 25 Zn mg kg-1 57 42 35 45 Cu mg kg-1 33 27 21 27

Los contenidos de N, P, Ca, Mg, K, S, Fe, Zn y B se mantienen dentro del ámbito de los niveles críticos determinados para otras especies de Alnus (Rodríguez et al. 1984; Sharma 1993; Mills y Jones 1996). Sin embargo, se observó que el contenido foliar de Mn, tanto en la época seca como en la lluviosa, se encuentra en concentraciones por debajo de los niveles de referencia (130-1114 mg kg-1) y el Cu en las dos épocas evaluadas se encuentra por encima de los niveles críticos (3-10 mg kg-1) encontrados por los mismos autores en otras especies del género Alnus. Los contenidos foliares obtenidos en esta investigación se consideran óptimos para el crecimiento de A. acuminata, ya que los árboles analizados, además de ser dominantes y representativos de las plantaciones, estaban plantados en sitios excelentes para el crecimiento de esta especie y no mostraban

199 síntomas de deficiencia alguna. En el Cuadro 7, se incluyen valores de concentración foliar encontrados para varias especies del género Alnus en plantaciones de crecimiento bueno a excelente; en todos los casos es notorio el elevado contenido de N foliar, resultado del mecanismo de fijación biológica con que cuenta el género. Cuadro 7. Niveles críticos foliares preliminares en A. acuminata (tomado de Segura et al. 2006). Concentración foliar Elemento

Ligeramente baja

Adecuada

Ligeramente Alta

2.20-2.81

2.82-4.07 0.17-0.35 0.93-1.39 0.34-0.61 0.15-0.27 0.19-0.25 51-133 12-79 10-30 19-40 12-21

4.08-4.38 0.36-0.48 1.40-1.87 0.62-0.89 0.28-0.34

N% P% K% Ca % Mg % S% Fe mg kg-1 Mn mg kg-1 Cu mg kg-1 Zn mg kg-1 B mg kg-1

0.76-0.92 0.24-0.33 < 0.15 0.09-0.18

5-11

134-194 80-123 31-37 41-70 22-28

Toxicidad

380-640

A nivel de campo, en las faldas del volcán Turrialba, Costa Rica, se encontró la posible toxicidad de Mn en una plantación de jaúl de 10 años de semilla procedente de Guatemala; los suelos del sitio clasifican como Typic Epiaquands, con bajos contenidos de Ca, Mg, K y P. La toxicidad se caracteriza por el desarrollo de manchas intervenales pequeñas, de color amarillo claro, que ocurren primero en las hojas más viejas y ramas más bajas del árbol, un amarillamiento de la lámina foliar intervenal y una disminución del tamaño de las hojas conforme aumenta la toxicidad, con desarrollo de áreas necróticas en los bordes de las hojas (Figura 2).

Tejido/Suelo

N

P

Ca

Mg

Análisis Foliar y de Suelos K S Fe Cu

% Hoja terminal (normal) Hoja basal (deficiente) Typic Epiaquands

3,38 2,63

0,19 0,12 mg kg -1

0,31 0,77

5

1,22

0,22 0,80 0,30 0,45 cmolc kg -1 0,51

0,13

0,16 0,14

Zn mg kg-1

Mn

B 9 8

50 73

14 14

26 37 mg kg-1

380 640

256

8

2,4

10

Figura 2. Síntomas foliares de la toxicidad de Mn en plantaciones de jaúl en las faldas del volcán Turrialba, Costa Rica. A la izquierda hoja no afectada, a la derecha hoja completamente afectada por la toxicidad.

200

7. Fertilización en vivero La semilla de A. acuminata germina a los 8 días en un sustrato de arena de río, al cual se le debe agregar una capa de 5 cm de espesor de lombricompost; el compuesto orgánico tiene como función suplir nutrimentos una vez que se termina la reserva de nutrimentos de la semilla, lo que ayuda a mantener el vigor de las plántulas. Al mes de germinada la semilla, en los viveros de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, Costa Rica se aplican multiminerales y Viva utilizando 2 ml L-1; posteriormente, el material se repica en un sustrato 3:1 de tierra:lombricompost y se vuelve a aplicar la misma fórmula en cantidad de 5 ml L-1. En viveros de Colombia, Cantillo (1992) encontró, que la adición conjunta de 15 kg N ha-1 con 30 kg P ha-1 permitió obtener los mejores crecimientos de los arbolitos, lográndose un mayor diámetro de los mismos cuando se adicionó 30 kg K ha-1, aunque con porcentajes bajos de germinación (29 %), como se muestra en el Cuadro 8. Cuadro 8. Efecto de la fertilización con N, P y K en viveros sobre la altura y el diámetro (valores promedio de cada interacción específica) de A. acuminata (tomado de Cantillo 1992). Tratamiento*

N0

N1

N2

N0 N1 N2 Altura de la plántula (cm) P0 2.05 2.68 3.35 K0 2.32 5.92 5.14 P1 2.50 5.21 6.03 K1 2.35 5.04 4.80 P2 1.98 6.63 4.60 K2 1.87 3.78 4.07 Diámetro de la plántula (cm) P0 0.084 0.104 0.137 K0 0.096 0.155 0.150 P1 0.106 0.151 0.170 K1 0.094 0.149 0.140 P2 0.078 0.160 0.117 K2 0.076 0.11 0.134 * 0 =0 kg ha-1; 1 = 15 kg ha-1; 2 = 30 kg ha-1

P0

P1

P2

K0 K1 K2

2.93 2.85 2.30

4.73 4.72 4.52

5.72 4.63 2.87

K0 K1 K2

0.129 0.115 0.080

0.137 0.141 0.150

0.137 0.127 0.090

8. Fertilización al establecimiento de la plantación En Andisoles de Costa Rica y Colombia, se acostumbra hacer una aplicación de fertilizante completo, de manera que se añaden 30-40 g por árbol al fondo del hoyo. El jaúl es un árbol capaz de fijar N atmosférico en asociación simbiótica con el actinomiceto Frankia; en adición, su sistema radical puede estar infectado por hongos endomicorrízicos formando la asociación simbiótica A. acuminata, Frankia y micorriza vesículo arbuscular. La nodulación en vivero se inicia a las seis semanas y cuando las plantas tienen entre 2.5 y 3.0 cm de altura, puede aplicarse soluciones de hasta 25 ppm N como sulfato de amonio para favorecer el crecimiento de las plántulas; la urea o el nitrato de sodio no deben aplicarse pues tienen un efecto inhibidor sobre la ondulación (Rondón y Hernández 1987). La tasa de fijación de nitrógeno atmosférico puede superar los 100 kg N ha-1 al año, cantidad equivalente a la adición de N como fertilizante al año en explotaciones forestales intensivas (Carlson y Dawson 1985, Cervantes y Rodríguez 1992). El N fijado en plantas noduladas por los actinomicetes es translocado en forma parcial hacia el resto de la planta y de esta manera retornado al suelo a través de la descomposición de residuos y de los exudados de las raíces, beneficiando a las plantas a su alrededor. Por ejemplo, en Andisoles del bosque húmedo Montano Bajo de Conocoto, Pichincha, Ecuador, Prado y Arévalo (1996) y Loayza y León (1996) encontraron que el pasto kikuyo (Pennisetum clandestinum) rindió 5.04 t ha-1 de materia verde cuando se sembró en asocio con jaúl, 5.01 con pino y 3.56 con eucalipto, lográndose un incremento de

201 peso de los animales de 537 g por día bajo jaúl, valor un 26 % más alto que cuando se sembró el pasto en asocio con pino. Con esta ventaja adaptativa, la especie produce una alta cantidad de biomasa por unidad de área, con un reducido requerimiento de fertilizantes nitrogenados y puede aumentar la productividad de sitios deficientes en N, al liberar una cierta cantidad del mismo al suelo a través de la mineralización de los residuos adicionados al ecosistema o por excreción directa de las raíces vivas y los nódulos (Gordon y Dawson 1979). El 60% del N presente en el suelo bajo Alnus rubra se estima que proviene de excrementos de microorganismos vivos presentes en la raíz (Tarrant y Trappe 1971) y en plantaciones de 2 años de A. acuminata en Colombia, se ha estimado que se da un incremento de 179 kg N ha-1 como resultado de la adición debida a la presencia de la especie (Carlson y Dawson 1985). Estudios realizados en plantaciones de diferente edad de Alnus nepalensis y A. rubra (Franklin et al. 1968, Sharma, Ambasht y Sing 1985, Sharma 1993), demostraron que la liberación de parte N fijado por estas especies, puede causar un aumento de N y P en el suelo, mientras que el contenido de Ca intercambiable y el pH disminuyeron en el tiempo y hasta una profundidad de 40 cm. El efecto de acumulación de nutrimentos y humificación de residuos, la acumulación de nitratos, el lavado de nutrimentos por efecto de ión acompañante y de la absorción de cationes por los árboles sobre el suelo puede verse en el Cuadro 9 (Sharma 1993). Para compensar por este problema, sería necesario realizar encalados del suelo cada cierto tiempo, para mantener la sostenibilidad de estos sistemas de producción. En Andisoles de Colombia, Cavelier y Santos (1999) encontraron que el pH del suelo más bajo ocurre cuando se planta jaúl, seguido de ciprés, pino, regeneración natural o eucalipto (Figura 3); los mismos autores también encontraron que la disponibilidad del P en el suelo aumenta cuando la cobertura del mismo es de jaúl (Figura 4). Cuadro 9. Contenido total de N, P disponible, K y Ca intercambiables y pH en los primeros 30 cm de suelo bajo plantaciones de Alnus spp .de diferente edad (tomado de Sharma 1993). Variable N (kg ha-1) P (kg ha-1) K (kg ha-1) Ca (kg ha-1) pH

7 12990 113 113 124 4.6

Edad de la plantación (años) 17 30 46 15115 16082 18272 117 181 212 180 151 154 197 92 82 4.3 4.1 4.7

56 18720 199 158 95 5.2

202

5,76

6 5,6 5,53

5,5 5,06

pH

5 4,7

4,5 4 3,5 3

Jaúl

Pino

Pastos/Eucalipto

Figura 3. pH del suelo en plantaciones de árboles nativos y exóticos con 26 años, en Andisoles de los Andes Centrales de Colombia (tomado de Cavelier y Santos 1999).

20 18

Fósforo (ppm)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 Pino

Pastos

Ciprés

R. Natural Eucalipto

Jaúl

Figura 4. Concentración de P en plantaciones de árboles nativos y exóticos con 26 años, en Andisoles de los Andes Centrales de Colombia (tomado de Cavelier y Santos 1999).

Segura et al. (2006) encontraron que al adicionar 0, 61, 122, 183 y 244 g P2O5 por árbol sobre el crecimiento de árboles de jaúl en Typic Udivitrands y Entic Udivitrands de Costa Rica, los contenidos disponibles de P en el suelo aumentaron y los contenidos de Al y Fe amorfo y del pH en NaF disminuyeron con la adición de fósforo. La adición de niveles crecientes de P al suelo no produjo variaciones de la concentración foliar de ningún elemento en A. acuminata; sin embargo, con la adición de 61g P2O5 por árbol se observó aumentos leves en la concentración foliar de K y en el contenido de B foliar. La adición de P no causó diferencia alguna en el diámetro, la altura o el volumen de los árboles en ninguno de los sitios durante el transcurso del ensayo. Al calcular el incremento relativo de las variables de crecimiento, el tratamiento de 61g de P2O5 por árbol es el que mostró la mayor tasa en altura en las tres plantaciones (Figura 5).

203

% de incremento relativo

115

112

110

107

105 101

100

100

99 99

100

97

97 98 95

95

94

95

Diámetro Altura Volumen

90 85 80 0

61

122

183

244

Cantidad adicionada de P2O5 (g/árbol)

Figura 5 Incremento relativo promedio en diámetro, altura y volumen por tratamiento de plantaciones de 2, 4 y 7 años de edad inicial.

9. Corrección de acidez del suelo En un experimento diseñado para comparar el efecto de dosis y fuentes de encalado en plantaciones de jaúl en Andisoles de Costa Rica (Salazar 2006), no se encontró respuesta en ninguna de las variables de crecimiento a la adición de 0, 750, 1500, 2250 kg ha-1 de dolomita, y 1500 kg ha-1 de carbonato de calcio y yeso (Cuadro 10). Cuadro 10. Efecto de dosis y fuentes de encalado sobre las variables de crecimiento de jaúl, 24 meses después de la aplicación de los tratamientos (tomado de Salazar 2006). Tratamientos (kg ha-1) Variable Testigo 750 Dol 1500 Dol 2250 Dol 1500 Cal Finca Hospicio (4 años) DAP (cm) 10.47 A 10.47 A 11.53 A 10.30 A 9.87 A Altura (m) 11.00 A 11.07 A 12.10 A 11.07 A 10.17 A Área basal (m2) 0.01 A 0.01 A 0.01 A 0.01 A 0.01 A Volumen (m3) 0.06 A 0.06 A 0.07 A 0.06 A 0.05 A Finca Dorval (7 años) DAP (cm) 20.03 A 21.13 A 21.13 A 20.03 A 20.73 A Altura (m) 20.87 A 21.83 A 20.50 A 20.67 A 21.83 A Área basal (m2) 0.03 A 0.04 A 0.04 A 0.03 A 0.03 A Volumen (m3) 0.34 A 0.39 A 0.37 A 0.33 A 0.37 A * Letras diferentes implica diferencias estadísticas del 95%, según prueba de Tukey.

1500 Yeso 12.00 A 11.20 A 0.01 A 0.07 A 19.97 A 20.63 A 0.03 A 0.33 A

En el mismo estudio, tampoco se encontró que las dosis o fuentes de encalado afectaran significativamente la concentración foliar en las plantaciones comparadas (Cuadro 11). Además, se observó que en su mayoría todos los elementos se encuentran en un rango adecuado de concentración foliar (números en verde) y se destaca que, para ambas fincas

204 y en los seis tratamientos, la concentración de B fue ligeramente baja (números en amarillo), de acuerdo a los niveles críticos mencionados en el Cuadro 7. Cuadro 11. Efecto de dosis y fuentes de encalado sobre la concentración foliar del jaúl, 24 meses después de la aplicación de los tratamientos (tomado de Salazar 2006). Tratamiento (kg ha-1) Testigo 750 Dol 1500 Dol 2250 Dol 1500 Cal Variable Finca Hospicio (4 años) N% 3.55 A 3.68 A 3.60 A 3.54 A 3.65 A P% 0.21 A 0.25 A 0.23 A 0.23 A 0.24 A K% 1.10 A 1.19 A 1.09 A 1.22 A 1.12 A Ca % 0.63 A 0.54 A 0.52 A 0.51 A 0.56 A Mg % 0.14 A 0.15 A 0.13 A 0.15 A 0.13 A S% 0.19 A 0.19 A 0.18 A 0.18 A 0.19 A Zn mg kg-1 24 A 27 A 24 A 26 A 25 A -1 B mg kg 7A 7A 7A 7A 7A Fe mg kg-1 98 A 96 A 78 A 83 A 78 A Cu mg kg-1 18 A 21 A 19 A 20 A 19 A Mn mg kg-1 33 A 40 A 30 A 29 A 37 A Finca Dorval (7 años) N% 4.21 A 4.03 A 3.78 A 3.81 A 3.72 A P% 0.28 A 0.26 A 0.26 A 0.26 A 0.25 A K% 1.36 A 1.25 A 1.26 A 1.18 A 1.18 A Ca % 0.44 A 0.38 A 0.49 A 0.50 A 0.45 A Mg % 0.23 A 0.20 A 0.20 A 0.22 A 0.23 A S% 0.22 A 0.20 A 0.20 A 0.20 A 0.20 A Zn mg kg-1 34 A 27 A 27 A 29 A 29 A B mg kg-1 12 A 10 A 9A 9A 8A Fe mg kg-1 71 A 81 A 69 A 72 A 65 A Cu mg kg-1 25 A 20 A 20 A 21 A 20 A Mn mg kg-1 45 A 33 A 40 A 36 A 32 A * Letras diferentes implica diferencias estadísticas del 95%, según prueba de Tukey.

1500 Yeso 3.40 A 0.24 A 1.08 A 0.78 A 0.15 A 0.17 A 28 A 8A 111 A 20 A 42 A 4.07 A 0.28 A 1.38 A 0.48 A 0.22 A 0.21 A 32 A 11 A 80 A 23 A 42 A

Como era de esperarse, no se encontró respuesta a la adición de enmiendas calcáreas sobre las propiedades del suelo, excepto porque los niveles de Ca y Mg aumentaron con las dosis de dolomita aplicada (Figuras 6 y 7). A

B

5,0

5,00

set 04

4,5

mar 05

4,0

Ca (cmol(+) L-1)

may 06

4,00 3,00 2,00

Ca (cmol(+) L-1)

6,00

set 04 mar 05 may 06

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5

1,00

0,0 Testigo

0,00 testigo

750 Dol

1500 Dol

2250 Dol

1500 CaSO4 1500 CaCO3

Tratamientos (kg ha-1)

750 Dol

1500 Dol

2250 Dol

1500 CaSO4

1500 CaCO3

Tratamientos (kg ha-1)

Figura 6. Variación del contenido de Ca en el suelo de las fincas Hospicio (A) y Dorval (B), en función de las dosis y fuentes de cal adicionadas a las plantaciones de A. acuminata (Salazar 2006).

205

A

1,60

B

2,00 1,80

set 04 mar 05

1,20

may 06

1,00 0,80 0,60 0,40

set 04

Mg (cmol(+) L-1)

Mg (cmol(+) L-1)

1,40

1,60

mar 05

1,40

may 06

1,20 1,00 0,80 0,60 0,40

0,20

0,20

0,00

0,00 testigo

750 Dol

1500 Dol

2250 Dol

1500 CaSO4

Tratamientos (kg ha-1)

1500 CaCO3

Testigo

750 Dol

1500 Dol

2250 Dol

1500 CaSO4 1500 CaCO3

Tratamientos (kg ha-1)

Figura 7. Variación del contenido de Mg en el suelo de las fincas Hospicio (A) y Dorval (B), en función de las dosis y fuentes de cal adicionadas a las plantaciones de A. acuminata (Salazar 2006).

206

10. Nutrición y Fertilización de Calophyllum brasiliense Cambess. Jaime Raigosa, Alfredo Alvarado y Jorge A. Leiva Resumen Esta especie, conocida como Cedro María en Costa Rica, es ampliamente utilizada para producción de madera para muebles y de ella se conoce relativamente poco sobre su nutrición y fertilización. En particular, no se encontró información referente a requerimientos nutricionales, absorción de nutrimentos, niveles y síntomas de deficiencia foliar, respuesta a la fertilización de las plantaciones ni sobre pérdida de nutrimentos por erosión y lavado.

1. Introducción Callophyllum brasiliense pertenece a la familia Clusiaceae, la cual se encuentra en una gran extensión del Neotrópico formando parte del bosque húmedo primario en América Tropical. Su distribución natural abarca la parte central de México, las Islas Caribeñas, las tierras bajas de Bolivia y Brasil (CAB Internacional 2000). Aunque su crecimiento inicial en plantaciones es lento, es una especie con buena forma y calidad de su madera parecida a C. brasiliense (su nombre común en Costa Rica es Cedro María), haciendo que sea una especie muy apreciada en la industria de la construcción (Butterfield y Espinosa 1995). Esta especie se utiliza para reforestación, producción maderera, en cortinas rompeviento y como sombra para plantaciones de café; además, C. brasiliense produce frutos (drupas globosas) apetecidos por diversas aves, murciélagos y roedores, por lo que su utilización en proyectos de reforestación puede valorar esta característica como un servicio ambiental importante (CAB Internacional 2000, Hartshorn 1991).

2. Escogencia del sitio C. brasiliense es una especie de crecimiento lento y tolerante a la sombra (se considera como esciófita parcial). Se encuentra creciendo en suelos fuertemente meteorizados y distribuida en bosques tropicales húmedos primarios, por lo que se utiliza para la restauración de suelos degradados y ácidos (Wightman et al. 2001). En las zonas norte y sur del trópico húmedo de Costa Rica, se la encuentra formando rodales puros en suelos mal drenados o con riesgo de inundación (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992, Scarano et al. 1998). Su amplitud ambiental abarca elevaciones de 0-1200 msnm, precipitaciones anuales mayores a 1350 mm y temperaturas medias anuales entre 20 y 28 °C (CAB Internacional 2000). Se le ha visto creciendo bien en las laderas de colinas costeras en Centroamérica, en suelos pobres en P y K, así como en suelos aluviales y de manglar (Spittler 1997). A pesar de tolerar suelos con un pH de 4.8, se considera que prefiere suelos profundos, sedimentarios y aluviales (CAB Internacional 2000).

207

3. Preparación del terreno de la plantación Aunque se considera que esta especie necesita sombra para establecerse con éxito en su medio boscoso natural, la misma no tolera la competencia de gramíneas y arbustos en las etapas iniciales de crecimiento, en el caso de repastos abandonados y plantados en tierras bajas del Atlántico costarricense (Holl 1998). Por esto es recomendable mecanizar el terreno a plantar y establecer un buen control de malezas durante los primeros años de crecimiento.

4. Reciclaje de nutrimentos Datos de Byard et al. (1996), muestran que la velocidad de descomposición de residuos de C. brasiliense en suelos de tierras bajas del Atlántico de Costa Rica (Fluventic Dystropepts), fue más lenta que otras especies del trópico húmedo, logrando mineralizar de forma natural tan solo el 23 % de los mismos un año después de depositados en el suelo (Byard et al. 1996). Esto se atribuye a que las hojas de esta especie son cerosas, gruesas y contienen valores bajos de N, P y Mg (Cuadro 1). Cuadro 1. Contenido de nutrimentos en las hojas (%, p/p) de cuatro especies forestales del trópico húmedo de Costa Rica (tomado de Byard et al. 1996). Letras distintas a > b > c > d indican diferencias importantes entre especies para cada nutrimento (P < 0.05). Especies S. microstachyum C. brasiliense J. copaia V. guatemalensis

N 1.94 (0.07)a 1.09 (0.03)d 1.70 (0.20)b 1.43 (0.09)c

P 0.21 (0.01)a 0.09 (0.01)c 0.18 (0.02)ab 0.14 (0.01)bc

Ca 0.44 (0.05)bc 0.63 (0.09)b 0.35 (0.03)c 1.39 (0.14)a

Mg 0.21 (0.01)c 0.15 (0.01)d 0.32 (0.02)b 0.47 (0.05)a

K 0.90 (0.08)a 0.74 (0.06)a 0.72 (0.08)a 0.43 (0.11)b

5. Fertilización en vivero Wightman et al. (2001) encontraron que la aplicación de 10 g de 10-30-10 en diferentes tipos de recipientes con suelo y compost a nivel de invernadero no afectó el crecimiento de plántulas de C. brasiliense, excepto en cuanto al área foliar y un menor crecimiento en compost que en suelo, probablemente inducido por una deficiencia de elementos menores por inmovilización (Cuadro 2). La adición de micronutrimentos al suelo y al compost incrementó el peso total de las plántulas y el diámetro del tallo; además, la adición de NPK aumentó las concentraciones foliares de N, P, K y Ca (Cuadro 3), efecto que perduró en el campo hasta 6 meses después del trasplante. Gadea et al. (2004) no encontraron ningún efecto positivo sobre las variables altura, diámetro y número de hojas al inocular plántulas de C. brasiliense con micorrizas arbusculares.

208 Cuadro 2. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la morfología de plántulas de C. brasiliense de 140 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). DAC: Diámetro al cuello promedio; PST: Peso seco total por plántula; AF: Área foliar; LR: Longitud de raíces; ns: efecto no significativo (P>0.05). Tratamiento

Altura DAC (cm) (mm) Bolsa 500 cm3 1. Suelo 20 2.8 2. Suelo + NPK 20 2.8 3. 50% suelo +50% comp. A 18 2.6 4. 100% compost A 18 4.2 5. Bolsa 500 cm3 + suelo + micronut. 22 4.2 Otros recipientes 6. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 20 2.6 7. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 20 2.6 8. 140 cm3 recip. papel comp. A 21 2.8 9. 170 cm3 root trainer comp. A + micronut. 26 3.5 Contraste tratamientos Tecnología nueva vs. Convencional 6 vs. 1 ns ns Efecto del sustrato 1 vs. 2 ns ns 3 vs. 4 ns ns 1 vs. 4 * ns 4 vs. 2 * ns 5 vs. 1 * *** 9 vs. 4 * * Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños ns ns Bolsas de papel vs. Root trainer grandes ns ns

PST (g)

ÁF (cm2)

LR (cm)

AF/LR

1.6 1.8 1.3 1.0 2.1

103 130 81 60 123

273 240 260 177 171

0.4 0.5 0.3 0.3 0.7

1.5 1.3 1.4 1.5

108 90 98 119

280 223 225 128

0.4 0.4 0.4 1.1

ns

ns

ns

ns

ns ns * ** * ns

P =0.08 ns * ** ns ns

ns ns ns ns ns *

** ns ns ** * **

ns ns

ns ns

ns ns

ns ns

Resende et al. (1999) establecieron un experimento de fertilización en invernadero con plántulas de C. brasiliense, en el estado de Mato Grosso, en el Sur de Brasil (10° Latitud Sur, temperatura media anual: 19.4° C) aplicando dosis crecientes de P (0, 100, 250, 500 y 800 mg dm-3 de sustrato). La acidez del sustrato se corrigió con cal hasta un pH de 6,0 y sus contenidos nutricionales fueron homogeneizados en el sustrato inicial. El grupo de nueve especies analizadas, incluyó cinco especies consideradas pioneras y cuatro especies de bosque clímax en el cerrado brasileño (entre ellas C. brasiliense). Con una tendencia similar a estudios mencionados previamente, las plántulas de C. brasiliense no mostraron una respuesta inicial importante a las dosis crecientes de P, según su desarrollo de biomasa, altura y diámetro. La poca respuesta a la fertilización en vivero del C. brasiliense, puede estar relacionada a la estrategia regenerativa de la especie, considerada como de bosque clímax o esciófita parcial. La misma tiene un tamaño de semilla mayor a las especies pioneras usadas en el estudio (probablemente para reservar nutrientes en el establecimiento inicial), un crecimiento lento luego de germinar, la capacidad de establecerse bajo sombra y probablemente una sensibilidad baja a cambios favorables en los contenidos de nutrientes del suelo (Resende et al. 1999). En cambio, las especies pioneras fueron más sensibles a dosis crecientes de P, presentando un mayor desarrollo de biomasa, altura y diámetro.

209 Cuadro 3. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la concentración foliar de N, P, K, Ca y Mg de plántulas de C. brasiliense de 140 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). Tratamiento

Concentración foliar (%) N P K Ca Bolsa 500 cm3 1. Suelo 1.0 0.06 0.6 0.4 2. Suelo + NPK 1.1 0.12 1.0 0.5 3. 50% suelo +50% comp. A 1.5 0.12 1.4 0.4 4. 100% compost A 1.5 0.16 2.1 0.4 5. Bolsa 500 cm3 + suelo + micronut. 1.0 0.06 0.6 0.5 Otros recipientes 6. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 1.5 0.20 1.6 0.4 7. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 1.3 0.12 1.3 0.4 8. 140 cm3 recip. papel comp. A nd nd nd nd 9. 170 cm3 root trainer comp. A + micronut. 1.3 0.09 1.5 0.4 Contraste tratamientos Tecnología nueva vs. Convencional 6 vs. 1 *** ** ** ns Efecto del sustrato 1 vs. 2 * ** P = 0.07 * 3 vs. 4 ns ns ** ns 1 vs. 4 *** * ** * 4 vs. 2 *** ns ** ** 5 vs. 1 ns ns Ns ns 9 vs. 4 * ns ns * Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños ** * ns P = 0.06 Bolsas de papel vs. Root trainer grandes nd nd nd nd

Mg 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 nd 0.1

** ns ns ns ns ns P = 0.08 ns nd

6. Fertilización al trasplante Para estimar el efecto de la fertilización sobre el crecimiento de plántulas de C. brasiliense en terrenos degradados por utilización en ganadería del área protegida Las Tablas, Costa Rica, Holl et al. (2000) aplicaron 50 g de 10-30-10 al trasplante antes del inicio de la estación lluviosa. Los autores encontraron que seis meses después de la aplicación del fertilizante, el crecimiento de la especie era significativamente superior al del testigo (Figura 1).

210

Figura 1. Incremento en altura de plántulas con y sin fertilización de C. brasiliense, Pruus annularis y Quercus oocarpa, seis meses después de aplicado el producto en Las Tablas, Costa Rica (tomado de Holl et al. 2000).

7. Corrección de la acidez El Cedro María, es una especie adaptada a las condiciones de acidez del suelo comunes en el trópico húmedo. En un suelo Fluventic Dystropepts (pH 4.6) de La Selva, Costa Rica, Alvarado, Soto y Montagnini (1994) aplicaron niveles crecientes de cal a plántulas de C. brasiliense recién trasplantadas y dieron seguimiento por un año al efecto de la enmienda sobre la altura y el diámetro de los arbolitos. Se encontró que la adición de cal no tuvo ningún efecto sobre las variables de crecimiento evaluadas, pero sí tuvo efecto sobre las concentraciones foliares de Ca y Mn (Cuadro 4). Cuadro 4. Respuesta de C. brasiliense a la aplicación cal durante el primer año de crecimiento en La Selva, Sarapiquí, Costa Rica (adaptado de Alvarado et al. 1994 y Soto et al. 1996). * Diferencias significativas entre las dosis de cal. Variable (cm) Altura Diámetro de la base No árboles prendidos Ca Foliar (%) Mn Foliar (ppm)

0 77 12 77 0.41* 39*

Dosis de CaCO3 adicionada (g?árbol-1) 150 300 75 76 12 11 75 76 0.54 0.59 41 41

450 77 11 77 0.63 52

211

11. Nutrición y Fertilización de Cedrela odorata L. Alfredo Alvarado Resumen Esta especie es muy apreciada por la calidad de su madera, aunque se ve atacada fuertemente por Hypsipyla spp., principal causa de que no se explote más a nivel comercial. Como género, existen varias especies de Cedrela, de las cuales se conoce poco desde el punto de vista nutricional, con excepción de la descripción de deficiencias nutricionales desarrolladas para C. odorata y otros aspectos sobre escogencia del sitio, requerimientos nutricionales, niveles de deficiencia foliar y fertilización en vivero y al trasplante para esta especie. En particular, no se encuentra mayor información para la preparación de terreno para la siembra, la absorción y el reciclaje de nutrimentos, la fertilización de mantenimiento de la plantación, problemas de acidez del suelo y de pérdida de nutrimentos por erosión del suelo en plantaciones de C. odorata.

1. Introducción En América tropical se hallan unos siete géneros y unas 300 especies de Cedrela, familia Meliaceae, incluyendo la especie C. odorata. La especie C. odorata, se encuentra en México, el Caribe y Centro América (24º N – 27º S) bajo los sinónimos de C. guianensis A. Juss, C. mexicana Roem., C. mexicana var. puberula C. DC., C. velloziana Roem., C. brownii Loefl. Ex O. Ktze, C. occidentalis C. DC. & Rose, C. sintenisii C.DC., C yucatana Blake, C. montana, C. tonduzii y C. longipas Blake. Los nombres vulgares de la especie son: cedro, cedro amargo, cedro cebolla, cedro blanco, cedro colorado, cedro cóbano, cedro real, cedro húmedo, cedro hembra, spanish-cedar, cigar box-cedar, cedar, acajou rouge, culche, stinking mahogany, suren, surian, West Indian cedar, yom-hom, entre otros (Withmore y Hartshorn 1969, Webb, Reddell y Grundon 2001). Este tipo de cedro produce una madera aromática muy atractiva, valiosa, de excelente calidad, resistente a las termitas y hongos, liviana, rojiza, durable, fácil de trabajar y sin problemas de secado. Se utiliza para muebles, instrumentos musicales y contrachapados, tablilla, construcción liviana, interiores y carpintería

2. Escogencia del sitio C. odorata es muy abundante en terrenos de bajura y pies de monte del bosque húmedo, siendo reemplazado por el cedro de tierra fría o cedro rosado (C. montana) y C. lilloi, en los cerros y lomas entre 1800 y 2900 m de altura, con precipitaciones medias de 2000 mm (Cantillo 1992), o el cedro dulce (C. tonduzii), también conocido como ukur en lengua indígena cabécar, bribrí y guatuso, rum-kra en lengua brunca y rru-rruga en lengua Térraba, el cual prospera entre 1200 y 3200 m de altura, con precipitaciones entre 1000 y 2700 (Arnáez et al. 1992). La especie C. tonduzii prefiere sustratos de textura franco arenosa, ya que se ha encontrado que el crecimiento radical de hasta 5 cm antes del repique no se ve favorecido por texturas arcillosas en el sustrato (Arnáez et al. 1992). El cedro es un árbol nativo del Neotrópico que aparece como individuos esparcidos en bosques húmedos y estacionales mixtos, semi-siempre-verdes o semi-desiduos,

212 dominados por otras especies en las zonas de vida Subtropical y Tropical. La especie prefiere suelos bien drenados y aireados de fertilidad alta. En Argentina y en los países caribeños, a menudo se lo encuentra en forma natural sobre suelos arcillosos bien drenados, pero no exclusivamente, de origen calcáreo; también se lo encuentra en Costa Rica sobre suelos ácidos bien aireados derivados de rocas volcánicas desde 0 hasta 1200 msnm (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992). En Colombia, se considera que su ámbito natural de crecimiento ocurre en los bh-T, bmh-T, bh-T/bmh-T y bmh-T/bp-T, con temperaturas entre 24-30ºC, 0-1000 msnm, precipitación 2000-8000 mm y humedad relativa 60-100% (Guevara 1988). Tolera períodos secos prolongados pero no prospera bien en áreas con más de 3000 mm de precipitación o en sitios encharcados. Estudios realizados en Costa Rica, muestran que la especie crece hasta 5 veces más rápido cuando se planta en sistemas mixtos que como monocultivo, lo que se atribuye a una reducción del ataque de H. grandella y a una baja densidad de individuos por parcela (Piotto et al. 2004).

3. Requerimientos nutricionales De acuerdo con Guevara (1988), la mayoría de los estudios realizados con C. odorata coinciden en cuanto a los requerimientos edáficos de la especie y se señalan las siguientes características: fértiles ( pH 5.0-6.1, MO 2-6 %, P > 4 ppm, Al < 1 ppm, Ca > 5, Mg > 2, K 0.12-0.65, Na < 0.2, CIC > 15 cmol 100g-1 suelo), profundos, bien drenados, aireados, con buena disponibilidad de elementos mayores y bases intercambiables, características que promueven su crecimiento rápido y por ende mayor resistencia al ataque de insectos (barrenador). Castaing (1982) menciona que debido a lo superficial del sistema radical, el crecimiento de C. odorata se afecta de manera negativa principalmente por condiciones físicas del suelo limitantes, entre ellas: no tolera condiciones de anegamiento, se desarrolla bien en regiones con una estación seca definida o en terrenos elevados con buen drenaje natural en regiones de alta precipitación pluvial, coloniza más abundantemente suelos arcillosos que arenosos, es abundante en suelos profundos y porosos derivados de materiales calcáreos y se ve favorecida en su crecimiento por los cuidados que se le dan a los cultivos cuando se siembra en sistemas agroforestales. Castaing (1982) encontró en 1 de 3 sitios estudiados, que aumentos en la densidad aparente del suelo afectaron negativamente la altura total, el diámetro de altura de pecho, el área basal y el volumen de C. odorata y que al efectuar los análisis de regresión, la densidad aparente y la porosidad total permiten explicar el 68 y el 76 % de la variación del DAP y la altura total, respectivamente, debido al efecto que tienen sobre la aireación (rodales A vs. B) y el movimiento del aire y el agua en el suelo, efecto de compactación (Rodales B vs. C del Cuadro 1). El mismo autor menciona que la especie es decidua, por lo que una vez al año deposita grandes cantidades de hojas sobre el suelo (Castaing 1982).

213

Cuadro 1. Características dasométricas de plantaciones de C. odorata de 15 años en función de la densidad aparente y la porosidad total del suelo (adaptado de Castaing 1982). Variable Densidad aparente Porosidad total Área basal Diámetro Altura total Volumen total

Unidades g cm-3 % m2 ha-1 cm m m3 ha-1

Rodal B 0.98-1.08 58.20-60.22 11.71 35.2 21.80 107.22

A 0.96-1.12 60.12-60.52 12.25 39.5 19.40 113.51

C 1.18-1.34 50.37-54.26 2.02 17.3 13.00 11.07

4. Niveles de deficiencia foliar En pocos estudios se mencionan los valores de concentración foliar (Zech y Dechsel 1992) y más aún en pecíolos (Webb et al. 2000) de C. odorata (Cuadro 2). En general, la mayor parte de la información disponible sobre concentración foliar de esta especie, proviene de muestras tomadas del tercer par de hojuelas verdes en la segunda hoja compuesta, completamente desarrolladas y del tercio superior de la copa del árbol (Brunck 1987). Webb et al. (2000) encontraron que a nivel de predicción de respuesta a la aplicación de elementos al suelo, los pecíolos son más adecuados, pues muestran la cantidad absorbida en función de la aplicada que el tejido foliar, el cual por efecto de crecimiento (dilución) a menudo no muestra la razón de la respuesta en crecimiento. Cuadro 2. Concentración de nutrimentos en la hoja y pecíolos de C. odorata en Australia (Webb et al. 2000) y niveles en hojas, según Zech y Dreshsel (1992). Elemento

Unidades

N P K Ca Mg S Fe Mn Zn Cu B Al Na

(%) (%) (%) (%) (%) (%) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1)

Tejido analizado Hojas Pecíolos 3.50 1.23 2.03 1.23 0.27 0.42 70 24 28.1 11.3 37.3 66 862

2.25 0.76 0.18 0.13 33 10 45.5 13.6 19.8 24 1166

Deficiencia 1.42

nd 22 2

Niveles en hojas Bajo Intermedio 3.07 0.10 0.23 0.92 2.44 1.27-1.79 0.24-0.28 nd nd 148 25 nd 14-17 6 27 148

Alto

nd 393

562

5. Síntomas de deficiencia foliar Esta sección se basa en la descripción de los síntomas de deficiencia foliar desarrollados a nivel de invernadero para C. odorata por Webb, Reddell y Grundon (2001), utilizando la técnica del elemento faltante, trabajo que se recomienda leer para ampliar los ejemplos y discusión sobre el tema (Figura 1).

214

Figura 1. Síntomas de deficiencias de algunos nutrimentos en C. odorata (tomado de Webb, Reddell y Grundon 2001).

Nutrimento

Síntomas Árbol de color verde, con un crecimiento normal.

COMPLETO

N

P

K

Los síntomas se notan como una reducción rápida del crecimiento y un desarrollo de tallos delgados y débiles. Ocurren primero en las hojas jóvenes, en las cuales se desarrolla una clorosis verde pálida a amarillenta, mientras que las hojas viejas permanecen de color verde brillante. Cuando la deficiencia es más severa las hojas viejas se tornan color verde pálido. Las hojas nuevas pueden mostrar menos clorosis que las viejas, sin que esta sea pareja entre todas las hojuelas ya que generalmente las hojas terminales son más cloróticas que las que están cerca del tallo. Aparte de la merma en crecimiento en plántulas deficientes en P, no se pueden distinguir otros efectos que diagnostiquen la deficiencia del elemento a menos que esta sea muy severa. Cuando la carencia es prolongada, el tallo de las plántulas pierde verdor y si la deficiencia es extrema, pueden desarrollar algún grado de necrosis, caída y enrollamiento de las hojas. Si se conoce el historial del vivero y se presenta un retardo en el crecimiento no atribuible a otras posibles causas, podría sospecharse de la deficiencia de P. Las plántulas de C. odorata crecen menos y los tallos son delgados y débiles. La carencia de K afecta las hojas viejas más que a las jóvenes y el primer síntoma visible de la deficiencia es una clorosis ligera en la parte media de la lámina de las hojas viejas, seguida de una clorosis marginal en las hojas jóvenes recientemente maduradas, la cual rápidamente se convierte en una clorosis intervenal fuerte. A pesar de que las hojuelas desarrollan una clorosis severa, su base se mantiene verde y cuando se hace más severa sus puntas se necrosan. En estos casos, las hojas jóvenes comienzan a mostrar clorosis y algunas hojas viejas presentan pequeños y distintivos puntos necróticos en la parte media de las hojuelas.

Foto

215

Ca

Mg

S

Fe

Las raíces son pequeñas y delgadas y se detiene el crecimiento de las raíces laterales lo que le da al sistema radical una apariencia reducida en tamaño. La carencia de Ca se nota primero en las hojuelas, las cuales se retuercen o toman una forma de cuchara. En las hojas viejas se desarrolla una clorosis amarillenta en las puntas, la cual rápidamente muere y adquiere un color pardo desteñido, por lo que el área clorótica es normalmente muy angosta (similar a la que ocurre con la deficiencia de K). En algunas hojas, las hojuelas terminales se blanquean y mueren rápidamente dando la apariencia de que están flácidas. Los primeros síntomas se notan como una clorosis amarillenta que comienza como intervenal en las hojas jóvenes y que se hace más severa conforme estas envejecen. En las hojas viejas, aparecen puntos pequeños y de color pardo los cuales tienden a crecer en forma difusa y a formar áreas necrosadas; posteriormente estos parches necróticos se blanquean y se juntan para formar áreas de mayor tamaño y de color blanco en el área intervenal de las hojas. Al principio, los síntomas más característicos son el color amarillo pálido de las hojas jóvenes mientras que las hojas viejas permanecen de color verde. La clorosis amarillenta es uniforme en la hoja y sus venas aunque puede variar a lo largo de la hoja o de las hojuelas, lo que hace difícil diferenciar esta deficiencia de la de N y S, aunque en el caso de N la deficiencia suele presentar primero en las hojas viejas. Cuando la deficiencia se hace más severa, las hojas viejas se hacen más cloróticas y se desarrolla una necrosis en las puntas de las hojuelas. Los síntomas de la deficiencia de Fe se observan rápidamente sin que inicialmente se note una disminución de su crecimiento. Cuando la carencia se hace más severa, el crecimiento de los tallos se reduce y estos se tornan delgados y débiles. La carencia de Fe se nota más en las hojas viejas las cuales adquieren una clorosis amarillenta desteñida uniforme en toda la hoja, incluyendo las venas, diferente a lo que se describe como deficiencia de Fe en otras especies.

216

B

Mn

Tox.Mn

Mo

Tox. Al

La deficiencia de B tiene varias formas de expresarse; al inicio las plántulas detienen su crecimiento y presentan un enanismo y entrenudos cortos. Luego ocurre la muerte de las hojuelas terminales y la abscisión de las hojas emergentes. En pocos casos, pueden presentarse hojas viejas lobuladas, cloróticas y con pequeñas áreas necróticas blanquecinas. En algunas hojas se puede presentar un acorchado pardo cerca de la nervadura central de las hojuelas. Los síntomas de la deficiencia de Mn son más severos en las hojas jóvenes que en las viejas, de manera que toda la planta adquiere una coloración amarillenta pálida, más visible en las hojas jóvenes. En las hojuelas, la clorosis es más localizada que generalizada y en las hojas jóvenes las hojuelas pueden adquirir una forma anormal, hasta que la clorosis forma parches necróticos de color pardo. El género Cedrela parece ser extremadamente susceptible a la toxicidad de Mn. Las plántulas en solución nutritiva alta en Mn detienen su crecimiento y a menudo mueren rápidamente. Las plántulas menos susceptibles desarrollan una clorosis amarillo fuerte en todas sus hojas, la cual a menudo se presenta entre las venas pero eventualmente cubre toda la hoja. También se presentan mancas pardas en el tejido clorótico de toda la hoja, las cuales se notan hasta la muerte de la misma. La deficiencia causa una reducción en su crecimiento y una clorosis de coloración verde pálido a amarillo pálido más evidente en el crecimiento nuevo aunque la plántula como un todo se muestra como ligeramente clorótica. Conforme la deficiencia progresa, se desarrolla una clorosis amarillo pálida en la sección basal de las hojuelas jóvenes y también se notan pequeños puntos pardos en la lámina. Cuando la deficiencia es muy severa las venas tienen una coloración ligeramente más verdosa que la de los tejidos circundantes. Cuando se presenta la toxicidad de Al, las plántulas crecen menos y los tallos se hacen delgados. Toda la plántula adquiere una coloración amarillo pálido en particular entre las venas de las hojas jóvenes.

217

6. Fertilización en vivero Cedrela odorata tiene un bajo porcentaje de germinación y en vivero se logra el valor mayor utilizando arena como medio (Mena, Castillo y Cob 2000). Paniagua (2004) realizó un ensayo de invernadero con plántulas de la especie C. odorata, utilizando bolsas plásticas con un Fluventic Dystropepts ácido y bajo en P disponible al que se le adicionó 0, 0.5, 1.0 y 2.0 t CaCO3 ha-1 con una base de N y P y por aparate también se comparó la adición de 0, 140, 280 y 560 kg P2O5 ha-1. Como resultado de la adición de cal el pH aumentó de 4.4 a 5.1, el contenido de Ca intercambiable de 1.4 a 4.6 cmol L-1), la acidez disminuyó de 2.75 a 0.50 cmol L-1 y con la adición de P aumentó su contenido disponible de 3,4 a 9.8 µg ml-1 (extraído con Olsen mod.). Debido a los cambios en el suelo, las plántulas de C. odorata presentaron un incremento positivo y significativo en altura, en diámetro y biomasa aérea y radical cuando se adicionó cal y significativo y positivo solo a la adición de 560 kg P2O5 ha-1 (Cuadro 3). En general, la aplicación de cal al sustrato de crecimiento causó un mejor efecto sobre las variables de crecimiento de las plántulas que la adición de P y el único cambio positivo observado a nivel foliar fue el incremento de la concentración de Ca de 1.1 a 2.5 %. Cuadro 3. Efecto de la aplicación de cal y fósforo sobre la altura, el diámetro y el peso seco de la biomasa aérea y radical de plántulas de C. odorata en vivero (tomado de Paniagua 2004). Altura (cm) 8.38 b 13.56 a 14.08 a 13.09 a 10.38 b 11.26 b 12.72 b

Tratamiento Testigo 0.5 CaCO3 ha-1 1.0 CaCO3 ha-1 2.0 CaCO3 ha-1 140 kg P2O5 ha-1 280 kg P2O5 ha-1 560 kg P2O5 ha-1

Diámetro (cm) 0.35 b 0.52 a 0.58 a 0.58 a 0.45 b 0.47 b 0.50 a

Biom. aérea 0.50 b 1.18 a 1.39 a 0.91 b 0.66 b 0.87 b 1.26 a

Peso seco (g) Raíz 0.21 b 0.66 b 0.79 a 0.52 b 0.50 b 0.61 b 0.83 a

Total 0.62 b 1.84 b 2.18 a 1.43 b 1.16 b 1.48 b 2.09 a

En viveros de Colombia, Cantillo (1992) encontró, que la especie C. montana registró un aumento en altura con la adición de 30 kg N ha-1 y de 30 kg P ha-1 y niveles de K entre 0 y 15 kg ha-1; el incremento en diámetro respondió de manera similar al N y al P, verificándose una deficiencia de K en los testigos y un exceso del elemento al nivel de 15 kg K ha-1 (Cuadro 4). Cuadro 4. Efecto de la fertilización con N, P y K en viveros sobre la altura y el diámetro (valores promedio de cada interacción específica) de C. montana (tomado de Cantillo 1992). Tratamiento*

N0

N1

N2

N0 N1 N2 Altura de la plántula (cm) P0 6.33 10.00 8.91 K0 7.48 10.33 10.25 P1 6.70 8.37 11.16 K1 6.25 10.10 10.25 P2 5.73 9.99 10.31 K2 5.03 7.95 8.53 Diámetro de la plántula (cm) P0 0.332 0.503 0.501 K0 0.365 0.597 0.749 P1 0.341 0.510 0.722 K1 0.336 0.602 0.723 P2 0.279 0.657 0.733 K2 0.250 0.472 0.526 * 0 =0 kg ha-1; 1 = 15 kg ha-1; 2 = 30 kg ha-1.

P0

P1

P2

K0 K1 K2

8.87 8.73 7.65

9.13 9.53 7.57

10.06 9.69 6.28

K0 K1 K2

0.489 0.468 0.378

0.573 0.566 0.434

0.608 0.625 0.435

218

7. Fertilización al trasplante La respuesta a la fertilización de C. odorata puede verse afectada por el daño causado por el insecto Hypsipyla grandella, el cual no solo ataca los ápices de crecimiento, por lo que reduce la tasa de crecimiento en altura, sino que causa que los árboles tiendan a cumular más carbohidratos en el sistema radical y a producir nuevos brotes (Haggar y Ewel 1994; Rodgers et al. 1995). Con el fin de observar durante 4 años el efecto de la fertilización sobre el crecimiento de la especie y observar su efecto en la recuperación al ataque del insecto, se aplicó 6 tratamientos de fertilizante (15-15-15 (50 g) + urea (50 g), 15-15-15 (100 g) + urea (50 g), 15-15-15 (50 g), 15-15-15 (100), urea (50 g), testigo); el autor no encontró repuesta a la adición de los fertilizantes, aunque observó el mejor crecimiento de la especie en Colombia, por lo que recomiendan la aplicación del mismo al momento del trasplante (Guevara 1988). En un experimento sobre Tropeptic Haplorthoxs de Australia, Webb et al. (2000) encontraron que C. odorata mostró incrementos marcados y significativos (P < 0.10) en altura y volumen como respuesta a la adición de niveles crecientes de P al suelo (0, 60, 150, y 300 g P por árbol), durante el período entre 9 y 38 meses de aplicado el elemento como superfosfato triple (Figura 2). En el trabajo, se encontró que el mayor volumen se obtiene con la adición de 75 g P por árbol, obteniéndose incrementos de volumen del 167 %. Los autores encontraron que la adición de P al suelo no elevó los contenidos de P en las hojas (efecto de dilución), pero si lo hicieron aumentar cuatro veces la concentración en los pecíolos, necesitándose valores de 0.30 % P en los pecíolos para obtener el 90 % del crecimiento máximo.

Altura (cm)

23 16

9

Meses después aplicado

38 31

P adicionado (g por árbol) Figura 2. Efecto de la adición de P sobre la altura de C. odorata (tomado de Webb et al. 2000).

219

12. Nutrición y Fertilización de Coníferas: Pinus spp., Cupressus spp. Alfredo Alvarado, Jaime Raigosa y Jessica Oviedo

Resumen Las coníferas requieren una cantidad de nutrimentos menor a la que necesitan otras especies forestales tropicales de uso comercial. En el capítulo se discuten aspectos generales sobre nutrición y fertilización de P. caribaea, P. oocarpa, P. patula, P. elliottii, P. tadea y C. lusitanica, así como la información disponible sobre el tema para coníferas tropicales y subtropicales. Se incluye información proveniente de Brasil, Colombia y Centro América, con alguna otra generada en otras partes del mundo tropical.

A. Aspectos Generales 1. Introducción En este capítulo, se discute lo pertinente a la nutrición y fertilización de los géneros Pinus y Cupressus, de importancia en sistemas de producción comercial de madera, pulpa y de conservación de suelos de ladera en regiones tropicales y subtropicales. Según de Carvalho et al. (1983), los pinos pueden agruparse según las condiciones climáticas donde prosperan, en tropicales (P. caribaea, P. oocarpa y P. kesiya) y subtropicales (P. elliottii, P. taeda, P. patula). Solamente en Centroamérica (Perry 1991), existen alrededor de 21 especies del género Pinus, seis de las cuales han concentrado los principales esfuerzos de investigación: P. ayacahuite (Pinabete, Acalocote), P. montezumae (Pino, Ocote, Montezuma), P. pseudostrobus (Pino Blanco, Ocote), P. oocarpa (Pino Prieto, Pino Colorado, Ocote Chino), P. tecunumanni y P. caribaea var. hondurensis (Pino Honduras, Pino Caribe). La mayoría de estas especies tienen una gran capacidad de tolerar las quemas y los suelos ácidos, así como de resistir ambientes fríos, suelos de fertilidad baja, drenaje marginal y poca profundidad efectiva. Aún en malas condiciones edáficas y climáticas de Brasil y Colombia, los pinos pueden llegar a producir hasta 35 m3 ha-1 año-1 y el P. tecunumanni hasta 45 m3 ha-1 año-1 (Poggiani et al. 1983). Los árboles del género Pinus varían mucho en altura y diámetro, según la especie; se encuentran especies de alrededor de 3 m de altura y otras que alcanzan 50 m o más. El tronco es más o menos cilíndrico y la corteza de las especies varía de lisa a áspera, presentando un color generalmente cenizo oscuro (Carvalho et al. 1983). Los bosques de pino se relacionan con características típicas de la podsolización, proceso de formación de suelos además asociado con una precipitación pluvial alta y materiales parentales de textura gruesa (Urrego 1996).

220

2. Escogencia del sitio Davey (1990) considera que en general, para el crecimiento satisfactorio de coníferas se necesita al menos una concentración mínima de nutrimentos disponibles en el suelo (Cuadro 1). En adición, Carlson (2001) al resumir los resultados de 71 ensayos de fertilización al momento de la plantación de P. patula, P. elliotii, P. taeda y P. caribaea, menciona que en suelos de África del Sur y Swazilandia, más del 80 % de los ensayos mostraron respuesta significativa a la adición de 20 g de P y que la respuesta al elemento del 67 % de los ensayos no se mantuvo cuando los árboles alcanzaron los 9 años de edad (efecto residual), lo que obliga a realizar una o más aplicaciones de este elemento hasta alcanzar dicha edad. Cuadro 1. Concentración mínima de nutrimento en el suelo requerida para el crecimiento apropiado de coníferas (tomado de Davey 1990). Cantidad kg ha-1 ppm 8 4 80 40 200 100 40 20 10 5

Elemento P K Ca Mg Mn

Los estudios sobre fertilización de coníferas en Andisoles de Colombia a partir de 1971, comprueban la enorme respuesta que estas especies tienen a la aplicación de P > B > N, elementos que permiten aumentar el crecimiento de los árboles y el volumen de madera producido. En el caso del B, su deficiencia se reconoce porque los árboles de pino y ciprés presentan una apariencia achaparrada y porque su aplicación reduce la bifurcación y la incidencia del secamiento terminal (Ladrach 1980b). La demanda promedio de nutrimentos de algunas coníferas en regiones tropicales se incluye en el Cuadro 2, valores 2 a 3 más bajos que los encontrados en Eucalyptus grandis, especie que produce 2.19 veces más materia seca (Carvalho et al. 1983). Cuadro 2. Demanda promedio de nutrimentos de algunas coníferas (tomado de Ladrach 1980b). Especie P. caribaea P. patula C. lusitanica

Edad años 6 30 30

Suelo Ultisol Andisol Andisol

N

P

33 145 102

6 13 10

K g por árbol 8 78 74

Ca

Mg

13 109 177

4 32 16

No solo la cantidad de nutrimentos es determinante en la escogencia del sitio para plantar pinos, ya que el orden de suelo y su régimen de humedad generan diferente respuesta (Rojas 1984). En México, la utilización de especies del género Pinus en suelos volcánicos y suelos residuales, muestra un mejor desarrollo en comparación con suelos calcáreos donde se presentan altas tazas de mortalidad. En suelos residuales y volcánicos se observa una merma en la sobrevivencia de los árboles cuando el pino se planta en regiones secas, mientras que en suelos calcáreos esta variable disminuye poco, sea que se plante en regimenes secos o húmedos (Cuadro 3).

221 Cuadro 3. Porcentaje de sobrevivencia de tres especies de Pinus en tres tipos de suelo, en condiciones normales de humedad y sequía de México (tomado de Rojas 1984).

Especie P. patula P. oocarpa P. pseudostrobus Promedio

Residual Sequía Normal 12 25 10 25 8 21 10 24

Tipo de suelo Volcánico Sequía Normal 15 21 16 25 9 23 13 23

Calcáreo Sequía Normal 3 7 13 10 22 22 13 13

Promedio 14 16 18 16

3. Requerimientos nutricionales El contenido de nutrimentos de los diferentes tejidos del árbol (hojas, ramas, ramitas, madera, etc.) es muy diferente y no se ve mayormente afectado por la edad de la plantación (Egunjobi y Bada 1979; Waterloo 1994). Las concentraciones de N, P y K siguen el orden madera, ramas muertas < ramitas muertas < ramas vivas, corteza < agujas muertas, ramitas vivas < agujas vivas, mientras que las concentraciones de Ca y Mg tienen un patrón diferente en el orden madera, corteza < ramas muertas, ramas vivas < ramitas muertas, ramitas vivas < agujas vivas < agujas muertas. La mayor variación en concentración de nutrimentos entre tejidos se presenta en los casos del P y K. La concentración foliar de nutrimentos también varía según la posición de donde se tomen las muestras dentro de la copa del árbol. Las mayores concentraciones de N, P, K y Zn se encuentran en los tejidos nuevos en la parte más alta de la copa y las menores en las agujas muertas, indicando la translocación de estos nutrimentos desde las agujas senescentes hacia los tejidos vivos antes de su abscisión. Por el contrario, las concentraciones de Ca, Mg, B y Mn disminuyeron con la altura de la copa (tejidos más viejos) y alcanzaron los valores más altos en el tejido muerto, donde tienden a acumularse.

4. Absorción de nutrimentos La tasa de acumulación de nutrimentos en una plantación forestal depende de la tasa de producción de biomasa, del estado de desarrollo de la plantación, la disponibilidad de nutrimentos en el suelo y la especie forestal en consideración. Debido a lo largo del período de rotación de la plantación, normalmente no es posible monitorear una plantación desde el período de inicio hasta su cosecha, por lo que, en forma alternativa, se utilizan series de tiempo falsas (árboles de plantaciones de diferente edad), en las cuales los factores ambientales de cada plantación estudiada son similares, en particular el tipo de suelo, procurando que los sitios de estudio incluyan los períodos de acumulación de biomasa y nutrimentos más importantes, entre otros, los períodos juvenil, intermedio y de madurez de la plantación. Lo anteriormente mencionado es cierto, siempre y cuando no se presenten situaciones que afecten negativamente la distribución de los diferentes componentes de la biomasa en la plantación o el bosque, como puede ocurrir cuando se presenten incendios forestales o huracanes (Waterloo 1994). Como la concentración de nutrimentos entre los tejidos del árbol es grande, su patrón de acumulación difiere de la acumulación de los mismos en la biomasa. De esta manera, la mayor acumulación de nutrimentos ocurre en la parte más joven de la corona de los

222 árboles durante los primeros años de la rotación. Una vez que se cierra el dosel, la demanda por nutrimentos disminuye, ya que se requiere absorberlos mayormente para la producción de madera (Bruijinzeel 1983, Miller 1984; Gholz et al. 1985). A pesar de que la biomasa foliar representa tan solo el 15% del total de la biomasa, los nutrimentos asociados a esta fracción representan el 48 % del P y el 59% del Ca, mientras que la madera cosechada representa el 70% de la biomasa total y tan solo contiene el 37 % del P y el 20 % del Ca (Waterloo 1994), por lo que la extracción y reposición posterior de estos nutrimentos al ecosistema en este tipo de plantaciones es poca. Castro et al. (1980), mencionados por Carvalho et al. (1983), estudiando la distribución de biomasa de P. oocarpa con diferentes edades, observaron las siguientes proporciones: 14% copa, 13% corteza y 73% el tronco y los nutrimentos corresponden 37% la copa, 15% corteza y 45% al tronco. Waterloo (1994) documenta que la acumulación de macronutrimentos aumenta con la edad de la plantación, alcanzándose el máximo de acumulación entre los 6 y 8 años de edad, lo que coincide con el desarrollo de la copa (Cuadro 4). Cuadro 4. Contenido de nutrimentos en varias plantaciones de P. caribaea en varias regiones tropicales (tomado de Waterloo 1994).

Lugar

Fuji Brasil Nigeria Puerto Rico

Elevación Edad (m) (años) 116 50 90 50 50 230 230 220 580

6 11 15 6 9.5 6 10 4 18.5

Contenido de nutrimentos en la plantación (kg ha-1peso seco) N P K Ca Mg 149 18 87 81 37 206 30 86 114 67 235 23 133 165 53 197 33 46 78 25 673 51 218 392 136 221 10 126 98 40 374 18 258 187 74 342 12 36 1359 22 441

5. Reciclaje de nutrimentos La absorción de cualquier nutrimento, no solo depende de su disponibilidad inmediata en el suelo, sino que también de otros factores edáficos como el pH del suelo, la presencia de otros elementos y complejos que puedan interactuar con el nutrimento en consideración, el contenido de humedad, la estructura, la presencia de hongos y la distribución de raíces (todos en el mismo sitio), así como a diferencias en otras condiciones ambientales como la temperatura y la precipitación (variación estacional y entre sitios). Puggini (1981), mencionado por (Carvalho et al. 1983), cita que la exportación de nutrimentos totales en Pinus por kg de madera producida es de 3.5 g kg-1 a los 8 años y de 3.0 g kg-1 a los 14 años, hecho considerado como una desventaja de las rotaciones cortas ya que implica una mayor extracción de nutrimentos del ecosistema, como es el caso de las industrias de pulpa y papel, que normalmente tienen ciclos cortos y constantes de producción. En el Cuadro 5, se observa un aumento de C y P y una disminución de K, Ca y Mg en los suelos bajo plantaciones de Pinus, lo que causa un aumento en la cantidad relativa de Al del suelo (Rocha et al. 1978, mencionado por Carvalho et al. 1983).

223

Cuadro 5. Variación del contenido de nutrimentos en suelos sin y con Pinus en Brasil (Rocha et al. 1978, mencionado por Carvalho et al. 1983).

Parámetro pH C% PO4-3 mg 100g-1

Profundidad del suelo (cm) 0-10 10-20 Sin cobertura Con Pinus Sin cobertura Con Pinus 5.50 5.30 5.50 5.10 0.54 0.78 0.54 0.32 0.03

0.05

0.03

0.04

-1

K cmol L

0.17

0.10

0.10

0.06

Ca cmol L-1

1.90

1.57

1.10

0.99

-1

0.56

0.30

0.40

0.22

-1

0.50

0.80

1.20

1.26

-1

3.04

3.98

3.04

3.96

Mg cmol L Al cmol L H cmol L

El horizonte orgánico en una plantación de P. caribaea de 20 años, contiene 24.5 t ha-1 C, 2.6 t ha-1 N, 1.4 kg ha-1 P y 2.6 kg ha-1 S, valores más altos que los encontrados en la sabana natural adyacente (1.2 t ha-1 C, 23 kg ha-1 N, 1.2 kg ha-1 P, 2.3 kg ha-1 S) en Oxisoles de Brasil. Sin embargo dentro del suelo no se encuentran diferencias significativas en la concentración de los elementos mencionados, aunque a profundidades de 1.2 a 2 m los contenidos de C, N y S orgánico son mayores bajo cobertura de Pinus que de sabana natural, fenómeno asociado a la descomposición de las raíces del pino (Lilienfein et al. 2001).

6. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar del género Pinus, se recomienda tomar agujas jóvenes, sanas, totalmente desarrolladas del tercer o cuarto grupo de verticilos del ápice terminal, de las ramas laterales superiores en árboles que no estén fructificando (Brunck 1987). Para el muestreo foliar se deben tomar la acículas de árboles verdes y en época de poco crecimiento, de partes completamente iluminadas de la corona. La muestra debe consistir de 15 árboles del mismo tamaño en lo posible codominantes (Baule y Fricker, 1970, mencionados por Carvalho et al. 1983). Las acículas deben colocarse en bolsas de papel, con su debida identificación y la descripción del sitio. El diagnóstico de los niveles adecuados de concentración foliar en P. caribaea puede hacerse con base en los valores desarrollados por Bevege y Humphreys (1978, citado por Watwerloo 1994) en Australia. El nivel crítico de un elemento en la planta, depende de que los demás nutrimentos hayan sido proporcionados en forma adecuada, ya que la deficiencia de otro elemento puede alterar el nivel crítico del primero y varían en el follaje según su edad y con la procedencia del material genético. Para algunos autores, también debe considerarse la época de recolección de la muestra foliar; ya que como, por ejemplo en plantaciones de 6 años de edad en P. radiata en Chile, se encontró que para el caso de Ca, Zn, Fe, Mn y K la época de recolección es importante, para el N P, Mg y Na tiene una importancia moderada y para el Cu no parece tener mayor influencia (Vidal et al. 1983). A los 30-60 días después de la polinización se incrementa el contenido de macronutrimentos, efecto más acentuado para el P, K y Mg; alrededor de los 90 días de la polinización, cuando se produce una

224 reducción importante su contenido foliar. Este descenso es menos prolongado para el Ca y Mg, los cuales aumentan posteriormente su concentración hasta alcanzar los valores máximos al final del ciclo. A los 90 días luego de la polinización ocurre un rápido crecimiento vegetativo, lo que puede causar en descenso del contenido mineral (dilución) de Ca y Mg al final del ciclo es una consecuencia del envejecimiento de las acículas. En el caso de los micronutrimentos el Fe, Mn y Zn, los niveles más bajos ocurren a los 42 días después de la polinización, con un aumento gradual a medida que avanza el período de crecimiento. Sin embargo, el Zn mostró una estacionalidad muy variable comparada con los otros microelementos. Además se manifestó una correlación positiva y significativa entre el Zn y el Fe, como también entre Fe y Mg y el Zn y Ca. En resumen según Vidal et al. (1983), se puede establecer dos fases de estabilización de niveles de elementos, la primera de 15-42 días después de la polinización y la segunda 70-112 días luego de la polinización; en el primer período permanecen estables los macronutrimentos, además del Cu y Na, en tanto en el segundo se produce una estabilidad de los micronutrimentos y del Ca y K.

7. Síntomas de deficiencia foliar Empleando cultivos hidropónicos, Hernández. y Lombardo (1987) describen los niveles foliares y los síntomas de deficiencia asociados a los mismos en acículas de P. caribaea var. hondurensis (Cuadro 6 y Figura 1). Debe recordarse que estos síntomas son ciertos para plántulas bajo condiciones de invernadero de la especie mencionada y por tanto no deben utilizarse para condiciones de plantaciones ya establecidas. Cuadro 6. Concentración de nutrimentos en acículas de P. caribaea var. hondurensis en solución nutritiva y a nivel de invernadero (tomado de Hernández y Lombardo 1987). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Mn (ppm) Fe (ppm) B (ppm)

Concentración en acículas en solución nutritiva Sin el elemento Con el elemento 0.53 1.80 0.05 0.29 0.12 0.80 0.08 0.45 0.03 0.35 0.01 0.14 23 145 21 74 11 36

Figura 1. Síntomas de deficiencia nutricional en plántulas de P. caribaea var hondurensis a nivel de invernadero (tomado de Hernández y Lombardo 1987).

225

Nutrimento

N

P

K

Síntomas

La deficiencia de nitrógeno en P. caribaea, se caracteriza por un amarillamiento simultáneo y generalizado en toda la planta. La clorosis se observan en las acículas simples, extendiéndose luego a los fascículos. Las acículas inferiores presentan una coloración que varía de rojo tenue a intenso y las superiores con desecamiento apical. Las plantas son raquíticas y achaparradas.

La deficiencia de fósforo en P. caribaea se presenta como amarillamiento tenue de las acículas de la parte inferior del tallo, que pueden disponerse en forma de mosaico o extenderse homogéneamente, luego, las acículas adquieren coloraciones violáceas, grisáceas hasta alcanzar una coloración morada. A medida que continúa el crecimiento de la planta, la coloración progresa apicalmente afectando las acículas situadas en las partes superiores. Así mismo, un considerable número de las acículas de la parte inferior y media se vuelven rojizas y se secan manteniendo esa coloración. El tallo adquiere también una coloración roja a morada. Se observan defectos en el despliegue de las acículas en fascículo, presentándose los fascículos enrollados y semejando la cabeza de un ave

La deficiencia de potasio en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas situadas en la parte inferior de la planta muestran un amarillamiento hacia el ápice, el cual se torna posteriormente rojizo. La clorosis puede progresar hasta cubrir la mitad distal de las acículas, permaneciendo la región basal de color verde. A medida que progresa la deficiencia, la clorosis se extiende hacia las acículas más jóvenes. Los síntomas agudos de esta deficiencia se caracterizan por un mosaico necrótico en las acículas que rodean el meristemo apical del tallo principal, formando una roseta de acículas con pérdida de la dominancia apical.

Foto

226

Ca

Mg

S

La deficiencia de Ca en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas presentan un color verde pálido, poseen áreas necróticas en la parte apical, subapical, basal o intermedia, de extensión variable que está asociada a exudación de resina. Algunas veces el ápice de la acícula se dobla en forma de gancho. Los fascículos de las acículas se pueden enrollar apicalmente, asimismo las acículas jóvenes se pueden retorcer sobre su eje longitudinal, semejando un tirabuzón. En fases avanzadas la deficiencia de calcio provoca la muerte de los meristemos apicales del tallo principal y de las ramas laterales.

La deficiencia de magnesio en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas basales presentan un color amarillo intenso, que inicialmente ocupa la zona apical de la acícula, progresando hacia la parte basal, ocupándola homogéneamente. Al progresar la deficiencia, la clorosis se extiende hacia las acículas más jóvenes, tanto simples como en fascículo, hasta que en un estado avanzado todas las acículas de la planta presentan un amarillamiento intenso. Las acículas situadas en la parte media y superior del tallo, presentan bandas marrón rojizas, que luego se tornan necróticas.

En P. caribaea la deficiencia de S se caracteriza por un amarillamiento generalizado y uniforme de todas las acículas, aunque cuando se forman las acículas en fascículos, éstas pueden presentar una clorosis más acentuada que el resto. En numerosas acículas basales de la planta, se presenta un amarillamiento, cerca del punto de inserción de éstas al tallo, que luego se torna rosado, más tarde la anomalía termina por ocupar toda la acícula, que toma un color rosado. Cuando los síntomas son más agudos, los tallos en las partes terminales adquieren una coloración que varía de crema a rosado claro.

227

Fe

La deficiencia de Fe en P. caribaea, se caracteriza porque las acículas terminales presentan una clorosis acentuada, que se torna de un amarillo pálido, mientras que las acículas basales permanecen verdes. Las zonas más jóvenes del tallo muestran un color crema claro que se puede tornar blanquecino. Se observa en algunas acículas necrosis apical. Las plantas muestran raquitismo y en la fase más avanzada, se afecta todo el desarrollo de la planta.

Las plantas con deficiencias presentaron una forma arbustiva, muerte regresiva del meristemo apical, rebrote de las yemas laterales, que permanecían enanas sin alcanzar un buen desarrollo, muriendo posteriormente. Las acículas presentaron clorosis que se iniciaba en las puntas, extendiéndose hacia la base.

B

Mn

Zn

La deficiencia de B en P. caribaea, se caracteriza por la presencia de bandas necróticas en las acículas. Las acículas en fascículo se reducen. Se evidencia la exudación de resina en diferentes partes de la planta. El meristemo apical toma la forma de un bulbo, siguiendo la muerte regresiva que se acentúa al transcurrir el tiempo. El crecimiento en longitud de las plantas cesa, presentándose un aspecto achaparrado.

La deficiencia de Mn se caracteriza porque las acículas terminales y en fascículo presentan una clorosis ligera. Las acículas situadas cerca del meristemo apical muestran un mosaico necrótico progresivo, con una coloración que varía de crema a gris. En un estado avanzado de deficiencia se desecan las acículas de la mitad de la planta hacia arriba, esta necrosis puede comenzar de la parte media de la acícula, avanzando luego en ambas direcciones. Las plantas deficientes en Mn se marchitan y tienen aspecto raquítico.

Los primeros síntomas de deficiencia de Zn observados en el campo son la hoja pequeña y en roseta de los árboles frutales, lo que resulta en la reducción en tamaño de las hojas y de la longitud de los entrenudos. El pino de Monterrey de Australia presenta un síntoma bien definido de esta deficiencia, la que consiste en el tope aplastado.

228

8. Fertilización en vivero La fertilización en vivero puede calcularse en base a los análisis de suelos y foliares, lo que permite fortalecer la evidencia de deficiencias de nutrimentos a un cierto costo (Carvalho et al. 1983). Se han realizado ensayos de fertilización en vivero empleando bolsas de plástico con una mezcla base de peat moss (55%), vermiculita (37%) y perlita (8%) como sustrato, utilizando solución nutritiva. En estos estudios, las semillas se recolectan y someten a un proceso de selección, desinfección con cloro y agua al 10% durante 30 minutos, se enjuagan con agua potable y se colocan en una cubeta de imbibición por 24 horas; posteriormente se plantan en bolsas de polietileno durante varios días dependiendo de la especie. El fertilizante de liberación lenta Micro Max (1 kg m-3 y Osmocote (3.5 kg m-3), se aplican en forma foliar tres veces a la semana (De León González, s.f.).

9. Fertilización de mantenimiento de la plantación Los pinos responden menos a la fertilización que los eucaliptos, aunque pueden mostrar incrementos del 20% cuando se fertilizan en suelos pobres, sobre todo cuando se adicionan P, K, Ca y Mg en suelos de Brasil; en algunos casos, la aplicación de N puede ser perjudicial en el crecimiento y desarrollo de los árboles ya que resulta en una reducción y compresión de las traqueídas y fibrotraqueidas (Hagg 1983). La adición de P y K tiene efectos positivos en el crecimiento y la concentración de la celulosa (Malvolta et al. 1966, mencionado por Ferreira et al. 2001).

10. Acidificación y encalado del suelo en plantaciones de coníferas Frases como “sembrar pinos acidifica y esteriliza el suelo ó los pinos acaban con los suelos por cuanto producen acidificación, lo que impide el desarrollo de cualquier otro tipo de vegetación” surgen en Europa cuando se compara las características de suelos en bosques sin coníferas contra suelos plantados con coníferas, en vez de comparar el suelo antes y después de plantar este tipo de especies arbóreas (Urrego 1996). Debe recordarse que el proceso de podsolización, que efectivamente conlleva a la formación de suelos ácidos, no ocurre exclusivamente bajo vegetación de coníferas en suelos arenoso cuarcíticos y en climas de alta precipitación pluvial, sino que es el resultado de una serie amplia de factores bióticos y abióticos de formación de suelos. De acuerdo con Ladrach (2005), “la creencia de que las coníferas acidifican los suelos parece estar basada en la historia de Europa Occidental en donde durante los siglos 15, 16 y 17 los bosques naturales fueron eliminados casi en su totalidad para obtener leña, madera para la construcción o fueron talados para convertirlos en zonas agrícolas. Durante los siglos 17 y 18, viendo que los bosques desaparecían y junto con ellos sus beneficios como la caza, la madera para la construcción y para leña se comenzó a plantar coníferas (abetos, alerce y pinos) mezclados con robles y hayas, Los campesinos comúnmente iban a las plantaciones a recoger las ramas caídas para leña y la hojarasca de acículas de las coníferas como paja para los animales. Después de muchas décadas de esta práctica de eliminación de hojarasca y sus nutrimentos, los investigadores del siglo 20 encontraron que los suelos debajo de las coníferas estaban empobrecidos y que el pH era inferior al encontrado en los suelos de los bosques adyacentes”. El mismo autor menciona que bajo condiciones de suelos ácidos y básicos,

229 tanto en Borneo como en México y Centro América, se encuentran pinos creciendo de la misma manera y adaptados a las condiciones ambientales, sin que tienda a cambiarse las propiedades de los suelos, sino más bien adaptándose a las mismas. Lilienfein et al. (2000) mencionan que la sustitución de vegetación de Cerrado por P. caribaea Morelet en Oxisoles de Brasil no permite observar cambios en la fase sólida del suelo, aunque las concentraciones de metales en la solución del suelo bajo pino indican que con este tipo de cobertura se lavan más elementos, lo que pude conducir eventualmente a la acidificación del suelo. En general, en varios artículos se mencionan incrementos en la acidez de los suelos reforestados con coníferas, aunque en la mayoría de los casos, las reducciones de pH fueron temporales y los valores de acidez regresaron sus niveles previos poco tiempo después de ser establecida la segunda rotación (Urrego 1996). En Nueva Zelanda, donde las plantaciones de P. radiata se ha establecido desde los comienzos de siglo en suelos cuyo pH fluctúa entre 4.8 y 5.5, se ha determinado, después de 40 a 60 años (dos a tres rotaciones) y cuando éstos han sido inferiores a 4.0 que la especie es capaz de aumentar estos valores, atenuando la acidez existente (Hill, 1984, mencionado por Urrego 1996). En Chile P. radiata crecen en suelo de pH entre 4.2 y 5.8, sin que después de tres rotaciones se haya detectado incrementos en la acidez o disminuciones en la productividad (Urrego 1996). En latosoles ácidos e infértiles, profundos, arenosos y bien drenados de acuerdo con Fernández y Moraes 1976, mencionados por Carvalho et al. (1983), señalan que la aplicación de 6 t cal ha-1 a plantaciones de P. caribaea var bahamensis causa un efecto significativo en el crecimiento de los árboles entre el segundo y noveno año de la plantación, mientras que cantidades mayores de cal causaron un efecto negativo. Simües et al. 1970, mencionado por Carvalho et al. (1983), indica que dosis de 3 t ha-1 de cal tuvieron un efecto significativo sobre el crecimiento de los árboles, tanto en ausencia como en presencia de la aplicación de fósforo.

11. Nutrición, fertilización y asociaciones micorrízicas La presencia de ectomicorrizas en plantaciones de pino, puede traer ventajas como una mayor tolerancia a enfermedades y a exceso de metales pesados. La colonización de las micorrizas es muy sensible a los cambios del suelo y debe hacerse cuando se introduce el pino a un sitio nuevo, o cuando el suelo por alguna razón no tiene micorrizas nativas (Carlson 1994). En Costa Rica (Vega 1964) y Brasil (Carvalho et al. 1983)., cuando se introdujeron los pinos, estos presentaban un crecimiento muy pobre, se tornaban cloróticos con síntomas de deficiencia de P y posteriormente morían, lo que obligó a introducir las micorrizas El efecto de las micorrizas en las diferentes especies de pino es mayor cuando se plantan en suelos pobres que cuando se utilizan sitios de fertilidad moderada a alta; sin embargo, este efecto no siempre es así (Tomazello y Krügner 1980, mencionado por Carvalho et al. (1983). Richards y Wilson (1963) y Fowells y Graus (1959) mencionado por da Costa et al. (1972), mostraron que en plantaciones de P. caribaea y de P. taeda, se reducía la presencia de micorrizas conforme se aumentaba la adición de nitrato al suelo, debido a que la aplicación de altas dosis de N inhiben la formación de la micorriza y disminuyen la absorción del P aplicado.

230

12. Pérdida de nutrimentos por erosión del suelo Existen varios factores que hacen de las coníferas una especie idónea para la conservación de suelos. En suelos erodados, compactados, pobres en materia orgánica y nutrimentos, las confieras pueden crecer a ritmos tales, en pocos años después de plantadas ya controlan la erosión proporcionando cobertura y materia orgánica, reduciendo la escorrentía y mejorando la infiltración. De hecho, los bosques naturales de coníferas en Centro América, se encuentran en suelos de montaña, pedregosos, poco profundos e infértiles, donde otras especies forestales no prosperan económicamente.

13. Efecto del abono sobre la calidad de la madera Santos et al. 1967, mencionado por Carvalho et al. (1983), encontraron un aumento no significativo de la concentración de N, P y K sobre el grosor de las paredes de las traqueídas (TRAQ) de P. elliottii. En ese sentido, se evidenció una reducción en la compresión y densidad de las TRAQ y fibrotraqueidas (FTRAQ) cuando se elevó el nivel de N; mientras que se observó un aumento en la compresión de los TRAQ y FTRAQ con la adición de P y K y un incremento en el grosor de las TRAQ y una disminución de la densidad de las FTRAQ con la adición de K. Resultados semejantes encontraron Malavolta et al, 1968, mencionado por Carvalho et al. 1983, es decir, que altos niveles de N causan una merma en la compresión de los elementos fibrosos y la densidad de las células, efectos que para el K y el P no fueron bien definidos; el S provocó un aumento en el contenido de celulosa. Simües, 1981, mencionado por (Carvalho et al. 1983) presenta datos de un ensayo de fertilización mineral de una plantación de P. oocarpa de 8 años y afirma que las condiciones locales no causaron una respuesta a los tratamientos con NPK más Ca y Mg y tampoco un efecto significativo en la variación de la densidad de la madera.

B. Nutrición y Fertilización por Especie 1. Pinus caribaea Introducción: Esta especie se emplea en planes de reforestación debido a su plasticidad ecológica, adaptabilidad a condiciones adversas, fácil manejo y crecimiento rápido. Como conífera, habita en suelos poco fértiles, aunque las plantaciones establecidas en sitios muy degradados y marginales no presentan los rendimientos que corresponden al potencial de la especie (Herrero et al. 2004). Calidad de sitio: En diferentes regiones del trópico americano se ha correlacionado la incidencia de variables ambientales sobre el índice de sitio de P. caribaea, incluyendo las características físicas y químicas de los suelos (Isolán 1972; Tobar 1976; Ortega 1986; Vázquez 1987; Vázquez y Ugalde 1994). En general, se considera que la productividad de esta especie disminuye conforme aumenta la altura de la plantación sobre el nivel del mar (Vásquez 1987; Vásquez y Ugalde 1994) y algunas propiedades físicas del suelo, como el mal drenaje, nivel freático cercano a la superficie, densidad aparente alta, o poca profundidad efectiva (< 80 cm) pueden limitar su crecimiento (Isolán 1972; Ortega 1986; Vásquez 1987; Zamora 1986). Marquéz et al. 1994

231 mencionan que texturas gruesas, son la causa de la baja retención de humedad del suelo, lo que aunado a la escasa precipitación pluvial, desencadenan la muerte súbita en plantaciones de pino en Monagas, Venezuela. Desde el punto de vista nutricional, el crecimiento de P. caribaea se ve afectado positivamente por niveles adecuados de Cu (Ortega 1986, Vázquez 1987) y valores de pH neutros (Vázquez 1987). Además en Costa Rica se observó una correlación positiva entre el aumento en la altura de los árboles y los contenidos de Ca y Mg en el suelo (Zamora 1986). En Oxisoles y Ultisoles de Venezuela las variables que más se asociaron positivamente con el índice de sitio fueron el porcentaje de arena (A) y la conductividad eléctrica (B) del horizonte B y en forma negativa, el contenido de N en el horizonte A (C), de acuerdo a la ecuación IS = 9.056 + 0.106A + 0.852B – 52.737C (Tobar 1976). Reciclaje de nutrimentos: Waterloo (1994), trabajando en Mollisoles y Oxisoles del Pacífico Polinesio, indica que los requerimientos nutricionales de P. caribaea son mayores antes del cierre del dosel de la plantación, reduciéndose marcadamente entre los 6 y 11 años. Lo anterior se atribuye a la liberación de nutrimentos, producto de la muerte del sotobosque que ocurre al cerrarse el dosel (especialmente K), así como al reciclaje de nutrimentos proveniente de la adición de hojarasca (5-9 t ha-1 año-1) que puede aportar cantidades significativas de Ca, Mg y B. Más del 70% de los residuos de P. caribaea se descomponen sobre el suelo entre los 18 y 20 meses, liberándose el 60% del K en los primeros 3 meses y menos del 50% del N, Ca, P y Mg hasta los 18 meses después por lo que estos elementos tienden a acumularse en el suelo Niveles de deficiencia foliar: Los niveles foliares de deficiencia, marginales y adecuados para la especie, fueron definidos por Boarmann et al. (1997) y se incluyen en el Cuadro 7. Cuadro 7. Valores tentativos para interpretar niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de P. caribaea (adaptado de Boardmann et al. 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Cu (ppm) Zn (ppm) B (ppm)

Deficiente <0.80 <0.06 <0.3

Marginal 0.9

Adecuado 1.29 0.17

0.03

0.089

<10

7.3 21-55 33

<0.11 <0.80 <2.0 4-5

Con el fin de determinar el efecto de algunas variables edáficas sobre la incidencia del efecto conocido como “rabo de zorro” en P. caribaea (crecimiento dominante del meristemo apical), Liegel (1981) realizó un estudio en Ultisoles de Puerto Rico. El autor encontró que la mayoría de los nutrimentos en el suelo se encontraban sobre el nivel crítico requerido por la especie, mientras que el contenido de B se redujo durante la estación seca y parece asociarse con este tipo de daño. Al establecerse regresiones entre los contenidos de los elementos y el incremento medio anual en altura, se encontró que las concentraciones de Al, B, Ca, Mn y P son las que mejor predecían el comportamiento de esta variable.

232

Absorción de nutrimentos: La cantidad de nutrimentos inmovilizados en diferentes compartimentos de la biomasa y del mantillo en plantaciones de P. caribaea en Brasil y Nigeria puede observarse en el Cuadro 8. De acuerdo con Waterloo (1994), la extracción de nutrimentos de P. caribaea en plantaciones de Fiji fue del orden de 235 N, 30.5 P, 132.6 K, 102.6 Ca, 66.7 Mg, 1.6 Zn, 14.4 Mn y 0.30 B kg ha-1; en general, el máximo de absorción de los elementos Mg y P se alcanza al año 11, mientras que el de N, K, Ca no se logra aún al año 16 (Figura 2). Para la misma especie, Graff (1982) menciona que la extracción de 200 t ha-1 (71 % del total) de madera como pulpa para papel en Surinam puede remover 576 kg N (6 %), 36 kg P (22 %), 506 kg K (30 %), 1218 kg Ca (37 %) y 99 kg Mg (24 %). Fertilización en vivero: La adición de 4 aplicaciones de fertilizante foliar al 1% de 10 macro y micro nutrimentos con intervalos de un mes en plántulas de P. caribaea en dos tipos de suelo (rojos y derivados de pizarras), aumentó el peso de las plántulas y duplicó el Mg foliar, efecto que es más notorio en los suelos derivados de pizarras. En suelos ácidos, franco arcillosos y poco profundos de Pinar del Río, Cuba, la adición de 1 g por plántula de 8-10-10 después de germinada la semilla favoreció el desarrollo de los arbolitos (Herrero et al. 1985). Si la especie se introduce a un sitio nuevo, debe inocularse con micorrizas, para lograr su prendimiento y un mejor crecimiento (Vega 1964). Fertilización en etapa de crecimiento rápido: En suelos ácidos, franco arcillosos y poco profundos de Pinar del Río, Cuba, Herrero et al. (1985) recomiendan la adición de 50 kg ha-1de N, de P y de K durante los primeros 4 años de crecimiento de la plantación, lo que redunda en incrementos significativos y económicos en volumen de madera (Cuadro 9). Cuadro 8. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa y del mantillo asociados a plantaciones de P. caribaea en regiones tropicales (adaptado de Salas 1987). Edad plantación (años) 6 años, Brasil

6 años, Nigeria

10 años, Nigeria

Componente

Peso seco

N

P

K

Ca

Mg

50 3 19 6 33 17 40 8 22 7 126 71 32 61 23 65 4 39 296

6 2 16 1 17 6 14 3 9 4 62 36 8 23 6 27

-1

Hojas Ramas Tronco Corteza Hojas Ramas Tronco Corteza Raíces Mantillo Total Hojas Ramas Tronco Corteza Raíces Ramas muertas Mantillo Total

7200 5100 46800 6900 9836 8287 35958 7893 15600 3700 81274 20233 16752 76488 20951 34149 2704 19710 190990

87 11 84 15 92 26 83 20 39 18 279 126 52 138 59 82 7 89 598

10 2 19 2 4 2 4 1 2 12 6 2 8 2 7 2 27

(kg ha ) 13 2 30 1 71 12 36 6 31 9 137 152 30 61 15 68 2 47 375

14 116

233

Cuadro 9. Efecto de la aplicación de fertilizante sobre el crecimiento de P. caribaea var. caribaea por cuatro años consecutivos en suelos ácidos de Pinar del Río, Cuba (tomado de Herrero et al. 1985). Tratamiento N0P0Ko N50P50K50 N100P100K100

Urea 0 109 218

Superfosfato g por planta 0 109 218

KCl 0 83 166

Altura m 6.4 9.8 9.6

DAP cm 13.4 16.6 17.7

V

Incr. V m3 ha-1

55.2 115.3 128.3

60.2 73.1

Loaiza (1967), observó que en suelos de baja fertilidad en Turrialba, Costa Rica, la adición de 30 g por árbol del fertilizante 14-14-14 cada 15 días después del trasplante en plantaciones de P. caribaea var. hondurensis, alcanzaron un crecimiento promedio acumulado en altura fue de 52 cm con fertilización y 42 cm sin fertilizante en seis meses (ganancia neta de 7%). De manera similar, en Colombia, Kane (1992) observó que en suelos ácidos, infértiles y bien drenados, con eliminación de malezas con herbicidas, la aplicación de 80 g por árbol de 12-24-12 a los dos meses después del transplante, causó un volumen tres veces mayor y un aumento en altura, en comparación con otras parcelas a las que no se les fertilizó, a los 20 meses después de la aplicación; sin embargo, la fertilización en franjas con 90 g de N por árbol en forma de urea causó mortalidad. En Colombia, si los suelos son de muy baja fertilidad, además se recomienda la adición de 40 g de cal dolomítica y 5 g de bórax por árbol (4.2 kg ha-1) a la siembra o inmediatamente después de la misma. El efecto de la adición de P a esta especie en suelos ácidos, también fue estudiado por Kane y Vale (1994). En este caso, a los dos meses después de la siembra, se aplicó y se incorporó con rastra el P en una franja de 1 m de ancho; 20 meses después se encontró que la adición de superfosfato a razón de 50 kg ha-1 duplicó el volumen de madera (1.78 m3 ha-1), mientras que el testigo solo alcanzó un volumen de 0.92 m3 ha-1). Cuando el tratamiento consistió en adicionar la roca fosfórica a razón de 50 kg ha-1 el volumen fue de 1.33 m3 ha-1 (45% superior al testigo). La aplicación de P causó una baja concentración foliar de K, lo que sugiere la necesidad de aplicar K con el P.

234 Madera

250

Corteza

Ramas

Hojas

Total

Incremento

100% 75%

%N absorbido

N absorbido (kg/ha)

% Total 200 150 100 50

50% 24% 25%

0 11 Edad (años)

Madera

35

Corteza

Ramas

16

Hojas

7 Total

11 Edad (años)

16

Incremento

100%

% Total

30 25

75%

%P absorbido

P absorbido (kg/ha)

13%

0% 7

20 15 10

60%

50%

40%

25%

5 0

0% 7

11 Edad (años)

Madera

140

Corteza

16

Ramas

Hojas

7

11 Edad (años)

Total

16

Incremento

100%

% Total

120 75%

%K absorbido

100 80 60 40

11 Edad (años)

Madera

180 160

Corteza

Ramas

0%

16

7

Hojas

Total

11 Edad (años)

16

Incremento

100%

% Total %Ca absorbido

140 120 100 80 60 40 20 0

75% 49% 50% 31% 20%

25% 0%

7

80

11 Edad (años) Madera

Corteza

Ramas

7

16 Hojas

Total

11 Edad (años)

16

Incremento

100%

% Total

70 60

%Mg absorbido

Mg absorbido (kg/ha)

35%

25%

0 7

66%

50%

20

Ca absorbido (kg/ha)

K absorbido (kg/ha)

63%

50 40 30 20

75% 55% 45%

50% 25%

10 0

0% 7

11 Edad (años)

16

7

11 Edad (años)

Figura 2. Absorción de nutrimentos en plantaciones de P. caribaea de 7, 11 y 16 años de edad en Fiji (adaptado de Waterloo 1994).

16

235

Fertilización de mantenimiento en plantaciones: En suelos ácidos (pH H2O 4.2), franco arcillosos y poco profundos de Pinar del Río, Cuba, Herero et al. (2004) mencionan que la especie responde favorablemente a la aplicación de P, aunque los mejores rendimientos se obtienen con la adición de fórmulas con N, P y K. En un experimento a largo plazo en el que se adicionó al trasplante niveles crecientes de la fórmula fertilizante 8-10-10, en forma continua (años seguidos) y alterna (uno si otro no) por 5 años y se estimaron las variables dasométricas a edades de 6, 8, 15 y 33 años de plantación se encuentra que hubo una respuesta significativa a la fertilización, con un máximo de respuesta a los 15 años de edad el cual se atenúa hacia los 33 años por falta de raleo. En términos económicos, las dosis más altas permitieron obtener mayores volúmenes de madera mientras que la dosis mínima es insostenible (Cuadro 10). La adición de fertilizantes no causó diferencias significativas sobre la altura de los árboles a los 6 años, sin embargo dos años después se presentó un incremento significativo en su altura con la aplicación de 800 g NPK por árbol, lo que indica que la absorción de nutrimentos en los primeros años de crecimiento es lenta. A cualquier edad, la mejor respuesta en diámetro ocurre con la adición de 1000 g de NPK, ya sean la aplicación de forma continua o alterna. La constancia de los incrementos (promedios anuales del volumen) con la aplicación 800 g en forma alterna y la de 1000 g de las dos maneras, indica que la competencia limitó el aumento de los rendimientos acorde con la mejoría del sitio, lo que implica una disminución del turno de tala. En plantaciones de P. caribaea var. hondurensis en la Yeguada, Panamá en latosoles muy degradado y con serios problemas de erosión, se demostró que una dosis de fertilizante 15-15-15 (57 g por árbol) más elementos menores (28 g por árbol) y boro (14 g por árbol) aumenta un 40% la sobre vivencia y un 244 % crecimiento de los árboles hasta el cuarto año. El diámetro responde más que la altura a la fertilización fosfatada; el mejor volumen (45 m3 ha-1), se encontró con la adición de 340 g de roca fosfórica por árbol a los 8 años y 8 meses de evaluación (Dyson 1995). Lim y Sundralingman (1974) también encontraron en Malasia una respuesta significativa del pino caribeño de 6 años a la adición de P y más aún a la de NP, la cual se reflejó con mayor amplitud en términos de área basal que de altura dominante de los árboles 4 años después de aplicados los tratamientos (Cuadro 11). Resultados similares se encontraron cuando se aplicó tratamientos similares a plántulas de 10 meses y luego a los 19 meses de edad en el mismo sitio (Sundralingman y Ang 1974) P. caribaea también responde positivamente a la adición de P y cal en suelos ácidos. Simões et al. 1970, mencionados por Carvalho et al. (1983) mencionan una respuesta a la aplicación de 100 kg ha-1 de P2O5 y una menor respuesta para 20 kg ha-1 de K2O y el nitrógeno con aplicaciones 60 kg ha-1 y a 3 t cal por ha. Capitán et al. 1982, mencionados por Carvalho et al. (1983), observaron efectos semejantes en P. oocarpa, P. caribaea var bahamensis y P. caribaea var. hondurensis, adicionando P y dolomita, mientras que aplicaciones de N y K rezagaron el crecimiento; los mismos autores encontraron resultados positivos a la aplicación de NPK más dolomita después los 37 meses de la aplicación de los tratamientos, y de NPK, dolomita y micronutrimentos para P. caribaea var hondurensis.

236 Cuadro 10. Efecto de la aplicación de fertilizante en forma continua y alterna sobre el crecimiento de P. caribaea var. caribaea a los 6, 8, 15 y 33 años después de su adición en suelos ácidos de Pinar del Río, Cuba (tomado de Herero et al. 2004). Fertilizante 8-10-10* g por árbol kg ha-1 0 300 600C 600A 800C 800C 1000C 1000A

0 333 667C 667A 889C 889C 1111C 1111A

0 300 600C 600A 800C 800C 1000C 1000A

0 333 667C 667A 889C 889C 1111C 1111A

0 300 600C 600A 800C 800C 1000C 1000A

0 333 667C 667A 889C 889C 1111C 1111A

Edad de la plantación (años) 6 8 15 Altura árboles (m) 4.8 5.6b 11.0b 4.8 5.6b 10.7b 5.5 6.8ab 12.4a 5.4 6.6ab 12.8a 5.5 7.1ab 12.9a 5.3 6.8ab 13.0a 5.7 6.7ab 13.1a 5.1 6.6ab 12.9a Diámetro árboles (cm) 7.2b 8.7b 14.1b 7.9ab 8.6b 14.1b 8.6ab 10.1ab 15.9ab 8.4ab 10.0ab 16.4ab 8.9ab 10.3ab 16.9a 8.3ab 9.6ab 17.3a 9.2a 10.8a 17.4a 8.5ab 10.3ab 16.9a Volumen de madera (m3 ha-1) 79.8b 82.0b 125.3ab 144.6a 137.5a 143.0a 157.3a 145.9a

33 14.4a 13.2b 15.8ab 15.9ab 15.9ab 16.7a 17.8a 16.3ab 21.8 20.3 21.9 22.2 22.3 23.8 23.7 23.5 253.4ab 178.4b 276.7ab 293.8ab 258.7ab 311.0a 335.3a 305.2a

*

El fertilizante aplicado fue la fórmula 8-10-10, la letra C indica todos los años y la letra A en años alternos. Cuadro 11. Efecto de la adición de P, N y B en la altura y el área basal a los 4 años de la adición en plantaciones de P. caribaea var hondurensis en suelos ácidos de Malasia (adaptado de Lim y Sundralingman 1974).

Tratamiento (g por árbol) Testigo P (95 g) P (95 g) + N (78 g) P (95 g) + N (78 g) + B (11 g)

Incremento entre 1971 y 1974 Altura dominante (cm) Área basal (cm2) 88.4 a 17.6 a 182.9 b 36.5 b 185.9 b 55.6 c 192.0 b 55.6 c

2. Pinus oocarpa Calidad de sitio: Aunque esta especie crece en medios poco fértiles, tiende a dominar en las formaciones bosque seco y húmedo del piso montano bajo, con precipitaciones entre 800-2000 mm, temperatura media anual entre 15-22°C y una elevación entre 5002000 msnm. Bajo condiciones naturales se la encuentra en suelos tan variados como los lateríticos rojos, así como derivados de granito (arenosos) o calizas. Para lograr

237 rendimientos adecuados, la especie requiere de suelos de más 100 cm de profundidad, con poca pedregosidad y además una fertilidad media a alta (Valdés et al. 1994; Revolorio 1996). En plantaciones de P. oocarpa con edades entre 30 y 50 años en la Sierra de las Minas, Guatemala, se encontró que las principales variables edáficas y topográficas relacionadas con el crecimiento de los árboles (según el coeficiente de correlación respectivo) fueron las siguientes: la profundidad efectiva (72.2 %), la forma de la pendiente (67.7 %), la concentración de K disponible entre 0 y 10 cm de profundidad (57,6 %), la erosión sufrida (-54.2 %) y la pedregosidad superficial (-51.6 %). Los hallazgos de Stiff et al. (1991) igualmente demuestran que el crecimiento de esta especie es mayor en condiciones de piedemonte donde la disponibilidad de agua y nutrimentos es mayor, que en las cimas y las laderas donde los suelos son menos profundos y el viento afecta negativamente el desarrollo de los árboles. En apariencia, una disponibilidad media a alta de P, Ca y K favorece el buen desarrollo de la especie, aunque debe recordarse que estos elementos también tienen interacciones entre sí que pueden afectar la absorción de ellos en forma individual. Varios autores, citados por Poggiani et al. (1983), constataron a nivel de laboratorio y de campo, que P. oocarpa presenta buena resistencia a períodos secos, así como que esta especie tiende a mantener el suelo más húmedo que P. caribaea var. hondurensis durante la estación seca. Reciclaje de nutrimentos: En el Cuadro 12, se presenta la distribución de asimilados (biomasa) en los diferentes tejidos de P. oocarpa a diferentes edades y plantado a una densidad de 2 x 2; en las edades comparadas, se nota que la proporción de copa disminuye con la edad (15.6 a 12.8%), mientras que el del tronco aumenta del 84.4 al 87.2%. En total, P. oocarpa absorbe cantidades N > K > Ca > Mg > P exportándose 57.9 % de lo nutrimentos como biomasa de madera (Carvalho et al. 1983) Cuadro 12. Producción de biomasa (t ha-1 y %) en P. oocarpa a diferentes edades (tomado de Castro et al. 1980, mencionados por Poggiani et al. 1983). Componentes Acículas Ramas Copa Corteza Madera Tronco Total

8 años 5.9 5.7% 10.1 9.9% 16.0 15.6% 15.5 15.2% 70.6 69.2% 86.0 84.4% 102.1 100%

14 años 5.3 4.2% 11.1 8.9% 16.4 13.1% 15.6 12.5% 92.9 74.4% 108.5 86.9% 124.9 100%

18 años 6.6 3.8% 15.4 9.0% 22.0 12.8% 19.2 11.2% 130.7 76.0% 150.0 87.2% 172.0 100%

La cantidad total de nutrimentos acumulada en los diferentes compartimientos de árboles de P. oocarpa de 8, 14 y 18 años, se incluyen en el Cuadro 13, notándose que en los árboles más jóvenes los valores de NPK en las acículas corresponden alrededor de un 30

238 a 40% del contenido total de los elementos dentro del árbol. El aumento de los nutrimentos no es directamente proporcional al incremento de la biomasa, pues la relación nutrimento/biomasa disminuye con el envejecimiento de la plantación; por ejemplo, a los 8 años para cada kg de materia seca hay 5.8 g de nutrimentos y disminuye a los 18 años donde es de 4.4 g por kg de materia seca (Castro el al. 1982, mencionados por Carvalho et al. 1983). Cuadro 13. Contenido de nutrimentos de los componentes arbóreos de P. oocarpa en diferentes edades (tomado de Castro et al. 1982, mencionados por Carvalho et al. 1983) Componentes Acículas

Ramas

Copa

Corteza

Madera

Tronco

Total

Edad 8 14 18 8 14 18 8 14 18 8 14 18 8 14 18 8 14 18 8 14 18

N 92.8 81.8 99.7 37.3 26.9 31.8 130.1 107.9 131.5 46.6 35.4 50.2 93.9 96.6 149.0 140.5 132.0 199.2 270.6 239.9 330.7

P 7.0 4.2 5.1 2.5 2.0 2.3 7.5 6.2 7.4 2.5 2.2 3.3 8.5 8.3 9.1 11.0 10.5 12.4 18.5 16.7 19.8

Elementos (kg ha-1) K Ca Mg 31.5 10.7 5.1 26.4 11.0 3.6 28.6 13.1 4.8 20.7 11.7 4.5 17.9 12.9 3.7 16.5 13.4 4.3 52.2 22.5 9.6 44.5 23.9 6.3 45.1 26.5 9.1 18.1 18.9 3.3 19.5 13.4 3.3 20.2 13.1 5.8 63.5 36.0 .2 67.8 66.0 15.8 80.3 83.6 22.3 81.6 54.9 15.3 87.1 79.4 19.1 106.5 96.7 28.1 133.8 77.4 24.9 131.6 103.3 25.4 151.6 123.2 37.2

Fe 1.4 1.6 1.2 0.7 0,6 1.0 2.1 2.2 2.2 1.1 1.2 1.3 1.7 1.3 1.6 2.8 2.5 2.9 4.9 4.7 5.1

Mn 1.3 1.2 1.5 1.0 1.2 1.5 2.3 2.4 3.0 0.5 0.5 0.9 3.9 6.0 8.6 4.4 6.5 9.5 6.7 8.9 12.5

Zn 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.1 0.2 0.4 0.2 0.1 0.4 0.4 0.5 0.5 0.8 0.6 0.9 1.2 0.8 1.3 1.4

Datos recopilados por Poggiana et al. (1983), no muestran una variación significativa en la cantidad de acículas depositadas sobre el suelo en las plantaciones de P. oocarpa de diferente edad (Cuadro 14). Probablemente este fenómeno se debe que, en relación a otros pinos, P. oocarpa es la especie que menos residuos deposita (Cannon 1983). Cuadro 14. Cantidad de acículas depositadas sobre el suelo en plantaciones de P. oocarpa de los 9 y 19 años de edad y sus respectivos contenidos nutricionales (tomado de Poggiana et al. 1983). Edad (años) 9 19

Acículas depositadas (t ha-1) 19.2 17.7

N 143.0 174.1

P 8.2 7.5

kg ha-1 K 19.6 11.5

Ca 37.4 32.3

Mg 9.8 8.0

Fertilización en vivero: En un estudio a nivel de vivero en el que se plantó el P. oocarpa sobre eras construidas en un Vertic Eutropepts, Peña (1979) encontró que la respuesta de la especie a la adición de 0 -130 – 260 kg ha-1 N y de 0 -175 – 350 kg ha-1 P2O5 , no fue significativa en ninguno de los parámetros evaluados a la adición de N, mientras que se presentó respuesta significativa cuadrática del crecimiento y lineal de la

239 concentración foliar del elemento a la adición de P, notándose un efecto sinergístico positivo de la interacción N-P en variables como peso seco de la biomasa aérea y la concentración de P en la raíz. Fertilización al trasplante: En Andisoles de Colombia, suelos de una elevada capacidad de retención de P, al comparar la aplicación de varias fuentes de fertilizante y de cal en P. oocarpa, Ladrach (1974, 1980b) encontró que 3 años después de la adición del fertilizante, ocurre una respuesta altamente significativa en volumen (181 %) y altura de los árboles a la adición de la primera dosis comparada (8 kg ha-1 P y 350 kg ha-1 Ca), dando mejores resultados la incorporación de los productos en la corona alrededor del árbol antes de la siembra, que su distribución sobre la superficie del mismo (Cuadro 15). Cannon (1981b) encontró que la aplicación de 5 g bórax por árbol, causó un incremento en altura del 81 %. Cuadro 15. Altura total de P. oocarpa y E. grandis en función de la aplicación de 10-30-10 y bórax en Andisoles de Colombia, un año después de la aplicación del fertilizante (tomado de Ladrach 1980b). Especie Pinus oocarpa

Eucalyptus grandis

Tipo y cantidad (g / árbol) de fertilizante aplicado 10-30-10 Bórax 0 0 50 5 100 5 0 0 50 5 100 5

Altura total de los árboles (m) 0.4 0.7 0.8 0.9 1.5 1.7

También en Andisoles, Medina (1974) observó un aumento significativo del crecimiento de P. oocarpa, con la adición de P al momento del trasplante. La respuesta se evaluó a los dos años luego de iniciada la aplicación. La mayor altura (2.1 m) se obtuvo con 300 kg ha-1de P2O5 en el momento del trasplante, mientras que con la misma dosis de fertilizante adicionado seis meses luego del trasplante la altura promedio fue de 1.7 m. Otras dosis de P al trasplante (100 y 200 kg ha-1) fueron mejores que la adición de P a los 6 meses.

3. Pinus patula Calidad de sitio: En Andisoles de Colombia, se acostumbra estimar la altura dominante de los árboles de P. patula a la edad de 15 años (IS15), lo que permite identificar cuatro clases de índice de sitio, a saber: Clase I > a 25 m, Clase II 22-25 m, Clase III 19-22 m y Clase IV < 19 m (Córdoba 1985). La especie es originaria de México y evolucionó al igual que el P. radiata en condiciones de pH entre 4.5 a 6.0 y se desarrolla bien a alturas sobre los 1000 msnm (Urrego 1996). Niveles de deficiencia foliar: Los niveles foliares de deficiencia, marginales y adecuados para la especie, fueron definidos por Boarmann et al. (1997) y se incluyen en el Cuadro 16).

240 Cuadro 16. Valores tentativos para interpretar niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de P. patula (adaptado de Boardmann et al. 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) Ca (%) Mg (%) Cu (ppm) Zn (ppm) Mn (ppm) Fe (ppm) B (ppm)

Deficiente

Marginal 0.09-0.13

Adecuado 1.04-2.11 0.16-0.22

0.13-0.36 0.19-0.50 0.04-0.12 1.2-3.6 11-35 210-1770 10-77 10-30

Fertilización en vivero: A pesar de que la aplicación de urea tiene poco efecto sobre el comportamiento de P. patula en viveros, la adición de 20 g m-2 de urea con 400 g m-2 de calfos permite obtener plántulas de tamaño óptimo en Andisoles de Colombia, sin necesidad de adicionar K; se recomienda aplicar el fertilizante en líneas (10-30-10 o roca fosfórica) y sembrar las plántulas inmediatamente sobre de las mismas (Vélez 1981). Bajo condiciones de invernadero, León y del Valle (1985) encontraron que P. patula plantado en Andisoles en Colombia no respondió en altura a la adición de 0, 50 y 100 kg ha-1 N ni de 0, 10 y 20 kg ha-1 K, aunque si lo hizo significativamente a la adición de 0, 60 y 120 kg ha-1 P; los autores tampoco encontraron respuesta a las interacciones NP, NK, PK y NPK. En el mismo trabajo, se menciona que los contenidos foliares de N entre 1.04 y 1.32 % fueron suficientes, los de P entre 0.09 y 0.13 % cercanos al nivel de deficiencia, mientras que los de K entre 0.19 y 0.36 % fueron deficientes (Figura 3). En todos los tratamientos donde no se aplicó P se evidenció la quemazón de las agujas basales, una fuerte disminución en el crecimiento, agujas pequeñas y casi nula formación de ramas, síntomas característicos de la deficiencia de este elemento. 25

Altura total del árbol (cm)

20

Variable pH MO, % CICE, cmol/l P, mg/l

Valor 4.9 20.8 3.0 2

15

10

5

0 101 201 001 102 202 100 002 200 000 011 212 121 010 122 021 222 012 110 210 111 020 221 112 211 220 022 120 Niveles de NPK aplicados

Figura 3. Crecimiento en altura total de P. patula en cada uno de los tratamientos comparados a nivel de vivero en Andisoles de Colombia. Nótese que los tratamientos sin P se encuentran por debajo del testigo (tomado de León y del Valle 1985)

241 La adición de 4 aplicaciones de fertilizante foliar al 1% de 10 macro y micro nutrimentos con intervalos de un mes en plántulas de P. patula en dos tipos de suelo (rojos y derivados de pizarra), aumentó el peso de las plántulas y se duplicó el contenido foliar de Zn, efecto más notorio en los suelos derivados de pizarras (Baari 1990). Reciclaje de nutrimentos: Lundgrenn (1978), mencionado por Poggiani et al. (1983), encontró en una plantación P. patula de 22 años (espaciamiento de 2.5 x 2.5) una producción de biomasa total de 560 t ha-1, de la cual las acículas representaban el 10% de la biomasa total. En Sur África, Dames et al. (2002), al estudiar el reciclaje de nutrimentos de P. patula de 42 años, evidenció que en el suelo y en los residuos sobre el suelo, existe una alta reserva de N (1442 kg ha-1) y el P (103 kg ha-1) y niveles de cationes bajos. Morris (1992) determinó la cantidad de nutrimentos del producto cosechado a los 17 años de edad, la cual contenía 551 kg ha-1de N, 73 kg ha-1de P, 383 kg ha-1 de K, 238 kg ha-1 de Ca y 88 kg ha-1 de Mg. La tasa anual de aumento dentro de la biomasa tiene el pico de los 6 a 8 años, cuando el incremento de la copa es máximo. La cantidad máxima de nutrimentos de P. patula se encuentra en el tronco, fracción que representa a la edad de 6 años el 36% de la biomasa total y a los 14 un 62 %. La extracción a la cosecha del tronco con la corteza a los 14 años de edad remueve 245 kg ha-1de N, 2 kg ha-1de P, 109 kg ha-1de K, 175 kg ha-1de Mg y 136 kg ha-1de Ca. El proceso de tala, además produce un total de residuos de 2555, 9209, 10562, 10827 y 11775 kg ha-1 anual en plantaciones de 6, 8, 10, 12 y 14 años respectivamente (Malhotra et al. 1987). Por su parte, Bhartari (1986), estimó la producción de materia seca y el reciclaje de nutrimentos en plantaciones de P. patula a los 4, 6, 8, 10, 12 y 14 años; de esta manera, él encontró que la cantidad de biomasa va de 31.12 a 125.97 t ha-1 y que en promedio, se deposita en el suelo el 49% de N, 23% de P, 35% de K, 39% de Ca y 46% de Mg absorbidos. Cabe entonces preguntarse si los aprovechamientos totales en ciclos cortos, sucesivos e intensivos, como los que utilizan las compañías productoras de pulpa y papel, son capaces de sostener la fertilidad natural o si el segundo y tercer turnos siguientes al primer aprovechamiento darán los rendimientos requeridos. Fertilización al trasplante: Mtui et al. (2005), encontraron en Ngwazi y Misiwasi, África, que la fertilización al trasplante con P y N en plántulas de un año en segunda rotación de P. patula, no tuvo efecto en el crecimiento, pero la adición de N disminuyó el porcentaje sobrevivencia de 96 a 89% en Ngwazi y la de P un incremento del diámetro y altura de las plantas en Misiwasi. Fertilización en etapa de crecimiento rápido: Trabajando en sitios Clase II (Industrias Forestales Doña María Ltda. 1985), realizaron varios estudios de campo para estudiar la respuesta a niveles y fuentes de fertilización de P. patula con P y B; los estudios se iniciaron en plantaciones de 2 años, se monitorearon por 4 años en los que se midió como variable dependiente la altura total de los árboles. De esta manera, se encontró que P. patula responde significativamente en altura a la adición de 50 kg P2O5 ha-1 y no a la adición de B ni a las interacciones P-B (Cuadro 17). Al comparar fuentes de P, se encontró respuesta al mismo nivel de P2O5 pero no a las diferentes fuentes comparadas (Cuadro 18) y al comparar fuentes y niveles de B no se encontró diferencias para ninguno de los tratamientos (Cuadro 19).

242 Sin embargo, en otras plantaciones del mismo país, Escobar, Ortiz y López (1999) encontraron respuesta a la adición de 50g de 10-30-10 + 10 g bórax por árbol, pero no a la adición de dolomita, gallinaza, sulfato de amonio, cal y urea combinados con roca fosfórica. León y López (1994) consideran que la adiciones de fertilizante a plantaciones de P. patula en Andisoles del bosque húmedo montano bajo de Colombia, son económicamente rentables permitiendo tasas internas de retorno superiores al 19.24 %; sin embargo, se desconoce si estas enmiendas serán suficientes para mantener la sostenibilidad de las rotaciones cortas e intensivas a largo plazo que requieren las industrias de pulpa y papel. Cuadro 17. Respuesta en altura total (m) de P. patula de seis años de edad, después de 4 años de la aplicación de niveles de P y B (tomado de Industrias Forestales Doña María Ltda. 1985). Niveles de P2O5 kg ha-1 g por árbol 0 0 50 25 100 50 150 75 Promedio

Niveles de B (kg ha-1 de bórax) 2 4 6 4.0 4.1 4.2 5.0 4.5 4.8 3.8 4.0 4.1 3.9 4.2 3.8 4.2 4.2 4.2

0 3.9 4.9 3.3 4.0 4.0

Promedio 4.0 4.8** 3.8 4.0

Cuadro 18. Respuesta en altura total (m) de P. patula de cuatro años de edad, después de 3 años de la aplicación de fuentes de P (tomado de Industrias Forestales Doña María Ltda. 1985). Niveles de P2O5 kg ha-1 g por árbol 0 50 100 150 Promedio

0 25 50 75

Roca fosfórica 3.7 4.1 4.3 4.4 4.1

Fuentes de fertilizante Esc. Thomas 15-38-10 3.9 4.5 4.5 4.5 4.4

4.2 4.9 4.3 4.9 4.6

Promedio 4.0 4.5** 4.4 4.6

Cuadro 19. Respuesta en altura total (m) de P. patula de cuatro años de edad, después de 3 años de la aplicación de niveles y fuentes de B (tomado de Industrias Forestales Doña María Ltda. 1985). Niveles de B kg ha-1 g por árbol 0 0 2 1 4 2 6 3 Promedio

Bórax 4.0 3.8 3.8 4.1 4.0

Fuentes de fertilizante Carborita 4.1 3.9 4.2 3.8 4.0

Promedio 4.1 3.8 4.0 4.0

Carlson y Soko (2000), observaron que la aplicación inmediatamente luego del trasplante de 25 g de P por planta tiene un efecto positivo en el crecimiento inmediato y de más largo plazo en el volumen de duramen del árbol y en ningún momento cambia la morfología y ramificación de los mismos. Carlson (2000) también realizó otro estudio en plantaciones de 8 años edad, ubicadas en suelos derivados de material parental cuarzítico y derivados de pizarra, con una densidad de 660 plantas por hectárea y con la aplicación de 150 kg ha-1 de N, 150 kg ha-1 de P, 150 kg ha-1 de K y 140 kg ha-1 de Ca; se encontró que en los suelos derivados de material parental cuarzítico no hubo respuesta a la

243 fertilización con ningún elemento, mientras en los suelos derivados de pizarra hubo respuesta a corto plazo e inmediata al N, la cual tiende a desaparecer a los tres años. En el caso del P la respuesta dura por 6 años, para el K se ha observado aún dos años después de la aplicación y siguió habiendo aumento significativo en el crecimiento a los 7 años. Correia et al. (1971), mencionados por Carvalho et al. (1983), observaron en Brasil, que después de 18-30 meses de aplicado el fertilizante, ocurre un efecto positivo en el crecimiento de plantaciones de P. patula en suelos de baja fertilidad; en este caso se aplicó 32 g de P2O5 en forma de superfosfato al hoyo. León y López (1994) encontraron que aplicaciones tardías de fertilizante en un suelo ácido, con saturación de Al alta, bajo contenido de P y Mg, valores medios de Ca y K y alta concentración de materia orgánica, con un índice de sitio de 21 m a una edad de 15 años en Colombia, no tienen un efecto significativo en el crecimiento de P. patula; los autores adicionaron 480 g de superfosfato, 120 g KCl y 20 g bórax en plantaciones de 4 años de edad, sin que se dieran efectos significativos a los 5.16 años. Sin embargo el promedio de las parcelas tratadas obtuvieron un volumen de 13 m3 ha-1 más que el testigo, el incremento corriente anual promedio aumentó de 27.5 a 30 m3 ha-1 año-1. Sing et al. 1986, estudiaron el efecto de aplicar NPK en plantaciones de 2 años de edad en Ooty, India y encontraron que los árboles de una altura menor a 2 m responden a 20 kg ha-1 de N y de 15 kg ha-1 de P2O5, mientras que árboles de más de 3 m responden solo al N. En este caso la interacción NP no produjo respuesta significativa, la interacción PK causó un efecto positivo en el crecimiento en los árboles menores a 2 m de altura y la interacción NK tuvo un efecto antagónico.

5. Pinus elliottii Calidad de sitio: Esta especie presenta el mejor crecimiento a 1800-2000 msnm (Chaturved y Dwivedi 1982) y en suelos con más 70 cm de profundidad (Van Goor 1965/66, mencionado por Carvalho et al.1983). Goor 1965, mencionado por Ferreira et al. (2001), destaca la alta correlación entre la calidad de sitio y las variables edáficas suma de bases, especialmente la cantidad de Ca + Mg, y el contenido de P total. Menegol 1991, mencionado por Ferreira et al. (2001), encontró que bajos tenores foliares de Mg y Zn se asocian a bajos crecimientos en altura en la región de Telémaco, Brasil y que los contenidos de N, Mg, Cu, K y Zn también correlacionan con la altura a los 15 años de edad en P. elliottii. Otros autores asocian el bajo crecimiento en altura del P. elliotii con los niveles foliares bajos de Mg y Zn (Menegol 1991, mencionado por Ferreira et al. 2001) y se considera que el especie no se adapta a los latosotes ácidos del trópico húmedo. Absorción y reciclaje de nutrimentos: En plantaciones maduras la relación nutrimento/biomasa disminuye con la edad (Carvalho et al. 1983). A los 8 años, la copa representa (15.6 % de materia seca de la plantación) con 48% de N, 41 % de P y un 39 % de K, mientras que a los 18 años la copa representa el 12.8% de biomasa con un contenido de N del 40 %, 37 % de P y un 30% de K. En el mismo lapso de tiempo la contribución de la corteza se reduce de un 15.2 % a 11.2 %. De acuerdo con Reissmann y Wisniewski 2000, mencionados por Ferreira et al. (2001), la cantidad de nutrimentos

244 absorbidos de N oscilan entre 210 a 436 kg ha-1, en P de 7 a 20 kg ha-1, en K entre 4 a 73 kg ha-1, de Ca entre 16 a 140 kg ha-1 y de Mg de 4 a 27 kg ha-1. Delitti 1982, mencionado por Poggiani et al. (1983) observó en los árboles de P. elliottii con 14 años de edad, un acúmulo de residuos de alrededor de 20 t ha-1 con un contenido medio de nutrimentos por hectárea de 177 kg de N, 5.4 kg de P, 8.7 de K, 69 kg de Ca y 10.1 kg de Mg. En el Cuadro 20, se incluye la cantidad de macronutrimentos extraídos de una plantación de P. elliotii según Mello et al.1960, mencionados por Carballo et al. (1983) en suelos ácidos del Brasil. Cuadro 20. Contenido de macronutrimentos en acículas de P. elliottii de 4 años de edad (tomado de Mello et al. 1960, mencionados por Carvalho et al. 1983). Elemento Unidades g Materia seca % N g % P g % K g % Ca g % Mg g

Hojas 586 1.23 7.20 0.08 0.47 0.35 2.05 0.21 1.23 0.12 0.70

Ramas 86 0.56 0.50 0.08 0.07 0.20 0.17 0.01 0.01 0.10 0.08

Tronco 651 0.42 2.70 0.06 0.39 0.19 1.23 0.13 0.84 0.12 0.78

Raíces 257 0.70 1.80 0.07 0.18 0.25 0.61 0.17 0.43 0.10 0.25

Total 1580 12.20 1.11 4.09 2.51 1.81

Niveles de deficiencia foliar: En el Cuadro 21, se incluyen los niveles de suficiencia de nutrimentos foliares según Carvalho et al. (1983). Cuadro 21. Limites de macronutrimentos en las acículas para Pinus elliottii en plantaciones de Brasil (tomado de Carvalho et al. 1983). Elemento N P K Ca Mg B Cu Fe Mn Zn

Unidades

%

mg kg-1

Niveles de suficiencia 1.06-1.79 0.07-0.14 0.22-1.15 0.13-0.50 0.05-0.17 4-28 3-7 42-468 71-739 15-75

Síntomas de deficiencia foliar: La siguiente descripción de síntomas de deficiencia foliar en P. elliottii (Cuadro 22), se resume para macronutrimentos de los trabajos de Malavolta et al. 1970 y para micronutrimentos de Lanuza 1966, ambos mencionados por Carvalho et al. (1983) . Fertilización en vivero: Simões et al. 1967, mencionados por Carvalho et al. (1983), encontraron que la aplicación de diversos elementos al sustrato de suelo arenoso causó un efecto significativo en el crecimiento de las plántulas con la adición de 150 mg kg-1 P2O5 como superfosfato y aplicaciones con pulverizadores de Zn en ausencia del N a los

245 30, 60 y 90 días de edad. Otros autores mencionan que la adición de N en solución nutritiva causa una respuesta lineal sobre el crecimiento de las plántulas en vivero (Malvolta, et al, 1970, mencionados por Carvalho et al. (1983). Fertilización de mantenimiento en plantaciones: Veiga (1961), mencionado por Carvalho et al. (1983), indica que la adición de cal acompañada de N, P, y residuos orgánicos mejora el crecimiento de los árboles de 2 años de edad. En cambio, Muniz et al. 1972 y Balloni et al. 1978, mencionados por Carvalho et al. (1983) en ensayos de fertilización de P. elliottii en un suelos ricos en materia orgánica, N total, pH 4.4, alta CIC, baja en saturación de bases y bajos en P de Brasil, encontraron que el crecimiento de los árboles se perjudicó con adiciones de N, mientras que la adición de P tuvo un efecto lineal sobre su crecimiento y la respuesta al K no fue significativa.

246 Cuadro 22. Descripción de síntomas de deficiencia foliar de nutrimentos en P. elliottii (tomado de Malavolta et al. 1970 para macronutrimentos y de Lanuza 1966 para micronutrimentos, ambos mencionados por Carvalho et al. 1983).

Elemento

N

P K

Ca

Mg

S

B

Mn

Mo

Síntomas de deficiencia foliar Se observa una reducción en el crecimiento, las acículas más viejas pierden el color verde y se vuelven amarillas, más tarde el color amarillo parece en las acículas más nuevas. Enseguida las acículas más viejas desarrollan una coloración parda en las puntas. Cuando la deficiencia está avanzada toda la acícula se ve “envejecida”. Los síntomas aparecen primero en las acículas primarias y después en las secundarias, con un leve amarillamiento en las puntas, seguido por un color marrón Las acículas más viejas presentan una coloración amarilla en las puntas, después tornan pardas y finalmente necróticas. Al inicio se observa un color amarillo en las acículas comenzando por la base, posteriormente la acícula interna se muestra verde amarillenta con las puntas pardas, pierde la turgencia y encurvamiento, seguido por un marchitamiento y caída. Muerte de la yema terminal. Decoloración de las acículas más intenso en las parte superior de la planta. En seguida aparece un color pardo rojizo que va de la punta hacia el medio de la acícula. Los síntomas más severos se encuentran cerca de las extremidades de las ramas. Aparece en las acículas más nuevas, generalmente de color verde pálido, en las hojas mas viejas muestran síntomas de secamiento. Las vainas de las acículas aparecen de coloración rosácea, particularmente en el caso de las más viejas. La acrecencia de B provoca una restricción de crecimiento de la planta. Las acículas primarias son más cortas y crecen próximas unas a las otras. Las raíces son más corta y más gruesa, con las puntas hinchadas y de color marrón. Muerte del meristemo apical. Algunas acículas primarias pueden doblarse. En caso contrario de una toxicidad presenta una clorosis con manchas necróticas en las acículas. Reducción en el crecimiento. Un marchitamiento que va de la parte de abajo hasta la cima. La deficiencia de Mn provoca manchas cloróticas en las acículas primarias superior que se pliegan, mostrando una gota de resina en el vértice del ángulo y marchito quedando la acícula doblada y la mancha clorótica camina para la base y después se torna marrón, el meristemo apical puede morir. La toxicidad muestra una ligera clorosis en la acículas primarias (semejante a la carencia de Fe) correspondientes a los brotes terminales y laterales, la clorosis se manifiesta después las demás acículas entran en necrosis. La deficiencia provoca que la acículas más cortas y más finas de color verde pálido

6. Pinus taeda Calidad de sitio: Chaturved y Dwivedi (1982), mencionan que el mejor crecimiento de la especie ocurre en alturas de 1800-2000 msnm siendo limitantes para su desarrollo los suelos derivados de areniscas y diabasas, aunque los árboles se ven más afectados en su

247 absorción de nutrimentos en suelos sobre areniscas (Loso Garicoits 1990, mencionado por Ferreira et al. 2001). Aún más, Reissmann et al.1990, mencionados por Ferreira et al. (2001) mencionan que el contenido de nutrimentos foliares se eleva con la mejora en la calidad del sitio. Reciclaje de nutrimentos: Las cantidades de nutrimentos exportados en el primer y segundo raleo de P. taeda, fueron estimados por Valei 1988, mencionado por Ferreira et al. (2001) y se presentan en el Cuadro 23. Las cantidades de nutrimentos exportados parecen mostrar porcentajes bajos en relación al total de cada nutrimento, pero los porcentajes de K, Ca, Mg, Cu, Zn y B exportados son relativamente altos y pueden ser potencialmente limitantes en el crecimiento de rotaciones futuras. Cuadro 23. Cantidad de biomasa y nutrimentos exportados en raleos a los 7, 10 y 14 años de edad (madera comercial con corteza) en plantaciones de P. taeda (adaptado de Valei 1988, mencionado por Ferreira et al. 2001). Edad (años) Materia seca ( t ha-1) N P K Ca Mg Fe Mn Cu Zn B

7 11

10 14 36 49 Macronutrimentos (kg ha-1) 21.5 (4) 52.8 (7) 58.3 (7) 1.7 (5) 5.2 (9) 4.4 (8) 9.5 (5) 24.0 (12) 22.7 (14) 9.7 (5) 31.9 (12) 41.3 (13) 2.1 (5) 6.3 (10) 8.1 (11) Micronutrimentos (g ha-1) 533 (4) 2019 (5) 2237 (6) 528 (4) 1233 (9) 1592 (9) 50 (8) 120 (13) 181 (18) 70 (7) 204 (14) 221 (13) 103 (8) 296 (11) 362 (13)

En un estudio realizado por Haag et al. 1978, mencionados por de Carvalho et al. (1983), se encontró que la cantidad de nutrimentos depositados como residuos en plantaciones de P. taeda son inferiores a las encontradas en los residuos de plantaciones de E. citriodora (Cuadro 24), excepto para el caso de S. Fertilización de mantenimiento en plantaciones: En suelos deficientes en de K, Ca, Mg, N y P ocurre una disminución en el crecimiento de los árboles cuando se omite fertilizarlos con Mg, N y P (Reissmann et al.1990, mencionados por Ferreira et al. (2001). Muniz et al. (1972) mencionan que la adición de N al trasplante causó un efecto negativo sobre el crecimiento y diámetro de los árboles, mientras que la adición de P tuvo un efecto positivo notario y la interacción de N y P no fue significativa. Cuadro 24. Cantidad de nutrimentos asociados a los residuos de plantaciones de P. taeda y E. citriodora (Haag et al. 1978, mencionado por Carvalho et al. 1983). Nutrimento N P K Ca

Cantidad (kg ha-1) del manto orgánico P. taeda E. citriodora 106.1 212.0 5.0 8.9 11.8 31.4 86.9 161.0

248 Mg S B Cu Fe Mn Zn

14.2 205.5 0.3 0.1 20.9 11.0 0.4

33.0 32.7 0.6 0.2 25.2 14.7 0.9

7. Cupressus lusitanica Calidad de sitio: El ciprés crece en forma natural en las montañas altas (800 – 3000 msnm) y húmedas (2000–3000 mm de precipitación), en un amplio rango de temperatura de la América Tropical. En general crece en suelos muy variados tales como Andisoles, Ultisoles e Inceptisoles, siempre y cuando sean profundos (en suelos erosionados su crecimiento es lento), tengan buen drenaje y fertilidad de media a alta (Figura 4). La especie no crece adecuadamente en suelos ácidos, infértiles y poco profundos. El crecimiento de plantaciones jóvenes de ciprés situadas a pocos metros de distancia puede variar ampliamente entre 2 y 30 m3 ha-1 año-1, reflejando cambios importantes en el índice de sitio (IS). Al menos el 72% de la variación mencionada puede explicarse en Andisoles de Colombia considerando la pendiente del terreno en grados (P) y la convexidad o concavidad topográfica (C), de acuerdo a la ecuación de regresión IS = 9.28 + 0.133 C – 0.145 P (Fassbender y Tschinkel 1974). Las dos variables mencionadas afectan indirectamente el crecimiento de la especie, ya que conllevan muchos factores causales con ellas; en forma directa, el factor edáfico del horizonte A que explica el 63.5% de esa variación en el mismo estudio, es el contenido de fosfatos de aluminio (X) según la ecuación IS = 5.29 + 0.144 X; en este tipo de suelos, las propiedades físicas del mismo no parecen afectar el crecimiento del ciprés. En otro estudio en la misma región, DelValle (1976) encontró que el 76% de la variación entre sitios está en función del N mineralizado, estimado en suelo fresco de acuerdo a la ecuación IS = X0.8033, mejorándose los valores de correlación al expresar el N en kg ha-1 (de manera que se considere la profundidad del suelo y su masa real), que cuando estos se expresan en términos de concentración (por ejemplo, ppm). Debe agregarse que bajo condiciones de sombra de los árboles, se eleva la concentración de N y se reduce el nivel crítico foliar requerido para obtener un crecimiento adecuado del ciprés (Tschinkel 1972).

249

Figura 4. Barrera rompeviento de ciprés (C. lusitanica) en praderas de kikuyo (Penicetum clandestinum) en Heredia, Costa Rica.

Reciclaje de nutrimentos: Lundgrenn (1978), mencionado por Poggiani et al. (1983) cita que para una plantación de 22 años con un espaciamiento de 2.5 x 2.5 la biomasa total es de 240 t ha-1 y la proporción con las acículas en relación la biomasa total es de 7% Síntomas de deficiencia foliar: Tschinkel (1972), empleando la técnica del elemento faltante en potes con suelo de origen volcánico, desarrolló los síntomas de deficiencia foliar en plántulas de ciprés. Cuando no se adicionó N, el crecimiento de las plántulas fue reducido, tenían pocas ramas y las escamas presentaban el tamaño normal, mientras que todo el follaje tenía una coloración verde amarillenta (2.5 GY 7/6). Sin P o con la adición de AlCl3, las plántulas no crecieron, las escamas tiernas eran normales pero de color verde oscuro, las del tallo principal eran de color púrpura (2.5 R 7/2) y las viejas necrosadas, mientras que los rebrotes y los tallos principales presentaban una especie de roseta terminal. La ausencia de K suprimió el crecimiento y el tamaño de las escamas y en especial las ramas más viejas se notaban agobiadas; también se notó un amarillamiento (5 Y 8/4) que se inicia en el follaje más viejo, llegándose a producir necrosis en las puntas y a menudo hasta la base de las ramas secundarias, permaneciendo verde el tercio superior de la planta. La omisión de Mg no causó un deterioro en el crecimiento, aunque se presentó un amarillamiento casi dorado (5 Y 7/6 a 5 Y 8/8) en las ramas más viejas. En el Cuadro 25 se presenta la concentración foliar de varios elementos en plántulas de C. lusitanica.

250 Cuadro 25. Concentración de nutrimentos en el follaje de plántulas de 14 meses de C. lusitanica en arena como medio de cultivo (tomado de Tschinkell 1972). Tratamiento Completo Menos N Menos P Menos K Menos Mg

N 0.85 0.76 1.85 1.92 0.85

Contenido foliar (% en base peso seco) P K Ca 0.098 0.61 0.20 0.18 2.30 0.34 0.044 1.76 0.23 0.37 0.12 0.22 0.14 1.15 0.095

Mg 1.14 1.67 1.73 1.46 1.04

Fertilización en vivero: A nivel de vivero, Allón (1978) encontró que los contenidos foliares de N y P del ciprés sembrado en eras sobre Vertic Eutropepts, aumentaron en forma lineal al aplicar 0 – 50 – 100 kg ha-1 de NH4NO3 y 0 – 100 – 200 kg ha-1de P2O5 como triple superfosfato, adicionados el 50% a las 4 semanas después del transplante, otro 25% cuatro semanas más tarde y el restante 25% cuatro semanas después de la segunda aplicación; ambos elementos incrementaron en forma lineal el grosor y la longitud del tallo de las plántulas. El mismo autor menciona que, como resultado de la aplicación del fertilizante, el crecimiento aéreo de las plantas se vio más favorecido que el crecimiento radical. En un estudio similar y en el mismo vivero, Peña (1979) encontró que la respuesta del ciprés sembrado en eras, a la adición de 0 -130 – 260 kg N ha-1 y de 0 -175 – 350 kg ha-1 de P2O5 a nivel de vivero, fue significativa al P, lo que causó un aumentó el crecimiento de la parte aérea y radical, grosor, diámetro y peso de biomasa, notándose un efecto sinergístico de la interacción N-P; el autor consideró como mejor tratamiento la aplicación de 130 y 175 kg ha-1de N y P respectivamente. Medina y Raigosa, citados por Medina (1974), establecieron un ensayo de fertilización en Andisoles en Colombia y encontraron que el aumento en la altura causado por la fertilización con P en el momento de la plantación fue altamente significativo, en comparación con la aplicación hecha a los seis meses. Igualmente fue significativo el aumento en altura debido al efecto combinado de la edad de la plantación y la dosis de P. La mayor altura se obtuvo con la aplicación de 200 kg ha-1de P2O5, al fondo del hoyo al momento de iniciar la plantación, a los dos años ya los árboles alcanzaban 3.5 m de la altura en comparación de la misma dosis aplicada seis meses después, alcanzando solo 2.7 m. Cuando se aplicaron 300 kg ha-1 al transplante alcanzó dos años después 3.3 m y con la aplicación a los seis meses mostraba solo una altura de 3 m. Esto demuestra que la fertilización de pinos y ciprés debe hacerse al momento de la plantación y que no es conveniente esperar seis meses para aplicar el fertilizante (Medina 1974). Fertilización en etapa de crecimiento rápido: En Andisoles de Colombia, Cannon (1980) y Ladrach (1980a) encontraron que la adición de 2.5 g de bórax por árbol en combinación con 50 g de la fórmula 10-30-10 al momento del trasplante al campo, causó un año después un aumento significativo del 20% en la altura de los árboles. Al comparar la aplicación de varias fuentes de fertilizante y encalado a C. lusitanica en los mismos suelos, Ladrach (1974) encontró que 3 años después de su aplicación, la respuesta en volumen y altura de los árboles era altamente significativa a la adición de 8 kg ha-1 P y 350 kg ha-1 Ca, dando mejores resultados la incorporación de los productos en la corona alrededor del árbol antes de la siembra, que su distribución sobre la superficie del mismo.

251 En plantaciones de C. lusitanica la respuesta al P es dependiente de la fertilidad natural del suelo. Aristizábal 1970, mencionado por Medina (1974) en un ensayo de invernadero en Colombia, en suelos con índice de sitio 7, 13 y 17 m, encontró que los tratamientos que contenían P ejercieron un efecto positivo, en comparación con los que no lo incluían. En ensayos de fertilización realizados en Colombia por Tschinkel 1972, mencionado por Medina (1974), en rodales de crecimiento extremadamente malo, de aproximadamente 12 años de edad (índice de sitio de 8 m), encontró un aumento en volumen con la aplicación de 200 kg ha-1de P, aunque la diferencia entre los tratamiento no fue significativa al nivel del 95%. En este ensayo el autor encontró diferencias significativas con el testigo a la aplicación de 150 kg ha-1 de N, 200 kg ha-1 de P y 69 kg ha-1 de K y 131 kg ha-1 de Mg. En cambio en plantaciones de 15 años, con un crecimiento medio (índice de sitio 13 m), utilizando los mismos tratamientos, en el ensayo de Tschinkel 1972, con la excepción del P que se redujo a la mitad, se encontró que los tratamientos de fertilización en conjunto produjeron un incremento significativo del crecimiento del volumen; entre los tratamientos no se encontró diferencias significativas. Al adicionar K y Mg a la combinación de N y P no se produce un aumento significativo en el crecimiento. El tratamiento de N y P/2 incrementó significativamente el crecimiento en un 71% (Medina 1974). Rodríguez, Fonseca y Mora (1987) trabajando con plantaciones de ciprés de un año de edad en Typic Dystrandepts y Typic Dystropepts de Costa Rica a las cuales se les aplicó entre 104 y 206 g por árbol de diferentes fórmulas de fertilizante, encontraron diferencias significativas entre los tipos de fórmula comparados y entre los dos tipos de suelo; con relación al testigo, todos los fertilizantes incrementaron la altura y el diámetro de los arbolitos significativamente (Figura 5). Los mejores tratamientos fueron aquellos en que se utilizó la dosis más alta de fertilizante, entre ellos: urea (187 g por árbol), 185-15-6-2 (175 g por árbol) y 15-15-15 (208 g por árbol), aunque la aplicación de la urea redujo la sobrevivencia de los árboles en los Typic Dystropepts.

252

A

IMA altura (m)

1,5

Typic Dystrandepts Typic Dystropepts

1 0,5 0 1

2

3

4

5

6

IMA diámetro (dm)

3

7

B

2,5 2 1,5 1 0,5 0 1

2

3

4

5

6

7

Tratamiento

Figura 5. Efecto de la aplicación de varios tratamientos de fertilización (1. Testigo, 2. 104 g por árbol 10-30-10, 3. 130 g por árbol 12-24-12, 4. 208 g por árbol 15-15-15, 5. 175 g por árbol 18-515-6-2, 6. g por árbol 15-15-15 y 7. 187 g por árbol 46-0-0) sobre el incremento medio anual de la altura y el diámetro de plantaciones de ciprés de 1 año en Typic Dystrandepts y Typic Dystropepts de Costa Rica (tomado de Rodríguez, Fonseca y Mora 1987).

En un trabajo realizado en Antioquia, Colombia, se encontró que en las plantaciones de ciprés en Andisoles del bosque húmedo montano bajo, no respondieron a la fertilización a la base de 10-30-10, gallinaza, sulfato de amonio, bórax, urea, superfosfato, roca fosfórica o cal dolomítica a los 2 años después de haberse aplicado el fertilizante (Escobar, Ortiz y López 1999).

253

13. Nutrición y Fertilización de Cordia alliodora (Ruiz y Pavón) Oken Alfredo Alvarado y Jaime Raigosa Resumen El laurel es una especie pionera del bosque secundario de alta demanda comercial por la calidad de su madera, con ciertas dificultades de crecimiento cuando se lo planta en forma comercial. Los mejores sitios para aplantar C. alliodora son aquellos con suelos de fertilidad media a alta, lo que no asegura su buen crecimiento, a no ser que se eliminen otras variables edáficas adversas como la compactación. Falta conocimiento en cuanto a la fertilización de la especie en plantación comercial y manejo del suelo al trasplante.

Regeneración natural de laurel (Cordia alliodora) en potreros de la Zona Norte de Costa Rica

254

1. Introducción El género Cordia comprende cerca de 300 especies dispersas en las regiones tropicales y subtropicales. Aunque se le encuentra presente en África y Asia, el género está fuertemente centrado en el neotrópico, la mayoría de las especies se encuentran en Sur América, con centros secundarios de diversidad en México y las Antillas Mayores. La mayor concentración de especies de Cordia ocurre en regiones secas, donde muchas especies tienen distribuciones bastante localizadas. C. alliodora es la especie más dispersa del género, ocurriendo desde el norte de México a través de América Central y Sur hasta Paraguay, el sur de Brasil y el norte de Argentina; se ha descrito como indígena desde la latitud Norte 25° a lo largo de la costa oeste de México, hasta la latitud Sur 25° en Misiones Argentina (Liegel y Otead 1990, Dossier y Lamb 1997). C. alliodora es una especie forestal perteneciente a la familia Boraginaceae que crece en bosques secundarios de las regiones tropicales (secas y húmedas) y subtropicales de América. Su nombre genérico se dio en honor al botánico alemán Valerius Cordus y a nivel de especie (alliodora) para denotar el fuerte olor a ajo (Allium cepa) que despiden sus hojas cuando se machucan. Debido a su amplia distribución, C. alliodora tiene numerosos sinónimos, los cuales pueden estudiarse en los trabajos de (Johnson y Morales 1972 y Dossier y Lamb 1997). Es una especie desidua, pionera, de crecimiento inicial rápido y que se adapta a condiciones ecológicas que van desde el nivel del mar hasta una altitud de 1900 msnm. Tolera condiciones de lluvia de 750 mm al año, aunque su crecimiento es reducido; para lograr su crecimiento máximo son mejores las tierras con una precipitación que sobrepase los 2000 mm al año. Esta especie es de interés en el establecimiento de plantaciones coetáneas y agroforestales debido a la forma de su copa y en virtud de la amplia aceptación en el mercado de la madera y el alto rendimiento. Su madera se emplea con bastante demanda en la construcción de muebles de oficina, construcción y en la producción de chapas y contrachapados.

2. Escogencia del sitio A lo largo de su rango geográfico, C. alliodora ocurre bajo una amplia gama de condiciones ecológicas. Su crecimiento óptimo se obtiene en regiones con 1300-2000 mm de precipitación anual, aunque se lo encuentra en forma natural desde varían desde menos de 600 mm de precipitación y una estación seca de siete meses por año, hasta más de 6000 mm de precipitación por año y desde el nivel del mar hasta 1400 msnm en América Central y 2000 msnm a latitudes menores en Colombia. Generalmente se la encuentra formando rodales puros después de la tala del bosque, por lo que se la considera una especie pionera de claros y no típica del bosque maduro. Las procedencias de las zonas húmedas son superiores a las de las zonas secas para todas las característica de crecimiento y forma (excepto la densidad de la madera); a los siete u ocho años, la altura, y el diámetro de altura de pecho de las procedencias de la zona húmeda son generalmente el doble de las procedencias de la zona seca (Boshier y Lamb 1997). Cordia alliodora sobrevive bajo un rango de condiciones nutritivas, como lo demuestra su amplia ocurrencia en áreas degradadas o abandonadas usadas alguna vez para pastizales o agricultura migratoria. El rango se extiende desde tierras bajas planas, costeras, de arenas profundas e infértiles con poca materia orgánica (Entisoles y Oxisoles de Surinam), hasta tierras altas disectadas, con suelos volcánicos fértiles,

255 profundos y ricos en materia orgánica (Andisoles en Colombia y Costa Rica). Sin embargo, el mejor crecimiento ocurre zonas por debajo de los 500 msnm, en suelos bien drenados, de textura media, donde la precipitación promedio anual excede los 2000 mm y la temperatura media anual es cercana a los 24ºC. La especie no tolera el drenaje interno pobre ni el encharcamiento. C. alliodora puede sobrevivir bajo sombra ligera, pero requiere exposición plena para crecer vigorosamente y en suelos fértiles la especie puede mostrar un rápido crecimiento inicial. Peck (1976) no recomienda que se plante en vegas de río mal drenadas ni en suelos degradados recientemente abandonados en los que la fertilidad es baja y la competencia de gramíneas es fuerte. El laurel crece en suelos de muy variadas condiciones, desde suelos franco arenosos profundos bajo condiciones secas, hasta suelos rojos arcillo limosos y pesados de los bosques de bajura, moderadamente bien drenados y relativamente fértiles; no se debe plantar en suelos con drenaje malo y excesivo, ni en suelos salino-sódicos o con laterita endurecida a poca profundidad (Poel 1988). En Costa Rica predomina en suelos poco desarrollados, fértiles y de origen aluvial, aunque también puede crecer en suelos desarrollados, laterizados o empobrecidos (Graves y McCarter 1990). C. alliodora prefiere suelos de fertilidad natural elevada y libre de inundaciones estacionales, suelos calcáreos, sitios húmedos con buen drenaje y no debe sembrarse en terrenos degradados (Johnson y Morales (1972). Aunque el drenaje no parece afectar su crecimiento, se ha encontrado que la madera procedente de regiones pantanosas es de baja calidad (Pérez 1954). Giraldo et al. (1980), en Antioquia, Colombia, encontraron que las propiedades físicas de los suelos de origen muy variado, no afectaron el crecimiento del laurel, mientras que el pH (R2 = 0.466) y la capacidad de intercambio de cationes (R2 = 0.525) si lo hicieron, presentándose los mejores crecimientos cuando los contenidos de K intercambiable son altos, el pH es aproximadamente 5.5 y la CIC es mayor a 40 cmol (+) 100 g-1 de suelo. Bergman et al. (1994) mencionan que el crecimiento del sistema radical de C. alliodora en suelos compactados por pastoreo es deficiente, lo que se traduce en una baja capacidad de absorción de nutrimentos. En suelos ácidos (hasta 80% de saturación de acidez), la especie tampoco crece adecuadamente, en particular si los contenidos de N, P y K son bajos, presentándose un desbalance K/Mg, cuando el contenido de Mg disponible es naturalmente elevado en el suelo. Herrera y Finegan (1997) mencionan que el árbol es más abundante en topografías onduladas que fuertemente escarpadas donde los suelos tienen poca acidez intercambiable. Hummel (2000), describe el tipo de crecimiento de laurel en suelos de Costa Rica con pH 4.30 a 6.98, encontrando que la densidad de la plantación es el factor que más limitó las variables de crecimiento de la especie. Reyes (1997) encontró que el incremento diamétrico de C. alliodora presenta una correlación lineal negativo con el contenido de acidez del suelo (-0.26) y potasio (-0.21), pero positivo con la forma del terreno (0.20) y el contenido de Zn disponible (0.19); el mismo autor menciona que al construir un modelo matemático que relacione el incremento diamétrico con las variables de sitio puede obtenerse un R2 de 86% si se consideran los contenidos de K y acidez intercambiables, la capacidad de intercambio de cationes efectiva y los contenidos de Mn y Zn disponibles. Las siguientes ecuaciones describen la relación encontrada entre el índice de sitio de C alliodora y las variables ambientales en Centro América:

256

Inc = 71 + 0.2 GA – 10 pH H2O – 34 K 30 cm

(R2 = 70%)

Bergaman et al.(1994)

Inc= 92 – 76 da – 61 K 30 cm - 0.2 Sat. Al 30 cm

(R2 = 85%)

Bergaman et al.(1994)

Inc = 0.403 + 0.856 pos. – 0.127 P + 0135 Zn

(R2 = 24%)

Reyes (1997)

Donde Inc = Incremento en altura

3. Preparación del terreno de la plantación El laurel tiene problemas para crecer en plantaciones puras, en particular cuando se planta en terrenos degradados (compactados, poco profundos ó ácidos) o naturalmente pobres (bajos en bases, bajos en materia orgánica y particularmente deficientes en P). Cuando se planta en suelos aluviales fértiles, asociado a cultivos como el plátano o el cacao, el crecimiento de la especie es normalmente bueno, si en adición se le agregan enmiendas o se mejora el drenaje natural moderado. En la tierra firme (suelos no pantanosos) del litoral pacífico de Colombia, Peck (1976) encontró que el laurel presenta un buen crecimiento inicial, aunque su yema terminal es muy susceptible a desviarse por la acción de las malezas, principalmente lianas, causando la deformación del fuste; las plantaciones densas tienen la tendencia a estancarse, requiriéndose espaciamientos amplios de unos 50 m2 (200 árboles por ha) a los dos años, recomendándose una densidad de plantación inicial de 4 x 4 m.

4. Absorción de nutrimentos De acuerdo con Peck (1980), el laurel primero desarrolla una raíz principal fusiforme con numerosas raíces laterales superficiales, que a los dos años se extienden en un radio de 4-5 m y a una profundidad de 5-10 cm, por lo que su fertilización debe efectuarse a la base del tronco. Al cabo de dos años y medio, este sistema cambia a otro de raíces axonomorfas o raíces e anclaje (en inglés sinker roots). No se encontró información relacionada con la cantidad de nutrimentos absorbidos por la especie ni sobre curvas de absorción de nutrimentos

5. Reciclaje de nutrimentos Cordia alliodora presenta un grado de autopoda variable en función de que se encuentre en el bosque o bajo condiciones abiertas; los árboles adultos son deciduos, incluso en climas no estaciónales, perdiendo sus hojas durante un período de uno a dos meses después de la producción de semilla (Boshier y Lamb 1997). La mayoría de los árboles de C. alliodora pierden parte de su follaje durante la época más seca del año, generando la formación de un mantillo sobre el suelo. La descomposición lenta del follaje puede ser ventajosa al disminuir el riesgo de pérdida de los nutrimentos liberados que, caso contrario, podrían perderse por lavado (Cuadro 1). Sin embargo, la tendencia de las hojas de C. alliodora a descomponerse lentamente, debido a ser un material con alto contenido de lignina y a la tendencia al enrollarse cuando se secan, puede crear un compartimiento en el suelo en el que se acumula temporalmente N, Ca y Mg, elementos con alta concentración en el tejido foliar (Babbar y Ewel 1989).

257 Cuadro 1. Concentración inicial y cantidad remanente de nutrimentos en hojas de C. alliodora después de 15 semanas en bolsas de descomposición (adaptado de Babbar y Ewel 1989) Variable Concentración inicial (%) Remanente a las 15 semanas (%)

N 2.97(0.06)

P 0.24(0.01)

K 1.64(0.11)

Ca 2.57(0.24)

Mg 0.74(0.03)

S 0.36(0.03)

52.7

31.9

4.4

41.5

54.0

40.5

6. Niveles de deficiencia foliar Para disminuir el efecto de la translocación de nutrimentos de las hojas hacia las flores y frutos, el muestreo foliar de C. alliodora debe realizarse al menos un mes antes o después de iniciada o terminada su floración, la cual en México, Centro América y el Caribe generalmente se inicia cerca de diciembre, pudiéndose extender hasta abril, mientras que en el extremo sur de su rango geográfico se inicia en enero. Pareciera que la floración es más prolongada en climas no estacionales, como ocurre en Colombia donde la especie florece durante todo el año (Dossier y Lamb 1997). En el Cuadro 2 se presentan valores de concentraciones foliares de laurel mencionados por varios autores, notándose que la mayoría de los elementos tienen un comportamiento similar al de otras especies del bosque tropical húmedo. Sin embargo, los valores de Ca y Mg foliar son altos, reflejando el hecho de que la especie prefiere suelos de fertilidad natural media a alta. Cuadro 2. Valores tentativos para interpretar niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de laurel (adaptado de Cadena 1989; Drechsel y Zech 1991; Herrera y Finegan 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1) Fe (mg kg-1) Al (mg kg-1) B (mg kg-1)

Deficiente <1.27

Marginal 0.14-0.15

<21

16-24 28-29 37

Adecuado 2.46-2.98 0.26-0.38 0.91-1.12 0.26-0.30 1.42-1.66 0.65-0.73 32-41 55-64 64-77 126-142 120-320 65-70

Alto

2.10-3.00 1.85-2.55 1.17-1.33

255

Algunos valores de contenidos foliares de C. alliodora para condiciones de plantaciones suficientes y deficientes en nutrimentos de Costa Rica (Bergmann, Stuhrmann y Zech 1994) y Liberia (Zech y Drechsel 1992) se presentan en el Cuadro 3.

258 Cuadro 3. Variación del contenido foliar en 21 sitios de C. alliodora con diferente grado de vitalidad y crecimiento. Los valores promedio incluyen todos los sitos estudiados mientras que los valores de los sitios cloróticos fueron 9 y normales 12 (tomado de Bergmann, Stuhrmann y Zech 1994). Elemento N P S K Ca Mg Mn Fe Al Cu K/Mg

Unidades

g 100 g-1 materia seca

mg kg-1 materia seca

Ámbito

Promedio

2.1-4.1 0.1-2.4 0.2-0.5 0.9-2.3 1.6-2.4 0.6-1.5 17-143 65-293 56-248 7-27 0.7-3.2

3.0 0.17 0.29 1.7 2.7 0.92 63 119 118 17 2.0

Hojas cloróticas 2.4 0.15 0.26 1.6 3.0 1.5 56 127 143 12 1.5

Hojas normales 3.4 0.18 0.31 1.8 2.6 0.8 68 119 106 20 2.34

Nivel crítico 2.65 0.15 0.25 1.8 0.9 105 125 16 1.75

A nivel de vivero, Cadena (1989) menciona los siguientes niveles críticos en el tejido de las plántulas de C. alliodora: N 2.46-2.98%, P 0.26-0.36%, K 0.91-1.12%, Ca 1.421.65%, Mg 1.17-1.33%, S 0.26-0.30%, Fe 125-142 mg kg-1, B 64-69 mg kg-1, Mn 64-77 mg kg-1, Zn 55-64 mg kg-1, Cu 32-41 mg kg-1 y Mo 16-20 mg kg-1.

7. Síntomas de deficiencia foliar A continuación, se incluye una llave dicotómica que permite identificar la posible deficiencia de los principales elementos requeridos por plántulas de laurel (Cadena 1989). La primera elección consiste en localizar las hojas basales del tercio medio (A) respecto a las hojas terminales del mismo tercio (AA). Una vez hecha la elección el siguiente paso es (B) frente a (BB) bajo la previa elección de (A) o (AA). Luego (C) frente a (CC), (D) frente a (DD) etc. A. Las hojas basales del tercio medio de las planta se ven afectadas con mayor intensidad tanto en forma localizada o generalizada. B. Efectos generalizados sobre toda la lámina foliar. C. Plantas con clorosis total y evolución necrótica en la hoja, del ápice a la base. La clorosis se presenta en sus primeros estados con una tonalidad 5Y 8/8 a 8/10 de forma intereticular de la periferia hacia el centro, acompañada de manchas color rojizo 5YR 6/6 en toda la lámina. En su periodo final se registra una defoliación total. NITROGENO C.C. Plantas con clorosis venal localizada e intervenal (nervaciones secundarias). D. Hojas con nervios centrales y laterales cloróticos. El síntoma comienza con un desvanecimiento de 2,5 GY 5/8 hacia el ápice, continuando con 2,5 GY 7/8 en moteado, para finalizar con una clorosis venal 2,5 GY 8/10. Sobre el final se aprecia una defoliación marcada en el tercio superior de la planta. AZUFRE D.D. Hojas con clorosis intervenal. La planta presenta inicialmente una tonalidad 2,5 GY 7/8 a 7/10 acrópeta que avanza hasta cubrir toda la planta con una tonalidad en la lamina foliar de 7,5 YR 7/10. En un estado avanzado se sucede epinastia foliar generalizada, con retardo en las yemas apicales. POTASIO B.B. Los síntomas son zonales sobre toda la lámina foliar.

259

C. Se presenta alguna clorosis con o sin marcada tonalidad rojiza hacia la periferia del limbo. D. Clorosis distal en manchas 5 Y 8/5. Se puede apreciar un color 2,5 GY 8/6 en los primeros estadíos en forma de manchas del borde hacia el centro, con doblamiento ventral apical persistente que atrofia la parte acuminada. MANGANESO D.D. Transformación de la clorosis inicial a una marcada tonalidad rojiza y/o azul. E. Tono rojizo 2,5 YR 4/8 hacia el borde del limbo con persistencia del tono verde intervenal. Venas de color verde-rojizo 7,5 YR 7/10 en hojas adultas. En hojas jóvenes la tonalidad rojiza se presenta más definida, 10 YR 4/8, en los bordes con clorosis incipiente intervenal. FOSFORO E.E. Nervadura central y lateral con tonalidad rojiza 7,5 YR 8/6, con ampliación en sus bordes. Color verde-azuloso 5 G 8/4 intervenal. Las hojas presentan en sus primeros estados un viraje hacia un verde claro, 2,5 GY 7/5, acompañado de un crecimiento sobre la superficie del limbo. El color evoluciona a 5 Y 8/8 para finalizar en 5 G 8/4. ZINC C.C. Presencia de clorosis con algún resalto de tonalidad rojiza. D. Clorosis intereticular en la zona central de la hoja, 2,5 Y 8/6, con nervación de color verde. En los márgenes se aprecia un tono amarillo-rojizo 5 YR 7/10, a manera de cordón que rodea toda la periferia. En un estado intermedio se define una acentuada clorosis 5 Y 8/10 en los foliolos terminales que se incrementa a 5 Y 7/10 en toda la planta hasta alcanzar un alto grado de defoliación. CALCIO D.D. Se advierte una clara disposición de la clorosis 5 GY 6/8 de la mitad de la hoja hacia el ápice con la otra mitad en tono rojizo 5 YR 6/10. La mitad clorótica se destaca por la nervación de color amarillo y por el tono verde-amarillo intervenal. Al iniciarse el síntoma se observa una leve clorosis 2,5 GY 6/10 a 6/8 continuando como 2,5 GY 7/9 en moteados. Así mismo, se aprecia por breve tiempo en las hojas terminales puntuaciones 5 R 3/2 que dan paso a perforaciones de la lamina (perdigones). MAGNESIO A.A. Las hojas terminales del tercio medio de la planta se ven afectadas con menor intensidad en su tono, pero con mayor intensidad en su morfología. B. Alteración de la tonalidad original por el efecto de un moteo clorótico generalizado en toda la lamina foliar. C. Típico moteado clorótico intereticular 5 Y 8/12 en toda la superficie foliar con evolución a una tonalidad rojiza 10 R 6/8. Se parte de una clorosis incipiente 2,5 GY 7/8, que continúa en 5 Y 8/10 para finalizar en 5 Y 8/12. En el desarrollo del síntoma se observa un rizado en los márgenes de las hojas con rosetamiento ventral en el ápice. HIERRO C.C. Moteado clorótico difuso intereticular 5 Y 8/6 que cubre toda la lamina foliar. Se inicia con una leve clorosis intereticular 2,5 Moteado clorótico difuso intereticular 5 Y 8/6 que cubre toda la lamina foliar. Se inicia con una leve clorosis intereticular 2,5 YR 8/10 que culmina en 5 Y 8/6. MOLIBDENO B.B. Daño por malformación generalizada de la lamina foliar con o sin presencia de clorosis. C. Se aprecia abundantes plegamientos centrales con doblez transversal en la parte media de las hojas que conforman las yemas terminales (aspecto de mariposa). Así mismo, se observa anisotropismo en el desprendimiento verticilado-plagiotrópico. Circummutaciones terminales en el eje caular que acompaña las yemas terminales. Se presenta inicialmente una tonalidad amarillo-rojiza 5 YR 5/6 en las hojas del tercio inferior a manera de manchas que degenera al final en una clorosis 5 Y 8/10 hacia los márgenes de las hojas. BORO

260 C.C. Se suceden pequeñas comisuras laterales que van creciendo en aspecto de rasgado de la lamina foliar, que a la postre constituyen lobulamientos. Igualmente se dan pliegues centrales longitudinales sobre la nervadura central hacia la base de la hoja acompañadas de quemazón sobre el dorso del quiebre. COBRE NOTA: Esta se diseñó empleando el sistema de nomenclatura de la “Munsell Color Chart for Plant Tissue”, donde: GY = verde-amarillento, Y = amarillo, YR = amarillo-rojizo, G = verde y R = rojo.

8. Fertilización en vivero Al comparar el empleo de 10 g por recipiente de la fórmula de fertilizante 10-30-10 con la utilización de suelo sin fertilización, la utilización de 100% de compost o de 50% de compost (Cuadro 4) a nivel de vivero, Wightman et al. (2001) encontraron que el tipo de recipiente utilizado afecta significativamente su crecimiento y que la aplicación de fertilizante 10-30-10 permite obtener el mayor aumento en altura, diámetro del cuello y peso seco de las plántulas de C. alliodora. En el caso de las variables superficie foliar y longitud de las raíces, no se encontró diferencia entre la aplicación de fertilizante y la de compost. El crecimiento de las plántulas de laurel en suelo sin enmiendas, solamente alcanzó el 4% y el 7% de la biomasa producida con fertilizante o compost, respectivamente. Seis meses después de trasplantar las plántulas de cada tratamiento en al campo, las diferencias anteriormente mencionadas aún persistían, pero desaparecieron a los 12 meses después del trasplante; este hecho hace ver la necesidad de continuar con la fertilización al trasplante (Wightman et al. 2001). En el Ecuador, se recomienda aplicar abonos foliares con micronutrimentos en dosis de 50 cm3 por bomba de 20 litros cada quince días, las primeras adiciones altas en N y las últimas en K, con el fin de inducir la lignificación y producir un árbol resistente al trasplante (Corporación de Desarrollo Forestal y Maderero del Ecuador 2001). La concentración foliar de N, P y K de C. alliodora no se ve afectada por el tipo de recipientes en que se siembre la especie, pero los contenidos de Ca y Mg son mayores que cuando se aplican NPK, debido al efecto de dilución causado por el mayor crecimiento de las plántulas (Cuadro 5). Se han encontrado correlaciones negativas entre las concentraciones foliares de P, Ca y Mg y el peso seco de la biomasa, por lo que la respuesta a la aplicación de NPK demuestra que el sustrato estaba deficiente en N y K. Los valores de concentración foliar encontrados en el trabajo de Wightman et al. (2001) son inferiores a los encontrados por Bergman et al. (1994) en suelos de la región Atlántica de Costa Rica y en los casos de K y Ca, más elevados que los mencionados por otros autores en plantaciones de mayor edad (Cadena 1989; Drechsel y Zech 1991; Herrera y Finegan 1997).

261 Cuadro 4. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la morfología de plántulas de C. alliodora de 90 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). Tratamiento

1. Suelo 2. Suelo + NPK 3. 50% suelo +50% comp. A 4. 100% compost A 5. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 6. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 7. 250 cm3 bolsa comp. A 8. 140 cm3 recip. papel con comp. A

Altura DAC (cm) (mm) Bolsa 500 cm3 8 1.4 61 7.4 43 5.7 48 6.0 Otros recipientes 25 3.3 15 2.5 25 3.7 14 2.4 Contraste tratamientos

Tecnología nueva vs. Convencional 5 vs. 1 Efecto del sustrato 1 vs. 2 3 vs. 4 1 vs. 4 4 vs. 2 Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. Pequeños Bolsas pequeñas vs. Grandes Recip.trainers de papel vs. Root grandes

PST (g)

ÁF (cm2)

LR (cm)

AF/LR

0.3 7.1 4.5 4.2

30 488 360 338

131 565 650 442

0.4 0.9 0.6 0.8

1.2 0.7 1.1 0.5

119 52 111 65

240 190 246 191

0.5 0.5 0.5 0.6

***

***

***

***

**

*

*** ns *** *

*** ns *** *

*** ns *** *

*** ns *** ns

*** P =0.08 *** ns

*** ns *** ns

*** ns ***

*** ns ***

** ns ***

*** ns *

ns ns **

** ns ns

Cuadro 5. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la concentración foliar de N, P, K, Ca y Mg de plántulas de C. alliodora de 90 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). Tratamiento 1. Suelo 2. Suelo + NPK 3. 50% suelo +50% comp. A 4. 100% compost A 5. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 6. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 7. 250 cm3 bolsa comp. A 8. 140 cm3 recip. papel con comp. A

Concentración foliar (%) N P K Ca Bolsa 500 cm3 2.2 0.23 3.2 3.3 2.4 0.16 3.6 2.1 2.6 0.18 4.5 2.9 2.3 0.23 3.8 3.0 Otros recipientes 2.3 0.27 3.9 3.0 2.3 0.29 3.8 2.7 2.7 0.23 3.8 2.7 nd nd nd nd Contraste tratamientos

Tecnología nueva vs. Convencional 5 vs. 1 Efecto del sustrato 1 vs. 2 3 vs. 4 1 vs. 4 4 vs. 2 Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños Bolsas pequeñas vs. Root trainer grandes Bolsas de papel vs. Root trainer grandes

Mg 1.1 0.8 1.0 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0

*

***

ns

ns

ns

*** ns *** ns

ns ns ns ns

ns ns ns ns

ns ns P = 0.06

ns ns *

** ns ns

ns ns ns

ns ns ns

ns ns ns

ns ns

262

9. Fertilización al trasplante Vargas (1989), realizó un ensayo para estudiar el efecto de cinco niveles de fertilización sobre el diámetro basal, la altura total y el incremento en altura de C. alliodora en Turrialba, Costa Rica; el experimento se realizó en plantaciones de 735 árboles por ha de 14 meses de edad inicial, en Andisoles, en condiciones de bosque muy húmedo premontano y en pendientes de < 7% y entre 18 y 43 %; las mediciones se realizaron cada 2 meses por un período de 8 meses. El autor encontró que, indiferentemente de la pendiente del terreno, la adición con espeque a la base de 283 y 377 g fertilizante por árbol causó incrementos significativos de las tres variables, con incrementos con relación al testigo del orden del 18 al 20 % y en adición favoreció la recuperación de los árboles afectados por el ataque del insecto defoliador Dictyla monotropidea (Cuadro 6). Cuando el fertilizante se adiciona sobre el suelo, debe aplicarse en forma de corona o semicorona de acuerdo a la pendiente a una distancia no inferior de 10 cm al cuello del árbol (Corporación de Desarrollo Forestal y Maderero del Ecuador 2001). Cuadro 6. Efecto de la adición de fertilizante al trasplante sobre las variables de crecimiento de C. alliodora de 6 meses después de aplicado el tratamiento en Andisoles del bosque húmedo premontano de Turrialba, Costa Rica (adaptado de Vargas 1989). Diámetro basal Altura Incremento medio (cm) (m) anual altura (m) NH4NO3 SFT KCl Total Inicio Final Inicio Final Inicio Final Pendiente del terreno 7 % 0 0 0 0 3.12 5.65 1.37 2.13 1.18 1.16 93 120 70 283 3.99 7.19 1.69 2.80 1.45 1.53 187 120 70 377 3.64 6.51 1.61 2.52 1.38 1.38 93 240 70 403 3.36 6.13 1.51 2.35 1.29 1.28 187 240 70 497 3.19 6.03 1.38 2.32 1.18 1.26 Pendiente del terreno 18-43 % 0 0 0 0 2.68 5.00 1.37 2.12 1.17 1.16 93 120 70 283 2.63 6.05 1.37 2.57 1.17 1.40 187 120 70 377 2.70 6.11 1.40 2.56 1.20 1.40 93 240 70 403 2.41 5.69 1.40 2.37 1.20 1.29 187 240 70 497 2.30 5.69 1.28 2.61 1.09 1.42 * Los tratamientos se dan en g nitrato de amonio, superfosfato triple y cloruro de potasio por árbol Fertilizante aplicado (g por árbol)*

10. Fertilización de mantenimiento de la plantación Los primeros ensayos sobre fertilización del laurel en Costa Rica, se hicieron en plantaciones puras (Raigosa 1968; Muñoz 1975; Vargas 1989) o cuando los árboles se encontraban en asocio con cultivos (Muñoz 1975); posteriormente se estudia la nutrición del laurel en asocio con café y cacao (Alpizar et al. 1985; Fassbender et al. 1985; Heuveldop et al. 1985; Imbach et al.1989). Otros estudios (Haggar y Ewell 1994), enfatizan más en aspectos fisiológicos relacionados con la absorción de nutrimentos; por ejemplo, los autores mencionan que con relación a otras especies, Cordia tiene un crecimiento inicial de raíces que se extiende más en distancia y profundidad, lo que le permite explorar más volumen de suelo, mejorando la absorción de P y minimizando las pérdidas de N y K por lavado. El rápido crecimiento de Cordia permite que esta especie cierre el dosel y entrecruce sus raíces después del segundo año de desarrollo (Haggar y Ewel 1995).

263 Raigosa (1968) estudió el efecto del abonamiento sobre el crecimiento inicial (6 meses después del trasplante) del laurel en un sitio de fertilidad alta y otro de fertilidad media en Turrialba, Costa Rica. El autor encontró que la aplicación a la siembra y luego cada dos meses de 0, 85 y 170 g por planta de N, P y K fue significativa y que los incrementos con relación al peor tratamiento oscilaron entre 45-74% para la variable altura y entre un 27-65% para la variable diámetro del tallo. También, en los suelos de fertilidad alta hubo una menor respuesta en el número de tratamientos sobre el testigo y en valores absolutos de las variables estimadas. El autor encontró que para esta especie, los mejores resultados se obtienen cuando se aplican 170 g de P solo o en combinación con 85 g de N y 85 g de K (Figura 1). Sin embargo, cuando el laurel se plantó en suelos fértiles del Bajo San Lucas, Turrialba, Costa Rica (estacas y plántulas enteras de C. alliodora en asocio con maíz), con y sin la adición de 250 kg ha-1 de 15-30-8 y 20-10-65 , se encontró que la adición del fertilizante no afectó ni la altura ni el diámetro del laurel, aunque el uso de estacas fue estadísticamente superior al empleo de plántulas en cuanto a las mismas variables se refiere (Muñoz 1975).

264

60

A

50

Altura de arbol (cm)

Muestra Suelo Subsuelo

pH 4.3 4.3

CICE (cmol(+) 100 g-1 22.2 8.1

19.3%

20.7

26.2

40 9.1

9.9

12.7%

15.1

16.3

22.0

74.4

51.8

59.5

44.2

29.2

30.0

26.7

30

20

10

0 3-0-0 0-0-0 6-6-3 6-3-0 6-6-0 0-0-3 6-0-3 3-6-0 3-0-3 6-0-0 0-6-3 3-3-0 3-6-3 3-3-3 6-3-3 0-3-3 0-6-0 0-3-0 Tratamiento de fertilización

120

B 100

Muestra Suelo Subsuelo

pH 5.1 5.4

43.5

CICE(cmol(+) 100 g -1 50.2 33.2

30.3

Altura de arbol (cm)

16.5 80

0.8

2.2

33.7

17.3

7.9

60

40

20

0 6-3-0 6-6-3 3-0-0 6-0-0 0-3-3 6-0-3 3-6-3 0-6-3 0-0-3 0-0-0 3-3-0 0-3-0 6-3-3 3-3-3 3-6-0 3-0-3 0-6-0 6-6-0 Tratamiento de fertilización

Figura 1. Efecto de tratamiento e incremento relativo en altura (los valores sobre las columnas representan el % de ganancia sobre el testigo) de plantaciones de C. alliodora de 6 meses de edad en un sitio de fertilidad baja (A) y otro de fertilidad media (B), debidas a la aplicación de N (0, 85 y 170 g por planta), P (0, 85 y 170 g por planta) y K (0, 85 y 170 g por planta) cada 2 meses en Turrialba, Costa Rica (tomado de Raigosa 1968).

En una serie de trabajos realizados en Turrialba, Costa Rica (Alpizar et al. 1985; Fassbender et al. 1985; Heuveldop et al. 1985; Imbach et al.1989) estudiaron el comportamiento del café (5000 plantas ha-1) en asocio con laurel de 7 años de edad (278

265 árboles ha-1) y con poró (555 árboles ha-1), encontrando que la pérdida de elementos nutritivos cuando se siembra laurel asociado al café es significativamente igual para elementos como N, P y K, pero estadísticamente mayor para Ca y Mg que cuando se siembra asociado con poró; esto permite concluir que C. alliodora absorbe más Ca y Mg que el poró, sin que se llegue a causar situaciones de deficiencia en el suelo sino hasta en períodos de más de 30 años (Cuadro 7). Cuadro 7. Concentración (mg L-1) de elementos nutritivos en el agua de lixiviación en sistemas agroforestales estudiados en Turrialba, Costa Rica (tomado de Imbach et al. 1989). Sistema Café/poró Café/laurel Cacao/poró Cacao/laurel

N 0.55 0.60 0.57 0.58

P 0.6 0.6 0.5 0.5

K 0.17 0.21 0.17 0.14

Ca 2.15 0.69 2.46 0.55

Mg 1.52 0.76 2.19 0.67

Heuveldop et al. (1985) concluyen que la sombra de laurel, con relación a la de poró, recircula una cantidad menor de nutrimentos que la sombra de poró, afectándose así aspectos tan importantes como el reciclaje de N y K y compite fuertemente por los nutrimentos adicionados como fertilizante al cultivo, lo que demuestra que C. alliodora es una especie con un requerimiento alto de nutrimentos. El sistema café con laurel produce un promedio anual de 7420 kg de materia seca por hectárea, de la cual las hojas de café contribuyen con un 28.4% y las de laurel con un 48.6% debido a la caducidad de las hojas de C. alliodora durante la época seca del año; la contribución de materia seca del laurel aumentó con la edad de la plantación (primer año 3124, segundo año 3675 y tercer año 4010 kg ha-1). Fassbender et al. (1985) mencionan que en asocio con café, el laurel absorbe del suelo N > K >> P elementos que se acumulan en el orden hojas >> tallos >> ramas (Cuadro 8). Cuadro 8. Cantidad de N, P y K tomado del suelo por C alliodora de 7 años asociado con café en Turrialba, Costa Rica (adaptado de Fassbender et al. 1985). Tejido Hojas Ramas Tallos Total

N 63.3 6.3 20.9 90.5

P kg ha-1 5.4 1.2 2.6 9.2

K 51.7 8.2 24.1 84.0

11. Corrección de la acidez del suelo El laurel responde a la aplicación de cal cuando se siembra en suelos ácidos. Delgadillo, Aldunate y Alvarado (1991) encontraron en El Chapare, Bolivia que, con relación al testigo, la adición de 200 g cal y de 150 g de 15-15-15 por árbol a la siembra en Typic Dystropepts (pH 4.1-4.3) aumentó la altura total de los árboles (2.2 vs 2.8 m) y del diámetro (0.4 vs 1.0 cm) medidos 23 meses después de aplicado el tratamiento.

266

14. Nutrición y Fertilización del Eucalipto (Eucalyptus spp.) Alfredo Alvarado y Helga Thiele Resumen La mayoría de la información presentada en el capítulo proviene de trabajos realizados en Brasil y Australia (Barros y Novais 1990 y Dell et al. 2001), con otras referencias de Colombia y Centro América. Debido a la gran cantidad de especies de Eucalipto, este género puede plantarse en condiciones ecológicas muy variadas y las razones por las que se desacredita el género son cuestionables en razón de esta misma diversidad (Lima 1996). En general, se encuentra información suficiente sobre todos los aspectos de la nutrición y fertilización de las especies de eucalipto más usadas en plantación.

1. Introducción El árbol de eucalipto pertenece a la familia Myrtaceae que incluye cerca de 90 géneros y más de 3000 especies; es originario del Pacífico Sur donde se encuentra desde los 7º N del ecuador en Papúa Nueva Guinea e Indonesia hasta los 43º S en Tasmania, Australia, de donde fue introducido al continente americano, por ser un género con variadas especies de crecimiento rápido, uso múltiple y de adaptación a diferentes pisos altitudinales. Las condiciones naturales en que se desarrollan las principales especies comerciales en Australia se discuten a profundidad en el trabajo de Barros et al. (1990), aunque las que más se utilizan son E. saligna, E. camaldulensis, E. deglupta, E. globulus, E. grandis y el híbrido E. urograndis (E. urophylla x E. grandis), y algunas otras en menor extensión (E. tereticornis, E. urophylla, E. citriodora, E. pellita, E. viminalis). La madera producida, se puede utilizar como fuente de leña, carbón vegetal, papel y celulosa por su fibra corta, metanol, postes, tutores para hortalizas, madera para construcción rural y postes para alumbrado público. El auge en la siembra de este género en América Central estuvo acompañado por estudios sobre adaptabilidad y manejo extensivo, sin desarrollarse programas de investigación profunda en el manejo de la nutrición. Por el contrario, en otros países como Brasil, donde la primera plantación se hizo en 1903 (Haag 1983, Barros y Novais 1990, Silveira et al. 2001, Spangenberg y Fölster 2002) y Colombia (Cannon 1983, Ladrach 1986), se desarrolló una mayor cantidad de investigación en el área de la fertilización, en estos casos con el apoyo de la industria forestal. Por su relevancia, en cuanto al conocimiento de desórdenes nutricionales de los eucaliptos, merece mencionarse el trabajo de Dell et al. (2001).

2. Escogencia del sitio Las diferentes especies de eucalipto, tiene requerimientos de suelo diferente, según su procedencia y adaptación a condiciones de crecimiento diferentes, aunque este disminuye para la mayoría de las especies cuando los valores de resistencia a la penetración son superiores a 20 kg cm-2 (Dedecek et al. 2001).

267 Costa (1990), cita un trabajo en el que se muestra el efecto de la densidad aparente sobre el peso seco de plántulas de cuatro especies de eucalipto, encontrándose que aumentos en la densidad aparente causan una disminución del crecimiento de las cuatro especies; sin embargo, no siempre los mayores pesos correspondieron con los valores menores de densidad del suelo, ya que a veces un ligero aumento en esta variable puede reducir la pérdida de agua y con ellas nutrientes en solución (Cuadro 1). Cuadro 1. Peso seco de la parte aérea de plántulas de eucalipto a los 85 días de edad, sometidas a seis niveles de densidad aparente (tomado de Costa 1990). Densidad aparente (g ml-1) 0.85 1.00 1.07 1.14 1.21 1.28

Especie E. citriodora 7.42 6.31 6.68 7.25 2.25 3.37

E. grandis 4.95 3.42 3.71 3.19 2.28 2.51

E. paniculata 5.76 4.11 6.21 4.35 2.57 2.94

E. clöeziana 1.36 1.05 1.03 1.00 1.56 0.46

En Brasil, Gonçalves et al. (1990) encontraron una alta correlación entre el contenido de limo, materia orgánica y arcilla sobre la productividad de E. saligna. Otros autores (CATIE 1997a; CATIE 1997b; CATIE 1997c; CATIE 1997d; CATIE 1997e) encontraron que la topografía es importante para el eucalipto en cuanto a su efecto sobre la profundidad del suelo y el drenaje. Su crecimiento es pobre en suelos compactados por sobre pastoreo, calcáreos, suelos mal drenados y con poca humedad disponible en todo el año. Los mejores crecimientos se presentan en suelos franco-arenosos, con buen drenaje y con pH de neutro a ácido. E. deglupta se adapta de manera natural y presenta tasas de excelente crecimiento en áreas a orillas de ríos libres de malezas, con excesivo suplemento de agua y bien drenadas. Sin embargo, al ser plantado tiene que competir con malezas, lo que disminuye la productividad y requiere realizar un buen control de malezas (Mackensen 1999). Durante las fases tempranas de crecimiento, E. deglupta no es capaz de competir exitosamente con la vegetación accesoria, y la tasa de mortalidad es consecuentemente alta, especialmente si no se realiza un adecuado mantenimiento de las plantaciones (Mackensen y Fölster 1999). El eucalipto se siembra en una gran cantidad de sitios, muchos de los cuales son relativamente secos, como crestas y partes altas de lomas, que son sitios no deseables (Spangenberg y Fölster 2002). Por otro lado, un exceso de agua en el suelo implica un menor contenido de oxígeno, tornando el ambiente poco adecuado para el crecimiento de las raíces de eucalipto. A pesar de que algunas especies presentan tolerancia a la deficiencia de agua, las observaciones de campo evidencian un crecimiento insatisfactorio de la mayoría de las especies plantadas (Barros y Novais 1990). Mackensen y Fölster (1999), dan un ejemplo de las consecuencias de una equivocada selección de sitio. En 1996, el 80% de un área estaba plantada de E. deglupta. Como la producción de estos sitios no llenó las expectativas, entre el 70 y 80% de las plantaciones de eucalipto fueron eliminadas y plantadas con A. mangium entre los años 1996 y 1997.

268 Comparado con A. mangium, un programa de fertilización para una plantación de E. deglupta es aproximadamente 60% más costoso. Por lo tanto, para que resulte rentable, debe sembrarse en sitios con un buen suplemento natural de nutrimentos, en los que la fertilización para remplazar la pérdida de nutrimentos no es necesaria o es necesaria sólo en grado limitado en rotaciones tardías (Mackensen 1999).

3. Preparación del terreno de la plantación E. camaldulensis y E. saligna se pueden sembrar en una amplia variedad de suelos sin necesidad de preparar el terreno (Martínez 1990; CATIE 1991). En el caso de suelos compactados por ganadería (principalmente ándicos) es necesario subsolar y sembrar en hoyos profundos y anchos (30 x 30 x 30 cm). En Oxisoles compactados, el utilizar equipos con un subsolador de una línea no es suficiente para corregir todo el problema y en el caso de utilizarse un aparato de tres líneas bajo condiciones de humedad inadecuadas, puede causarse más compactación después de un tiempo. En esta fase de preparación del suelo se debe realizar un análisis químico, con el propósito de definir el tipo de enmiendas que deben de aplicar de acuerdo a las limitaciones en contenidos de Ca, Mg, P (suelos altamente fijadores como los Andisoles) y acidez. Según Barros y Novais 1996, citados por Silveira et al. (2001, las aplicaciones de Ca deben ser en cantidades suficientes para suplir la demanda del cultivo en el ciclo de producción, lo cual se podría lograr con dosis de 1 a 2.5 t ha-1 de dolomita. Para el caso del P éstos mismos autores recomiendan su aplicación, especialmente cuando los suelos tienen un pH (CaCl2) menor a 5.0. En América Central, se ha cultivado E. saligna en Inceptisoles con características ándicas (al presente Andisoles), Alfisoles y Ultisoles en alturas medias, mientras que el E. camaldulensis en suelos poco desarrollados, más pobres y de pisos altitudinales más bajos y secos, entre ellos Entisoles, Inceptisoles, Mollisoles y Alfisoles (Martínez 1990; CATIE 1991). En Colombia se menciona su cultivo en Inceptisoles ándicos (Cannon 1983).

4. Requerimientos nutricionales y absorción de nutrimentos Reis y Barros (1990) mencionan que la cantidad de nutrimentos que se remueven en plantaciones de eucalipto depende de factores como la especie, la densidad de la plantación, la densidad de corta, la calidad de sitio y el componente del árbol que se exporta.; en general, se exporta más nutrimentos de una plantación de eucalipto cuanto más grande sea la cantidad de producto extraído y, entre los diferentes factores que afectan la pérdida de nutrimentos, lo absorbido causa la mayor remoción de nutrimentos del ecosistema (Cuadro 2). La variación en la cantidad de nutrimentos exportado por diferentes especies, puede ser el resultado de la distribución o utilización de nutrimentos, la cantidad de biomasa producida y/o su capacidad de absorción (coeficiente de utilización biológica E. citriodora 143, E. urophylla 152, E. saligna 173, E. grandis 182, E. clöeziana 224).

269 Cuadro 2. Producción de biomasa contenido y coeficiente de utilización biológica (CUB), de nutrimentos en el tronco de especies de eucalipto cultivadas en Brasil (tomado de Reis y Barros 1990). Nutrimentos en el tronco Biomasa del tronco N P K Ca Mg Años t ha-1 kg ha-1 E. saligna 10 72 115 20 90 130 30 E. saligna 9 122 148 36 90 216 75 E. saligna 8 111 294 19 157 238 58 E. saligna 8 262 660 34 427 402 162 E. saligna 8 106 218 28 176 186 42 E. citriodora 10 108 195 20 196 380 75 E. citriodora 9 117 170 44 169 190 90 E. citriodora 8 77 261 13 122 247 71 E. citriodora 8 284 635 26 513 400 184 E. grandis 9 132 338 15 97 208 78 E. grandis 8 163 465 25 235 260 45 E. grandis 8 90 211 14 97 172 33 E. grandis 8 396 808 30 554 564 228 E. grandis 7 161 220 9 180 600 65 E. grandis 7 112 90 6 70 340 30 E. grandis 6 72 185 15 117 115 26 E. grandis 5 28 49 3 20 27 7 E. clöeziana 8 102 246 12 76 64 38 E. clöeziana 8 215 507 15 158 181 143 E. urophylla 9 154 282 45 161 414 108 1 Unidad de biomasa producida/ sumatoria de nutrimentos absorbidos. Especie

Edad

CUB1 187 216 143 156 163 125 177 108 161 179 158 171 181 150 209 157 265 234 214 152

En sitios, donde el suelo es deficiente en un elemento específico, la exportación de este puede ser más relevante que la del total de nutrimentos. En este caso, la especie o genotipo a utilizarse en el sitio debe ser aquella con la menor eficiencia para el nutrimento en cuestión. E. citriodora es más exigente en K que otras especies como E. saligna, con un 26% y un 14% de K en las hojas respectivamente, por esta razón, la utilización de E. citriodora para extracción de aceites esenciales significa una fuente de pérdidas de reservas de K en el suelo. Si se considera el Ca, E. saligna concentra mucho más este nutrimento en la corteza, mientras que E. citrodora inmoviliza más cantidades de este nutrimento en la madera; los datos incluidos permiten observar la gran cantidad del Ca que se asocia a la corteza del tronco, por lo que la devolución de este componente de la biomasa al ecosistema sería de suma relevancia económica y ecológica (Cuadro 3). En sitios con mayor capacidad productiva, la cantidad absoluta de nutrimentos exportados de manera general es más elevada, exportación ligada a una mayor productividad de las especies. Cuadro 3. Biomasa y contenidos de K y Ca en los componentes de E. saligna y E. citriodora en plantaciones de 8 años de edad (tomado de Reis y Barros 1990).

Especie E. saligna E. citriodora

Biomasa t ha-1 291 325

Elemento K Ca K Ca

Madera 329 75 382 137

Componente total del árbol Corteza Ramas Hojas kg ha-1 99 31 75 327 56 55 131 73 205 263 63 47

Total 534 513 791 510

270 Normalmente, el aumento en la densidad de plantas por área lleva en una fase inicial antes de que se detenga el crecimiento a obtener una mayor cantidad de biomasa y por consiguiente, a una exportación más elevada de nutrimentos (Cuadro 4). A pesar de todo, cuando los árboles comienzan a ocupar el espacio que les es disponible en las plantaciones menos densas ocurre una tendencia a que las cantidades de biomasa y nutrimentos absorbidos sean iguales a las más densas. Cuadro 4. Biomasa y contenido de nutrimentos en la parte aérea de E. grandis y E .saligna de 3.5 años de edad, cultivados en dos densidades de siembra (tomado de Reis y Barros 1990). Especie E. grandis E. saligna

Población árboles ha-1 5000 1667 5000 1667

Biomasa t ha-1 78 43 66 50

N

P

306 203 187 258

11 8 10 3

K kg ha-1 69 51 97 81

Ca

Mg

71 46 63 60

23 17 21 25

En suelos de baja fertilidad del Brasil (Oxisoles) con el aumento de la demanda de madera y métodos más intensivos de manejo de las plantaciones (mecanización del suelo, aumento de la densidad de plantación, fertilización y reducción de la edad de corte), se nota que a pesar de la aplicación de fertilizantes minerales, las cantidades que se adicionan son muy inferiores a las que salen de la plantación, lo que lleva a una reducción de la productividad forestal en función de un agotamiento gradual del suelo. Al estudiar la cantidad de nutrimentos exportados como madera de E. grandis de 7 años de edad en Brasil, Haag (1983) menciona que el total exportado del total absorbido es alto, siendo el macro elemento Mg el que más sale del sistema y en orden decreciente P > Ca > K > S > N. En cantidad total exportada, el Ca fue el que más salió del sistema y en orden decreciente N > K > S > Mg > P. Dentro de los micronutrimentos, el Mo es el elemento que más se exporta del total absorbido, aunque los más exportados siguen el orden decreciente Mn > Fe > B > Cu > Zn > Mo (Cuadro 5). Cuadro 5. Cantidad de nutrimentos absorbidos y porcentaje de extracción exportado como madera de E. grandis de 7 años de edad considerando una población de 1500 árboles ha-1 y un volumen con corteza de 355.44 m3 ha-1 (tomado de Haag 1983). Nutrimento N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Mo Zn

g planta-1 260 20 177 387 85 106 mg/planta 884 538 2618 12135 7 259

kg ha-1 390 31 266 580 128 159 g/ha 1326 808 3927 18203 10 388

% del total 72.0 86.9 31.2 86.4 92.9 81.2 % del total 81.6 84.9 64.5 84.8 91.4 87.5

271 Los factores que conducen a que una especie absorba mayor o menor cantidad de nutrimentos son complejos. Se puede decir que una especie que absorbe mayor cantidad de nutrimentos por unidad de biomasa producida de otra que absorbe una cantidad menor, así se puede decir que E. saligna y E. citriodora son más exigentes en N, P y K que E. grandis (Cuadro 6) y que E. citriodora es particularmente exigente en K. También podría decirse que E. clöeziana es la especie menos exigente en nutrimentos, a excepción del Mg, para el cual no difiere de las demás especies. Si se considera la absorción media anual, se verifica que para N, los valores varían de 83 kg año-1 para E. clöeziana, hasta 164 kg año-1 para E. grandis y que para P estos valores son de 2.6 y 6.7 kg año-1 respectivamente. Cuadro 6. Cantidad de nutrimentos por cantidad de biomasa de la parte aérea de varias especies de eucalipto de 8 años de edad (tomado de Reis y Barros 1990).

Especie E. grandis E. saligna E. clöeziana E .citriodora

Biomasa t ha-1 448.3 291.3 231.5 325.1

N

P

2.92 3.19 2.87 3.19

0.12 0.16 0.09 0.14

Nutrimentos K kg t-1 biomasa 1.68 1.82 0.91 2.43

Ca

Mg

1.73 1.76 1.00 1.57

0.77 0.78 0.76 0.75

Total de nutrimentos kg ha-1 3240 2249 1303 2627

Normalmente, la tasa de absorción es mayor en las edades más jóvenes de la plantación con un máximo que coincide con la mayor tasa de productividad. Para E. grandis, la tasa máxima de acúmulo de biomasa y de absorción de algunos nutrimentos ocurre a la edad de 48 meses; a partir de esta edad se reduce la tasa de acúmulo (Cuadro 7). Cuadro 7. Tasa media de acumulo de biomasa total (parte aérea y raíces) y absorción de nutrimentos en plantaciones de E. grandis de varias edades (tomado de Reis y Barros 1990). Edad

Biomasa

Meses 12 24 36 48 60 72

t ha-1 9.6 17.3 17.7 22.5 18.4 16.1

N

P

85 117 105 81 70 61

6 8 7 6 5 4

Nutrimentos K kg ha-1año-1 52 67 65 52 43 35

Ca

Mg

36 40 39 38 31 27

11 14 14 13 11 10

La distribución de la biomasa y de los nutrimentos en los diferentes componentes de la planta es de mucha importancia en la determinación de la edad de corta y del componente del árbol a ser extraído, de manera que se pueda minimizar la exportación de nutrimentos. Este tipo de estudios puede llevarse a cabo en plantaciones de diferente edad aunque los datos que así se obtienen provienen de plantaciones con suelos diferentes y a menudo de diferente densidad de plantación, lo que puede conducir a variaciones inesperadas de resultados como por ejemplo una menor cantidad de biomasa a mayores edades. En Brasil, la exploración forestal consiste en retirar del terreno solamente el tronco (madera y corteza) dejando entonces en el terreno la copa (hojas y ramas) y las raíces. En plantaciones jóvenes la contribución de la biomasa de la copa es elevada y debido a

272 que la concentración de nutrimentos en las hojas también es más alta (más del 50% de los nutrimentos se encuentran en la parte aérea), la contribución de nutrimentos de esta fracción es considerable.

5. Reciclaje de nutrimentos Según Reis y Barros (1990), los primeros estudios sobre el reciclaje de nutrimentos en plantaciones de eucaliptos se inician en Australia en 1977 y en Brasil en 1976 y este depende de los estadios nutricionales de las plantaciones, a saber: ?

?

antes de que se cierre la copa, el reciclaje se caracteriza por una demanda elevada de nutrimentos para la formación de la copa sin que haya retorno por caída de hojas; en esta fase se esperan las mejores respuestas a la fertilización dado que las necesidades nutricionales de los árboles dependen de la disponibilidad de nutrimentos; después del cierre de la copa, cuando son más importantes los ciclos biogeoquímicos y bioquímicos, pues en esta etapa domina la descomposición de material orgánico depositado en el suelo y ocurre una redistribución interna de los nutrimentos; en este estadio puede ocurrir algo de inmovilización biológica de P y N, lo cual puede causar una deficiencia de estos nutrimentos en el estadio tres. Este estadio puede no alcanzarse en plenitud en suelos muy pobres, en otras palabras que solamente una porción muy pequeña de las necesidades nutricionales de la planta sean satisfechas por el reciclaje biogeoquímico. A menudo, puede observarse una merma en crecimiento de eucalipto a los tres o cuatro años después de la siembra, proceso que se reinicia al quinto o al sexto año cuando se liberan los nutrimentos anteriormente inmovilizados en los residuos en plantaciones previamente fertilizadas.

En el caso de Brasil, se encontró que una plantación adulta de eucalipto es capaz de depositar anualmente sobre el suelo cantidades importantes de residuos mientras que sus raíces son capaces de extraer grandes cantidades de nutrimentos del subsuelo, favoreciendo así su reciclaje. En un estudio con plantaciones de E. citriodora de 24 años de edad, Haag (1983) encontró que la cantidad de nutrimentos asociada al mantillo de dicha plantación fue de 212 kg N ha-1, 8.91 de P, 31.4 de K, 161.0 de Ca, 33.0 de Mg, 32.7 de S, 0.6 de B, 0.2 de Cu 25.2 de Fe, 14.7 de Mn y 0.9 de Zn, en un total de 2.87 y 17.11 t ha-1 de mantillo en la capa superior e inferior, respectivamente. Dedecek et al. (2001) mencionan que la cantidad de residuos recolectados antes de la cosecha en plantaciones de E. grandis de doce años sobre un Oxisol arenoso, fue de 19.8 t ha-1, valor que se redujo a 2.64 t ha-1 una vez efectuada la cosecha y la nueva plantación; en otra plantación de 7 años los valores fueron de31.3 y 7.6 t ha-1, antes y después de la cosecha, en un Oxisol de textura media. La quema reduce en casi tres veces la cantidad de residuos orgánicos en plantaciones de E. pilularis de 6 años y elevó la pérdida de Ca y Mg casi en 38 y 15 kg ha-1 respectivamente, ya que el proceso de convección de los vientos retira la ceniza del lugar de la quema. En un trabajo de quema controlada en plantaciones mixtas, E. paucifora, E. dives y E. delegantensis se encontraron los siguientes rangos de pérdida en kg ha-1 74 a 109 de N, 1.96 a 3.04 de P, 12.1 a 21 de K, 18.7 a 27.7 de Ca y 4.9 a 9.7 de Mg (Reis y Barros 1990). En plantaciones de eucalipto de 7 años de edad en Oxisoles de Brasil, se encontró que cuando los residuos de cosecha se queman o se retiran del ecosistema,

273 ocurren variaciones grandes en la temperatura y contenido de humedad de suelo (2-5 cm de profundidad), en contraposición a lo que ocurre cuando se dejan sobre el suelo. La remoción de los residuos también causó un efecto adverso sobre el crecimiento de las plántulas hasta los 15 meses después del trasplante; en general, la corta y no remoción de los residuos de cosecha tienen un efecto positivo sobre el crecimiento, mientras que la quema de los residuos estimula aún más el crecimiento debido a la liberación rápida de los nutrimentos en los tejidos quemados. En este tipo de plantaciones, se depositan 7.7 t ha-1 (59% hojas y 41% ramas), cantidad que contribuye con 42 kg N ha-1, 2.3 de P, 20 de K, 47 de Ca y 14 de Mg, adición que ocurre en un 50% en los primeros 10 meses y llega alcanzar valores del 80% después de 23 meses (Gonçalvez et al. 1998). Bellote et al. (2001) encontraron que en plantaciones de 7 y 12 años de E. grandis creciendo en Oxisoles de Brasil, del total de la biomasa, las hojas representan el 9%, las ramas el 7% y el tronco el 83%, mientras que el 37% del total de nutrimentos absorbidos se encuentra en la hojas, el 10% en las ramas y el 53% en el tronco; además, se encontró que la albura en las plantaciones de 7 años es mayor que el duramen, mientas que a la edad de 12 años los contenidos de ambos componentes de la madera son similares y representan el 86% de la biomasa aérea total. Los autores consideran que del total de la biomasa el 92% se encuentra en el tronco y que de un total de 302 t ha-1 cosechada, se exportan 296 t ha-1 o su equivalente de 277 t ha-1 como madera comercial, lo que implica que la remoción de nutrimentos del suelo debe ser repuesta con la adición de fertilizantes. Debido a que la mayoría de los nutrimentos que se salen del ecosistema se exportan como madera, se ha analizado la composición nutricional de las fracciones del tronco. Así, se encontró que el mayor incremento en nutrimentos en el tronco ocurre entre los 3 y los 5 años de edad (223%), mientras que entre los 5 y los 7 años el incremento fue del 20%, lo que se atribuye a la competencia por nutrimentos entre árboles (da Silva et al. 2001). Los mismos autores, mencionan que en el tronco de los árboles los contenidos de Ca, K y P aumentan hasta el quinto año, con un incremento mayor entre el quinto y el sétimo año, mientras que el contenido de N se estabiliza al quinto año, y el de Mg decrece después de esta edad. Aunque a estas edades la corteza (floema funcional) representa el 7.5% del tronco, esta fracción acumula más N, P, K, Ca y Mg que las ramas y el duramen; el Ca acumulado en la corteza es mayor que el estimado en la albura, hecho atribuible a que es un constituyente de las paredes celulares. En el caso del N y el Mg, a pesar de que la biomasa aumenta, la cantidad encontrada se estabiliza después del quinto año, reflejando la movilidad de estos elementos vía floema y su translocación hacia el duramen (Cuadro 8). Sin embargo (Costa 1990), las especies de eucalipto extraen diferentes cantidades de nutrimentos y los acumulan de manera diferente en los tejidos del árbol (Cuadro 9).

274 Cuadro 8. Nutrimentos acumulados y biomasa de los componentes del tronco de árboles de E. grandis en plantaciones sobre Oxisoles de Brasil de 3, 5 y 7 años de edad (tomado de da Silva et al. 2001) Edad (años) 3

5

7

Componente de la biomasa Tronco Corteza Albura Duramen Tronco Corteza Albura Duramen Tronco Corteza Albura Duramen

N 44.5 14.5 30.3 0.04 78.50 23.42 38.40 16.65 78.10 21.22 41.30 125.61

Nutrimentos acumulados (g) P K Ca 5.50 43.90 44.90 2.26 11.81 33.07 3.20 32.00 11.80 0.0007 0.018 0.02 10.60 56.00 87.00 4.10 17.18 64.15 6.00 36.00 11.70 0.58 2.8 11.17 18.40 67.10 107.90 8.61 20.48 77.14 9.20 43.40 14.40 0.59 3.22 13.34

Mg 11.70 6.27 5.40 0.007 28.50 13.77 10.80 3.91 23.20 12.08 7.80 3.29

Biomasa (kg) 39 4 36 51 89 7 52 29954 107 8 60 38559

Cuadro 9. Cantidad de nutrimentos en los diferentes tejidos de árboles de Eucalyptus saligna y E. citriodora de siete años de edad, después del segundo corte (tomado de Costa 1990). Parte del árbol Hojas Madera Corteza Ramas

N

P

K

Ca

Mg

Biomasa seca

6.5 3.6 11.7 30.9 26.2 45.7 12.7 12.9

2174 3078 73500 100400 9690 25550 6319 6387

Especie E. saligna E. citriodora E. saligna E. citriodora E. saligna E. citriodora E. saligna E. citriodora

36.5 51.8 80.4 80.8 38.7 58.6 19.9 20.1

3.9 3.7 11.7 10.0 10.9 7.4 2.8 1.9

kg ha-1 27.3 17.3 47.2 13.2 51.0 35.0 92.9 221.4 73.8 155.2 126.9 221.6 18.3 21.2 21.4 20.0

Un estudio realizado por Silva et al (1983), citados por Spangenberg y Fölster (2002), en suelos pobres de la región de Cerrado en Brasil describe los contenidos de Ca en la corteza de cinco especies de eucalipto de 10 años de edad. Los mismos variaron desde 30 kg ha-1 (E. propinqua), hasta 53 kg ha-1 (E. robusta), 70 kg ha-1 (E. dunnii) y 71 kg ha-1 (E. grandis), hasta 102 kg ha-1 (E. saligna). Entre estas especies, E. grandis y E. saligna mostraron la mayor producción de biomasa (incremento medio anual de 18 t ha1 ) y E. grandis la mayor acumulación de nutrimentos. Mediante la implementación de plantaciones mixtas, combinando especies fijadoras de N con especies que no son capaces de fijarlo, Mackensen (1999) menciona la bondad de la combinación de E. deglupta y A. mangium, y el uso de los residuos de esta última en forma de mulch o ceniza. A pesar de lo recomendable que es dejar la corteza de los árboles cortados en el sitio, donde sirve como mulch, cubre el suelo, reduce la erosión y ayuda a mantener la humedad del suelo, esta resulta ser una práctica de alta dificultad técnica en eucalipto (Spangenberg y Fölster 2002)

275 Ante la pregunta de cómo el eucalipto suele lograr grandes crecimientos a pesar de plantarse en suelos de baja fertilidad, de Paula (1996), cita a Attiwill (1980) quien menciona que cerca de la mitad del fósforo es suplida por el ciclo interno o bioquímico, a través de un proceso efectivo de removilización de fósforo de las hojas senescentes. Cita igualmente a Baker y Attwill (1985), quienes también observaron ese aspecto. Ellos encontraron que para eucalipto, apenas el 4% de la demanda de N y el 10% de la demanda de P vienen de la reserva del suelo, el resto es suplido por el ciclo bioquímico. En contraste, los valores para pino rondan el 23% y el 34% respectivamente.

6. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar de este género, se recomienda tomar la segunda hoja madura de color verde oscuro (las hojas más jóvenes son de color verde claro con un ligero tinte rojizo), excepto para E. deglupta especie en que se toma la tercera hoja, todas provenientes de árboles que no estén fructificando y de la parte inferior de la cuarta a sexta rama del árbol, en forma descendente (Brunck 1987). En los Cuadros 10 y 11 se presentan los ámbitos de deficiencia y adecuados de nutrimentos a nivel foliar para varias especies de eucalipto de acuerdo con Dell et al. (2001) y Boardman et al. (1997). Se observa que los ámbitos de concentración foliar son ligeramente diferentes entre 9 especies, lo suficiente para manejar la fertilización de cada una de ellas de manera diferenciada. Para todas las especies comparadas, el orden de concentración foliar sigue el orden N > Ca > K > Mg = Na = Cl > P >> B > Zn > Cu. Cuadro 10. Ámbitos de concentración adecuada en la hoja madura más joven de árboles de E. globulus, E. grandis, E. urophylla y E. urograndis (tomado de Dell et al.2001). E grandis E. urophylla Deficiente Adecuado Deficiente Adecuado mg g-1 materia seca N 10-17 19-27 5-15 18-34 <11 15-30 P 0.7-1.0 1.3-2.7 0.2-0.9 1-3 0.5-0.9 1.2-3.1 K 3-7 8-15 3-5 6-18 2-5 6-16 Ca ?<1 3-17 <1 3-8 ?<1 3-15 Mg ?<0.8 1-7 0.3-0.7 1-3 ?<0.8 1.7-6.4 S <1.2 1.3-2.2 <1 1.5-3.0 ?<1 1-3 mg kg-1 materia seca Fe 8-10* 25-700 10-14 25-130 ?<20 25-100 Zn 8-11 15-50 5-9 15-50 9-12 16-47 Mn 2-19 40-2000 ?<15 60-2300 ?<15 130-4000 Cu 0.5-2.0 3-24 0.4-1.5 2-11 0.8-1.5 3-19 B 4-10 14-38 5-8 15-27 4-12 16-69 ? Significa que debe hacerse más investigación para definir este valor * <20 en suelos calcáreos Elemento

E. globulus Deficiente Adecuado

E. urograndis Deficiente Adecuado 8-13 0.8-1.0 2-6 0.2-0.4

8-12

18-29 1.2-2.6 9-15 2.1-7.5 1.1-3.6 1.2-2.9 40-100 13-29 130-2300 3.5-13.4 13-30

276 Cuadro 11. Ámbitos de concentración adecuada en la hoja madura más joven de árboles de E. camaldulensis y E. saligna (tomado de Boardman et al.1997). Nutrimento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Na (%) Cl (%) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1) Fe (mg kg-1) Al (mg kg-1) B (mg kg-1)

E. camaldulensis 1.46-2.10 0.18-0.22 0.6-0.8 0.11-0.16 0.50-1.01 0.17-0.37 0.22-0.36 0.17-0.46 3-5 13-41 190-600 110-170 120-260 144-200

E. saligna 0.90-2.10 0.08-0.20 0.85-1.50 0.14-0.20 0.3-1.0 0.20-0.40 0.16 0.10-0.45 4-7 16-30 100-800 70-86 90-200 25-45

7. Síntomas de deficiencia foliar La falta o exceso de uno o más nutrimentos producen anormalidades visibles en las plantas (clorosis, muerte de tejidos y reducción del crecimiento). Estos síntomas son específicos para cada nutrimento y una vez que se presentan, el crecimiento de las plantas ya está comprometido. Cuando el elemento es móvil (N, K, Mg, P) los síntomas se manifiestan en los tejidos más viejos; mientras que si los elementos son poco móviles (Ca, B, Zn, Fe, Mn) los síntomas se manifiestan primeramente en las hojas y brotes más nuevos (Figura 1). En el campo es importante estudiar la distribución y la simetría de los síntomas en la planta; esto con el propósito de diferenciar si los síntomas son por plagas o intoxicaciones con productos químicos. En la Figura 2 se presentan fotografías de los síntomas de deficiencias nutricionales en especies de eucalipto cultivadas en Brasil (Silveira et al. 2001). Aunque las especies a que hace referencia este texto son diferentes en algunos casos, se considera que la información puede servir como una guía para el diagnóstico nutricional de este género.

277

Tejido a muestrear

Hojas expandiendo

Hojas jóvenes expandidas

Hojas viejas

Figura 1. Diagrama ilustrativo de la posición de los retoños y la apariencia de los síntomas de deficiencia nutricional en eucalipto (tomado de Dell et al. 2001).

278 Figura 2. Síntomas de deficie4ncias de algunos nutrimentos en Eucalipto (tomado de Silveira et al (2001).

Nutri Mento

N

P

K

Síntomas Inicialmente las hojas viejas presentan una coloración verde clara que se va tornando amarillenta y con pequeños puntos rojizos a lo largo de la lámina. Posteriormente los puntos cubren todo la lámina tornándose la hoja completamente rojiza.

Los síntomas de deficiencias de fósforo en E. grandis x E. urophylla se inician con una coloración verde oscura, tornándose rosada en la parte próxima a las nervaduras y con puntuaciones oscuras a lo largo de la lámina. En un estado final las puntuaciones se tornan necróticas

En E. pilularis inicialmente las hojas presentan una clorosis, seguida de una necrosis del borde de las hojas, la clorosis (rojiza) progresa de los bordes hacia el centro de la hoja. En la fase final muchas veces ocurre secamiento de la punta de las hojas.

En E. grandis x E. urophylla las hojas nuevas se deforman seguidas de un enrollamiento de las mismas. Algunas veces puede ocurrir muerte de las yemas apicales y en estados avanzados puede ocurrir secamiento de los brotes.

Ca

Mg

Las hojas más viejas presentan manchas amarillas con las nervaduras verdes. Luego las manchas se tornan color marrón de tamaño y contornos variables pudiendo también ocurrir clorosis intervenales.

Foto

279 Las hojas nuevas en E. urophylla se tornan amarillas de forma uniforme.

S

En E. grandis las hojas nuevas presentan clorosis intervenal con apariencia de un retículo fino.

Fe

En E grandis las hojas nuevas se tornan lanceoladas, angostas y pequeñas. En la región apical ocurre una alta brotación de yemas con posterior pérdida de dominancia. Con esta condición los árboles crecen menos

Zn

B

Mn

En E. grandis ocurre alta brotación y pérdida de dominancia causada por la muerte de yema apical. Las hojas nuevas presentan una intensa clorosis marginal seguida de secamiento de los márgenes. Las nervaduras se tornan extremadamente realzadas con posterior necrosis. En estados avanzados se observa muerte de puntas de ramas con muerte descendente y alta brotación de yemas laterales y bifurcación del tronco.

Las hojas nuevas presentan clorosis intervenales con apariencia de un retículo grueso, o sea las nervaduras y áreas adyacentes se tornan verde oscuro y el resto de la lámina foliar permanece verde claro.

280

8. Fertilización en vivero Las semillas de eucalipto son pequeñas, por lo que se germinan en un sustrato esterilizado de arena o una mezcla 1:1 de arena con suelo fértil, sin la aplicación de fertilizante. Las plantas se mantienen en los germinadores hasta que alcancen el tamaño de repique; en el caso de E. saligna las plantas tardan de 10 a 20 días para germinar y el tamaño de trasplante a bolsa se realiza cuando tienen 4 hojas verdaderas mientras que en el caso de E. camaldulensis las plantas tardan de 5 a 12 días para germinar y el trasplante se realiza con 2 hojas verdaderas (Martínez 1990; CATIE 1991). Adjoud y Halli (2000) mencionan que el género Eucalipto es uno de los pocos árboles maderables que forma ectomicorrizas, por lo que se acostumbra hacer inoculaciones a nivel de vivero para mejorar la sobrevivencia y el desarrollo de las plántulas en sus fases de crecimiento temprano (Trappe 1997). La inoculación se realiza a partir de micelio vegetativo y por medio de esporas colectadas en el campo (Xianheng et al. 1998), de manera que los árboles lleven la micorriza al campo. Las plantitas se trasladan a bolsas de 10 x 20 cm con agujeros y llenas de una mezcla de arena, suelo fértil y un componente orgánico como compost, aserrín de madera o granza de arroz, en una proporción 1:1:1 (Martínez 1990; CATIE 1991). Si se desea un manejo preciso de la nutrición, al preparar el sustrato se pueden adicionar algunos nutrimentos necesarios en ésta fase de crecimiento. Según sea la limitante del sustrato se puede utilizar en g m-3 300 a 500 de P2O5; 3 a 6 de B; 1 a 2 de Cu; 15 a 40 de Mn y Fe; y 15 a 25 de Zn y enmiendas como calcita o dolomita (Silveira et al. 2001). Martínez (1990) y CATIE (1991) mencionan que cuando se utiliza en los sustratos suelo pobre, es aconsejable mezclarlo con un fertilizante como 15-15-15 (N-P-K) a razón de 25 kg m-3; sin embargo, debido a los altos riesgos de daño químico a las plántulas, no se recomienda aplicar fertilizante bajo el sistema radical, sino aplicar de 8 g m-2 de era o bancal de la fórmula 15-38-10 disuelto en agua, después de la sexta semana (Cannon 1983). Un mes antes del trasplante se recomienda eliminar la fertilización con el propósito de lograr endurecimiento y lignificación, de tal forma que las plantas no sufran mucho estrés en las primeras semanas posteriores al transplante (Cannon 1983). Para mejorar el crecimiento de las plántulas en Andisoles en Colombia, Vélez (1981) realizó una serie de ensayos de fertilización en viveros de E. grandis, encontrando que la adición conjunta de 40 g m-2 de urea con 400 g m-2 de calfos causó la mejor respuesta, sin que la adición de K tuviera ningún efecto positivo adicional. En esta fase (Silveira et al. 2001), las deficiencias nutricionales son poco comunes y los principales problemas se deben a toxicidades y desequilibrios nutricionales, principalmente de boro y manganeso, causadas por malas dosificaciones y manejo del sustrato. En el caso de deficiencias, estas pueden corregirse con aplicaciones de fertilizante foliar, basándose en valores establecidos de concentración foliar (Cuadro 12), ya que la duración de ésta etapa es corta. En el caso de toxicidades, si bien se pueden detectar con el análisis foliar o las sintomatologías observadas, su corrección es más compleja, ya que se debe revisar la estrategia de fertilización y materias primas del sustrato para evitar futuras intoxicaciones.

281 Cuadro 12. Ámbitos de concentración adecuado en la hoja más joven madura de plántulas de E. camaldulensis, E. saligna y E. globulus en vivero (tomado de Boardman et al. 1997). Nutrimento (unidades) N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Na (%) Cl (%) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1) Fe (mg kg-1) Al (mg kg-1) B (mg kg-1)

E. camaldulensis

E. globulus

E. saligna

1.4-1.8 0.1-0.14 0.6-1.0 0.1-0.14 0.5-1.2 0.18-0.25 0.1-0.43 0.1-0.4 3-5 16-41 80-500 84-170 30-250 20-120

2.0-2.8 0.14-0.26 0.8-1.2 0.15-0.20 0.4-1.3 0.10-0.22 0.1-0.4 0.33 4-24 15-50 100-2000 30-700 30-100 12-50

2.9 0.2 1.1 nd 0.6 nd nd nd nd nd nd nd nd nd

La respuesta del eucalipto a la aplicación de N en la fase de vivero depende de la fuente de fertilizante empleada. En términos de acumulación de biomasa y nivel de toxicidad del fertilizante aplicado, Shedley et al (1995) obtuvieron la mejor respuesta a la adición de sulfato de amonio y la menor respuesta a la adición de nitrato de calcio o nitrato de amonio. Estos mismos autores sugieren rangos de concentración para interpretar la condición de las plantas en función del tipo de fertilizante utilizado (Cuadro 13). Cuadro 13. Ámbitos de concentración de N total en la hoja abierta más joven de plántulas de E. globulus cultivados en vivero con tres fuentes de N (tomado de Shedley et al. 1995). Nivel Severamente deficiente Deficiente Adecuado Tóxico

(NH4)2SO4 <1.4 1.5-2.8 2.9-4.7 >4.7

NH4NO3 Concentración foliar de N (%) <1.4 1.5-2.5 2.6-4.3 >4.3

Ca(NO3)2 <1.4 1.5-2.3 2.4-3.3 >3.3

Barros y Novais (1990), recomiendan aplicar, en la fase de vivero, cantidades de nitrógeno en dosis de entre 50 y 150 g m-3 de sustrato, iniciando por la menor dosis, y de ser necesario, aplicar el resto de modo fraccionado, pudiendo observarse respuestas positivas y generalizadas. Para el fósforo, recomiendan aplicar 200 a 300 g P m-3 de sustrato, utilizando una fuente soluble preferentemente, ya que su disponibilidad natural es muy baja, y puede observarse respuestas generalizadas y de gran magnitud. Para el caso del K, recomiendan elevar la concentración en el sustrato hasta 30 ppm, para el S recomiendan la aplicación de 20 a 40 g m-3 de sustrato. En cuanto al uso de enmiendas, recomiendan su uso con el objetivo tanto de corregir la acidez como de adicionar Ca y/o Mg. Así, recomiendan aplicarlas para elevar el contenido de Ca+2 hasta 0.20 a 0.40 cmol (+) 100g-1, y de Mg+2, hasta 0,05 a 0,10 cmol (+) 100g-1. En el caso de los micronutrimentos, anotan que generalmente, el B y el Zn son los que más frecuentemente pueden ser limitantes para las plántulas, y que la sintomatología visual de deficiencias en las plántulas, es un aspecto importante para direccionar la necesidad de fertilización con micronutrimentos.

282

9. Fertilización al trasplante Resumiendo lo encontrado por varios autores, Ward et al. (1985), mencionan que en esta etapa de crecimiento y hasta el cierre de copa de la plantación, la respuesta del eucalipto a la adición a de N ocurre en muchas partes del mundo, la respuesta a la adición de P es rara y a K limitada, La respuesta a la adición de micronutrimentos es aun más limitada, aunque se menciona que ocurre a la adición de Mg y Fe en suelos alcalinos y calcáreos, al B en el este y centro de África y Andisoles y Oxisoles de Suramérica. Silveira et al.(2001) indican que en Brasil la fertilización al trasplante consiste en la aplicación de P, Cu, Zn, N y K; en América Central (CATIE 1991; Martínez 1990) se utiliza una fuente de fertilizantes con N, P y en Colombia (Cannon 1983) una base de N, P, K y B. Estudios realizados en Australia (Judd et al. 1996) demuestran que la fertilización inicial del eucalipto debe completarse antes de los 9 meses después del trasplante, con adiciones de fertilizante cada 12 meses y no después del tercer año. Con una fertilización al trasplante se obtienen altas tasas de sobrevivencia y crecimiento rápido en altura, lo que permite un control temprano de malezas y un mayor crecimiento diamétrico y de volumen de madera. La experiencia en América Central indica que las mejores respuestas a la fertilización se obtienen aplicando entre 40 y 60 g por planta de fórmulas completa (12-24-12; 10-30-10) al momento del transplante, lo que equivale a aplicar entre 6 a 24 g por planta de N y 8 g por planta de P. Actualmente, las cantidades de fertilizante aplicadas en plantaciones de ciclo corto varían según el tipo de suelo, la especie y la producción objetivo. En Brasil distribuyen de 200 a 400 kg ha-1 de superfosfato y 100 kg ha-1 N:P:K 25:0:25 cuando las plantaciones llegan a su cuarto ciclo. Para siembras nuevas, luego de pasturas o vegetación secundaria, se utiliza sólo un NPK al fondo del hueco (Spangenberg y Fölster 2002). En las Sabanas Orientales de Venezuela, Morales y Ortega (1980) midieron el efecto de aplicar al trasplante fosforita y las fórmulas 12-12-17-2 y 12-12-6 en dosis de 0, 100, 150 y 200 g por planta sobre el crecimiento de E. grandis; los autores concluyeron que las mejores respuestas en productividad se obtuvieron con la aplicación de 100 g por planta del fertilizante fosforita y que en esta localidad no es aconsejable intentar producir la especie sin aplicar fertilizante. Similares resultados encontró Cannon (1983) en Andepts en Colombia en cuyo caso los mejores resultados en crecimiento se obtuvieron con la aplicación de 100 g por planta de 10-30-10, con incrementos en 15 veces del volumen con respecto al testigo. Cannon (1983), también menciona que la aplicación de 5 g por árbol de B después de un año presenta mayores alturas que el testigo, aunque recomienda un seguimiento a la aplicación de este elemento ya que fácilmente puede incurrirse en problemas de toxicidad.

10. Fertilización de mantenimiento de la plantación El efecto de la fertilización al trasplante ocurre casi inmediatamente después de su aplicación y disminuye hasta el cuarto año después de la misma (Martínez 1990); por lo tanto, la duración del efecto benéfico de este tratamiento es corta y depende del nutrimento y del número de aplicaciones que se realicen. Debido a esta situación, en Brasil se recomienda continuar con una fertilización entre los 30 y 90 días y otra a los 6

283 o 9 meses después, con el propósito de proporcionar nutrimentos de alta movilidad en el suelo como el N, K y B (Silveira et al. 2001). La adición de fertilizantes a un suelo pobre con más de un nutrimento, resulta en un incremento del crecimiento y una mayor absorción de todos los nutrimentos por parte de la planta y no solo de los que se aplicaron. Por ejemplo, la aplicación de una tonelada de fosfato en una plantación de E. grandis, aumentó la absorción de P en un 131% y la de Ca en un 100%. La absorción de K y Mg aumentó en un 24 y 25% respectivamente, elementos que en otra región aumentaron en un 122 y un 98% respectivamente con la aplicación del mismo tratamiento (Reis y Barros 1990). La recomendación de adicionar N al trasplante, depende del contenido de materia orgánica del suelo (0-20 cm de profundidad); Gonçalvez et al. (1995) sugieren aplicar 60, 40 y 20 kg ha-1 de N cuando los contenidos de materia orgánica oscilan ente 0-15, 16-40 ó más de 40 g dm-3, respectivamente; también recomiendan adicionar entre 30 y 40 % en una primera ocasión y entre 60 y 70 % en otras segunda oportunidad. En Colombia, Kane et al.(1992), después de realizar investigaciones por tres años con fertilizantes NPK en suelos volcánicos, concluyeron que la mejor dosis de N, P y K para fertilizaciones posteriores al trasplante consisten en adicionar 150, 40 y 30 kg ha-1 año-1, respectivamente. El eucalipto responde a la aplicación de K en suelos con contenidos de 0.2 a 1.0 mmol K dm-3 y no existe respuesta en suelos con contenidos mayores. Cuando se presentan respuestas, estas se dan con una estrecha relación Ca:Mg (< 1 unidad) o por los elevados valores de Ca + Mg en el suelo (> 8 mmol K dm-3). En el Cuadro 14 se presentan recomendaciones de aplicación de K en función del contenido de este nutrimento en el suelo (Silveira y Malavolta 2000). Cuadro 14. Recomendaciones de fertilización potásica en Eucalipto de acuerdo al contenido de potasio en el suelo (0-20 cm) (tomado de Silveira y Malavolta 2000) Meses después de la siembra 2-3 6-9 12-18 Total aplicado

Forma de aplicación A la corona o en banda a 30 cm del árbol A la corona o en banda a 30 cm del árbol En banda entre hileras o en toda la superficie

K intercambiable (mmol dm-3) 0-0.1 1.0-1.5 >1.5 K2O (kg ha-1) 20-30 20-30 20-30 30-45 20-30 60-75 120-150 40-60 20-30

Según Morais (1999) citado por Silveira et al. (2001), la dosis de boro a aplicación depende del tipo de suelo y varía entre 6 y 9 kg ha-1. La dosis total se debe distribuir de manera que el 30 % se adicione en la primera refertilización y 70 % en la segunda; también se recomienda elevar la dosis en un 25 a 30 % en suelos con déficit hídrico. Finalmente las fertilizaciones de corrección y mantenimiento se hacen posteriores a las llamadas re-fertilizaciones. Esta es una labor que se realiza entre los 12 y 18 meses y consiste en identificar aquellas plantas que tengan un bajo crecimiento para hacer diagnóstico de su condición nutricional (Silveira et al. 2001). Para el diagnóstico se debe de reconocer si existen síntomas de deficiencia o toxicidad, hacer análisis de suelos y análisis foliares. El Cuadro 15, tomado de Barros y Novais (1990), muestra los valores críticos de establecimiento y mantenimiento de ciertos elementos para el crecimiento del eucalipto.

284 Cuadro 15. Valores de los niveles críticos (NC) de establecimiento y mantenimiento para fósforo, potasio, calcio y magnesio en el suelo para el crecimiento de eucalipto (tomado de Barros y Novais 1990)

Elemento P (mg kg-1) Suelo arcilloso Suelo franco a arenoso K(mg kg-1) Ca (cmol 100g-1) Mg (cmol 100g-1)

NC de mantenimiento Incremento medio anual (m3 ha-1año-1) 10 20 30 40 50

NC de establecimiento

Niveles adaptados

60 80

4 8

4.1 6.1

4.3 6.2

4.3 6.3

4.4 6.4

4.5 6.5

10 0.2 0.05

40 0.4 0.10

30 0.3 0.07

45 0.45 0.10

60 0.60 0.13

75 0.60 0.16

90 0.80 0.19

11. Respuesta a la fertilización de plantaciones de E. grandis Esta especie de eucalipto se utiliza ampliamente en el Valle del Cauca, Colombia (principalmente Andisoles) y en las sabanas brasileras y venezolanas (principalmente Ultisoles y Oxisoles), regiones donde se ha generado la mayor parte de la información disponible en América Latina, así como en grandes extensiones de terreno en África y Australia. En general, las variables físicas del suelo deben considerarse al momento de escoger los sitios para sembrar eucalipto, ya que en casos extremos pueden afectar negativamente el desarrollo radical de los árboles, más que las propiedades químicas del mismo; dentro de estas variables deben mencionarse la textura, la estructura, la disponibilidad de agua y la profundidad efectiva. Después de 21 semanas de establecidas en el campo, las plántulas de E. grandis en suelos con densidad aparente superior a 1.2 g cm-3, tuvieron una altura promedio de 60.4 cm, mientras que cuando la densidad aparente fue de 1.4, 1.5, 1.6 ò 1.8 g cm-3 las alturas promedio fueron 38.3, 25.0, 26.0 y 15.8 cm, respectivamente (Vélez 1981). Las plantaciones de E. grandis y sus híbridos son de las más productivas del mundo tropical y subtropical, rendimientos que dependen de una fuerte absorción y reciclaje de nutrimentos. Varios estudios mencionan que la especie responde a la adición de P y puede mejorarse cuando además se aplica N y con la adición de fertilizante se han logrado incrementos de 25 y 98 m3 ha-1 en rotaciones de 10 años en África del Sur, de109 m3 ha-1 con la adición a la siembra de 53 y 30 kg ha-1 después de 6.5 años en Brasil y de 142 m3 ha-1 a los 9.25 años de aplicar el fertilizante y controlar malezas e insectos en Australia. La respuesta en crecimiento de Eucalyptus spp. a la fertilización con la aplicación con N y P al inicio de la plantación ha sido reportada en Australia, Brasil, Fiji, Marruecos, Colombia, Portugal y Sudáfrica; por el contrario, la respuesta a la aplicación de K es poco mencionada, excepto cuando el contenido del elemento en el suelo está por debajo del nivel crítico (Morales y Ortega 1980, Kane, Weight y Lambeth 1992). Desde el punto de vista de fertilidad de suelos, variables como el pH, el contenido de materia orgánica, el nivel de P disponible, el contenido total de N, los contenidos de Ca, Mg y K intercambiables medidas a una profundidad de 0-20 cm son las variables que en orden descendente se citan con mayor frecuencia afectando el crecimiento de este género en Ultisoles y Oxisoles (Gonçalves, Demattê y Couto 1990).

285

Cromer et al. (1993a) mencionan que la respuesta al P se presenta principalmente en suelos viejos muy meteorizados, mientras que la respuesta al N ocurre en suelos relativamente recientes bajos en su contenido de materia orgánica. Los incrementos en biomasa de E. grandis se deben que los árboles aumentan su índice de área foliar, lo que les permite interceptar una mayor cantidad de la radiación solar disponible; la ganancia en biomasa ocurre en construir más follaje (mayor fijación de carbono), a la forma en que el follaje se acomoda para interceptar la luz, así como la mejora de la eficiencia asimilatoria del follaje. Cuando los árboles están deficientes de N, el efecto de la adición de N se nota en el aumento de su biomasa foliar, si los árboles están altos en N, el aumento en área fotosintética específica es más importante. Por el contrario, si los árboles están deficientes de P los cambios en crecimiento se notan como una mejora en el efecto de asimilación, mientras que los árboles altos en P mejoran su área foliar específica y su capacidad de asimilación. En un ensayo en varias localidades al que se le adicionaron 1536 y 461 kg ha-1 de N y P en Paleudalfs de Australia, los autores encontraron respuestas altamente significativas y sustanciales con la aplicación de estos elementos (Cuadro 16). Los autores (Cromer et al. 1993b) también encontraron que E. grandis crece rápidamente en sus estados iniciales, pero que este tipo de crecimiento solo ocurre cuando se suple los nutrimentos necesarios desde el suelo; una vez que cierra la copa, los incrementos en variables de crecimiento disminuyen, pero siempre son más elevados en los árboles fertilizados que en los que no reciben fertilización. Cuadro 16. Variables de productividad medidas en plantaciones de E. grandis de 3.12 años con y sin aplicación de fertilizante en Australia (adaptado de Cromer et al. 1993a). Tratamiento Sin Fertilizante Con Fertilizante

Altura prom. árbol, m 5.81 14.45

Área basal, m2 ha-1 3.42 17.33

Incr. medio anual de vol., m3 ha-1 año-1 6.1 34.2

Prod. primaria neta t ha-1 año-1 7.63 27.1

La siembra de E. grandis en suelos pobres de Venezuela, no puede realizarse sin la adición de fertilizantes, a pesar de las excelentes propiedades físicas de los suelos; bajo estas condiciones no solo es necesario aplicar NPKB, sino también Zn. Morales y Ortega (1980) encontraron que de 4 tipos de fertilizante comparados, la fórmula 12-12-17-2 causó el mejor crecimiento en diámetro y altura de los árboles, debido a la presencia de K y Mg, elementos que estaban en menores cantidades o ausente en los otros productos comparados (12-12-6 y fosforita); en este caso, la aplicación de 100 g árbol-1 o su equivalente 137 kg ha-1, fue el tratamiento más significativo en términos económicos y de crecimiento de la plantación. En suelos similares de Brasil, se recomienda la aplicación de 25 kg ha-1 de N, 72 kg ha-1 de P2O5 y 25 kg ha-1 de K2O (Gonçalves, Demattê y Couto 1990). En general, se considera que esta especie no responde a dosis de P mayores a 100 kg ha-1 como fertilizante de alta solubilidad, cuando se aplica al voleo (área total) o entre 1.0 y 1.5 ton como roca fosfórica adicionado al hoyo, y tampoco debe esperarse respuesta a la aplicación al voleo de menos de 30 kg N ha-1. Por ejemplo la aplicación de 120 kg ha-1 de NPK aporta 20 kg P y 18 de N, por lo que la respuesta esperada se deberá más a la adición de P que a la de N. En contraste, la respuesta a la adición de 500 kg de NPK ha-1, la cual aporta 83 kg de P y 75 kg de N se debe más a la adición de N (Kane, Weight y Lambeth 1992).

286 La respuesta del E. grandis a la fertilización con NPK y B en Andisoles de Colombia está ampliamente documentada (Cuadro 17), y se justifica sobre todo por requerirse pequeñas cantidades de fertilizante (Ladrach 1980b). En general, bajo estas condiciones se recomienda aplicar entre 75 y 100 g árbol-1 de la fórmula 10-30-10 o su equivalente, más 20 g bórax árbol-1 (Cannon 1981a), también puede recomendarse el fosfato diamónico ya que el K no es elemento crítico en este tipo de suelos (Ladrach 1986). Cuadro 17. Efecto de la adición de varios tipos de fertilizante sobre el volumen y la incidencia del secamiento de E. grandis en Andisoles de Colombia (tomado de Cannon 1981a). Volumen de madera (m3 parcelaIncidencia del secamiento* 1 ) Testigo 0.07 2.6abc 100 g calfos 0.11 3.2ab 100 g calfos + 5 g bórax 0.18 2.0bc 50 g 10-30-10 0.24 4.1ª 50 g 10-30-10 + 5 g bórax 0.39 2.5bc 5 g bórax 0.19 1.4c *La evaluación varía de 0 = sin secamiento hasta 5 = 4 ó 5 árboles afectados parcela-1; los valores con el mismo tipo de letra no varían significativamente entre si al nivel del 95 %. Tratamiento

En el caso de Colombia, los suelos derivados de cenizas volcánicas presentan excelentes condiciones físicas, pero baja fertilidad, particularmente de P y B. En este tipo de ecosistema se acostumbra aplicar 70 g árbol-1 de NPK (15-38-10) o de 60 g árbol-1 de fosfato diamónico (18-46-0) + 10 g de bórax al inicio de la plantación y otra fertilización cuando se nota un bajo crecimiento o vigor 1 o 2 años después de la primera aplicación de fertilizante. El abonamiento a la siembra es necesario para obtener el crecimiento inicial máximo y la segunda aplicación es necesaria para obtener el crecimiento máximo durante el turno de corta. La cantidad de N y P adicionada a la siembra proporciona cantidades bajas de estos elementos, las cuales tienen un efecto residual no mayor a 2 años, mientras que el efecto residual de la segunda fertilización puede alcanzar hasta 4 años, cuando se aplican 1000 kg ha-1 de la fórmula 15-38-10 + 20 g bórax por árbol, causando un incremento de volumen comercial de madera de 31 m3 ha-1 (Kane, Weight y Lambeth 1992). Los autores recomiendan aplicar una segunda aplicación de fertilizante por hectárea (kg ha-1) de 150 N + 40 P + 30 K con 20 g por árbol de bórax (aproximadamente 15 % B soluble en agua). En material seleccionado de E. grandis, Barros y Novais (1996) encontraron que un clon absorbió del suelo el doble de P que otro clon de la misma especie, produciendo el doble de biomasa de madera; la interacción genotipo x absorción de nutrimentos se basa principalmente en diferencias en el desarrollo del sistema radical, el cual presenta una mayor densidad de raíces en las especies (clones) más eficientes. Para la misma especie, la respuesta en crecimiento de árboles entre 6-12 meses de edad a niveles crecientes de la fórmula 10-30-10 causó incrementos de hasta un 300 % (Figura 3), con dosis entre 50150 g de fertilizante por planta dependiendo del sitio (Cannon 1984). Según Ugalde y Vásquez (1995), E. grandis presentó incrementos significativos en diámetro y altura total hasta 9 meses después de la aplicación de 50 y 150 g por árbol de la fórmula 10-3030 en Turrialba, Costa Rica, lográndose incrementos en volumen del 8 y del 18 % al final 6.5 años con el tratamiento de 150 g de fertilizante 10-30-10 en las densidades de 5000 y 1250 árboles ha-1.

287

Figura 3. Respuesta en crecimiento de E. grandis a dosis crecientes de N-P-K en cinco Andisoles de los departamentos del Cauca y del Valle, Colombia (tomado de Cannon 1984).

12. Respuesta a la fertilización de plantaciones de E. deglupta Varios estudios sobre calidad de sitio para esta especie mencionan que el mejor crecimiento de E. deglupta se da sobre suelos profundos (> 60 cm), con buen drenaje, texturas medias y fertilidad alta (Jadán 1972, Sánchez 1994, Chavarría 1996). Los modelos de productividad de esta especie indican una correlación positiva con los contenidos de Mg (entre 0.3 y 4.2 cmol(+) L-1) y Ca (entre 0.5 y 14.7 cmol(+) L-1). En general, altos contenidos de materia orgánica (> 5 %) y de arcilla (> 35 %) desfavorecen su desarrollo, probablemente porque se asocian con condiciones de mal drenaje (Sánchez 1994).

13. Respuesta a la fertilización de plantaciones de E. saligna Entre las diferentes especies de eucalipto, E. saligna es una de las preferidas para la siembra en regiones de clima tropical de laderas, debido a su rápido crecimiento. Sin embargo, la calidad de la madera, que tiende a partirse como otras especies de rápido crecimiento (Figura 4), la hace poco competitiva con E. deglupta, la cual se adapta mejor para la confección de postes de electricidad. Esta especie responde universalmente a la adición de N, en suelos bajos en P a la combinación de N y P, y raramente a la adición de K como fertilizante. Ward et al. (2006) encontraron que la adición de N (0 y 190 kg ha-1 como urea), P (0 y 120 kg ha-1 como superfosfato) y K (0 y 140 kg ha-1 como cloruro de potasio) a plantaciones de 3 a 9 semanas E. saligna en terrenos en recuperación después de extracción de bauxita en Australia, causó incrementos en altura (0.58 m sobre el testigo) y diámetro (0.6 cm sobre el testigo) con solo adicionar N, mientras que la adición de NP aumentó la altura en

288 otros 0.34 m y el diámetro en 0.3 cm; la aplicación de K no tuvo ningún efecto sobre las variables de crecimiento.

Figura 4. Plantación mixta de E. camaldulensis con café (Coffea arabica) y efecto del secado de la madera en E. saligna en patio de aserradero, Juan Viñas-Turrialba, Costa Rica.

14. Respuesta a la fertilización de plantaciones de E. camaldulensis En suelos que presentan condiciones óptimas para el cultivo, E. camaldulensis se caracteriza por tener un crecimiento muy rápido, el cual presenta los mayores incrementos durante los primeros 7 o 10 años (CATIE 1991). CATIE (1991) reporta en diferentes sitios de América Central, incrementos de hasta 3.8 cm año-1 en diámetro y 4 m año-1 en altura para E. camaldulensis y Martínez (1990) reporta incrementos de 3.57 cm año-1 en diámetro y 4.10 m año-1 en altura para E. saligna. En Chile Bonomelli y Suárez (1999) encontraron en un estudio de acumulación de biomasa en zonas costeras, del valle central y la pre-cordillera, que de la siembra a los 12 meses el crecimiento es muy lento, seguido de un crecimiento medio hasta los 24 meses y un crecimiento más acelerado a partir de ese momento; lo cual sugiere que a partir de los doce meses los requerimientos nutricionales serían mayores.

15. Respuesta a la fertilización de plantaciones de E. globulus Con respecto a la acumulación de biomasa y extracción de nutrimentos, trabajos desarrollados en Chile (Figura 5) con E. globulus muestran que la biomasa total puede alcanzar valores cercanos a las 60 t ha-1 al tercer año con un manejo y fertilización óptima (Pereira et al. 1989; citados por Bonomelli y Suárez (1999). En España, González et al. (1985) determinaron que la extracción total de nutrimentos de un árbol de 10 años de edad de E. globulus fue de 1600, 300, 1660, 6370 y 780 g de N, P, K, Ca y Mg: los mismos autores estiman que una población para madera de 500 árboles

289 después de 10 años extraen (madera y corteza) por hectárea aproximadamente de 24, 7, 30, 117, 15 kg ha-1 año-1 de N, P, K, Ca y Mg. Calderón (1991) llevó a cabo una investigación en zonas costeras húmedas y andinas de Chile, comparando la adición de úrea con NPKB. El autor encontró que la úrea produjo la mejor respuesta a la fertilización y una rentabilidad superior al 12% y que la mezcla de NPKB produjo el mayor incremento volumétrico y una rentabilidad mayor al 12%. Según los datos de González et al. (1985) en la madera y la corteza se concentra entre 30 y 45 % del total del N, P, K, Ca y Mg extraído por los árboles, mientras que el resto se reintegra al terreno al cosechar los árboles (Cuadros 18 y 19).

Biomasa total (Kg/Ha)

70000 Precordillera

60000

Valle Central

Costa

50000 40000 30000 20000 10000 0 0

6

12

18

24

30

36

Meses después de plantación.

Figura 5. Acumulación de biomasa en árboles fertilizados de E. globulus en tres sitios forestales de Chile (tomado de Bonomelli y Suárez 1999). Cuadro 18. Contenido de nutrimentos en un árbol de E. globulus de 10 años de edad (tomado de González et al. 1985). Componente Madera Corteza Ramas gruesas Ramas delgadas Hojas y ramitas Total

N 327 152 479 107 538 1603

Contenido de nutrimentos (g) P K Ca 114 406 485 17 190 1898 131 596 2383 8 125 615 37 344 994 307 1661 6375

Mg 193 109 302 65 112 781

Cuadro 19. Distribución porcentual de nutrimentos de un árbol de E. globulus de 10 años de edad (tomado de González et al. 1985). Parte Madera exportada Residuos de cosecha

N 30 70

Cantidad de nutrimentos (%) P K Ca 43 36 37 57 64 63

Mg 39 61

En un experimento realizado en tes localidades del sureste de Australia, Judd et al. (1996) encontraron respuesta en crecimiento significativa de E. globulus a la adición de N y P, pero no a la de K; los autores recomiendan la adición fraccionada de hasta 100 kg

290 ha-1 de N y P antes de los 9 meses depués del trasplante con un complemento de 50 kg ha-1 de K (todos como elemento puro. Los resultados del estudio pueden apreciarse en el Cuadro 20. Cuadro 20. Efecto combinado de la adición de nutrimentos en el volumen (10-3 m3) de E. globulus en tres sitios del sureste de Australia (tomado de Judd et al. 1996). Ganancia absoluta (10-3 m3) N adicionado kg N ha-1 y relativa (%)** N0 N200 N400 Sitio 1 P0 15.9a 32.4abcd 30.0abcd P50 22.8abc 35.1abcd 44.0abcd P100 18.7ab 41.1abcd 49.3cd P200 19.2ab 47.1bcd 58.5d 42.6 (268) NPK 49.5cd 56.8d NPKTr 51.9d 55.0d Sitio 2 P0 14.4a 18.6abc 21.7abcde P50 18.4abc 19.1abc 26.0bcde P100 16.8ab 24.8bcde 23.5abcde P200 20.3abcd 25.1bcde 28.9de NPK 25.7bcde 26.8cde NPKTr 24.9bcde 30.8e 16.4 (114) Sitio 3 P0 19.4ª 28.3ab 30.4abc P50 34.1abcde 36.8bcde 40.1bcde P100 28.4ab 39.8bcde 47.7de P200 32.3abcd 38.5bcde 43.7bcde NPK 35.3bcde 49.0e 29.6 (153) NPKTr 39.5bcde 44.8cde *Los tratamientos con diferente letra en cada sitio son significamente diferentes entre si (prueba de Tukey P= 0.05. ** La ganacia absoluta es la diferencia entre el valor máximo (en negrita) y el valor del testigo; la ganancia relativa (en paréntesis) es la ganancia absoluta en proporción al valor del testigo. P adicionado* kg P ha-1

16. Tolerancia del eucalipto a la acidez del suelo No todas las especies de eucalipto tienen la misma tolerancia a la acidez del suelo. En un ensayo de solución nutritiva con niveles crecientes de Al adicionado como AlCl3.6H20 llevado a cabo por Neves et al. (1982) se encontró que la tolerancia es E. urophylla > E. paniculata > E. grandis > E. clöeziana cuando dicha tolerancia se estima como altura de planta y producción de materia seca (Cuadro 21).

17. Respuesta al encalado Cuando el eucalipto se planta en suelo ácido y debido a que consume grandes cantidades de Ca, es de esperar que haya respuesta al encalado. Novais et al. (1979), estudiaron el efecto de la aplicación de fertilizante (0, 100, 200, 300 y 400 g N por tonelada de sustrato en la forma de urea; 0, 200, 400, 600 y 800 g P2O5 por tonelada de sustrato como fosfato monocálcico y 0, 100, 200, 300 y 400 g K2O por tonelada sustrato como KCl) con y sin cal, sobre el crecimiento de plántulas de E. grandis. Se encontró que en ausencia de cal y fertilizante, las plántulas alcanzaron una altura de 1.3 cm, mientras que

291 en los tratamientos de NPK más balanceados y con encalado, alcanzaron entre 30 y 35 cm de altura a los 70 días. Este efecto también fue muy notorio en el crecimiento de las raíces, sobretodo en los tratamientos en que se aplicó P (Cuadro 22). Cuadro 21. Altura de planta y producción de materia seca de cuatro especies de eucalipto a los 100 días de edad, en respuesta a cinco niveles de Al en solución nutritiva (pH 4.5) (tomado de Neves et al. 1982).

Especie

Parte de tejido

E. urophylla E. paniculata E. grandis E. clöeziana E. urophylla E. paniculata E. grandis E. clöeziana

E. urophylla E. paniculata E. grandis E. clöeziana

0 45.1 40.5 26.4 11.2

Aéreo Raíz Aéreo Raíz Aéreo Raíz Aéreo Raíz

19.7 8.1 9.4 3.4 11.6 6.9 3.0 0.7

Aéreo Raíz Aéreo Raíz Aéreo Raíz Aéreo Raíz

100 100 100 100 100 100 100 100

Nivel de Al (ppm) 3 9 27 Altura de las plantas (parte aérea en cm) 43.3 33.6 17.2 32.9 27.6 8.8 21.3 14.9 5.8 10.7 3.7 0.7 Peso de materia seca (g vaso-1) 18.2 10.5 2.7 7.4 4.6 2.5 8.2 3.7 0.7 3.4 2.2 0.8 9.1 3.1 0.2 5.8 2.5 0.4 3.3 0.8 0.0 0.9 0.3 0.0 Producción relativa de materia seca (%) 92.5 53.3 13.8 90.9 57.0 30.5 87.6 39.0 7.7 98.7 64.2 25.1 78.3 26.6 2.2 84.0 36.9 5.5 112.0 26.9 0.4 132.1 38.8 4.0

81 11.1 8.5 4.4 0.4 0.7 0.8 0.6 0.5 0.2 0.3 0.0 0.0 3.6 10.5 6.2 15.8 1.5 4.5 0.4 3.1

Las respuestas del eucalipto al encalado, cuando ocurren, afectan más el crecimiento en diámetro que en altura. Barros y Novais (1990), citan que Mello (1968) detectó una ligera superioridad en el diámetro de las plantas de E. saligna de 24 meses de edad la adición de 2 toneladas de cal en comparación con aquellas que no fueron encaladas. Resultados similares fueron obtenidos por Valeri et al. (1983) en un suelo con 0.20 cmol Ca+2 + Mg+2/100 g de suelo, donde la aplicación de la misma cantidad de cal resultó en un mayor aumento del diámetro de E. grandis a la edad de 18 meses. Es interesante recalcar que, según los resultados obtenidos por Vale et al. (1984), citado por Barros y Novais (1990), en un suelo con contenidos adecuados de Ca y Mg para el crecimiento del eucalipto, el encalado puede tener más efectos negativos que positivos.

18. Pérdida de nutrimentos por la erosión del suelo La pérdida de nutrimentos del medio por erosión, ha sido raramente considerada en países en los que las plantaciones de eucalipto son naturales y de ciclo largo, donde este proceso prácticamente no ocurre. Sin embargo, puede ser de mucha importancia en plantaciones de eucalipto en las que ocurre una intensidad de preparación del suelo alta.

292 Las pérdidas por erosión pueden ser muy fuertes en suelos arenosos (Reis y Barros 1990). A pesar de que las plantaciones de eucalipto se consideran como una práctica de protección del suelo contra los procesos erosivos, se puede observar que en determinadas condiciones, la erosión puede causar severos daños, tanto por la susceptibilidad natural de ciertos pedoambientes, como por las prácticas de manejo utilizadas en la preparación del suelo y el mantenimiento y corta de la plantación (Barros y Novais 1990). Cuadro 22. Altura media de la parte aérea y tamaño de las raíces de plántulas de E. grandis a los 70 días de edad en función de la aplicación de NPK y cal en el sustrato de crecimiento (tomado de Novais et al. 1979). Altura de la parte aérea (cm) Tamaño de la raíz (cm) Tratamiento Sin cal Con cal Sin cal Con cal N1P1K1 2.8 33.0 9.3 19.5 N1P1K3 3.6 24.4 12.0 21.8 N1P3K1 25.1 228.1 21.7 17.3 N1P3K3 14.9 23.6 18.7 19.5 N3P1K1 2.7 26.0 6.6 19.7 N3P1K3 4.1 27.0 13.2 19.8 N3P3K3 25.3 31.3 17.8 23.0 N0P2K2 5.9 21.0 16.0 17.7 N4P2K2 15.4 35.0 19.1 18.2 N2P0K2 2.1 3.7 7.5 10.9 N2P4K2 24.8 34.7 19.4 20.5 N2P2K0 6.8 26.1 15.1 20.2 N2P2K4 12.1 29.0 16.5 18.1 N0P0K0 1.3 3.6 5.6 10.7 Promedio 11.7 25.2 17.7 18.0

En cuanto a la erosión, Lima (1996) menciona en plantaciones extensas de especies de rápido crecimiento, la necesidad de preparar el suelos; la permanencia del suelo sin protección durante el período de crecimiento de las plántulas y también el régimen de corta rasa al final del ciclo de la plantación, son factores que pueden resultar en pérdidas considerables de suelo por erosión. Estas pérdidas de suelo y nutrimentos pueden resultar críticas desde el punto de vista tanto de calidad de agua como de mantenimiento de la productividad del sitio.

19. Efecto de las plantaciones de eucalipto sobre las propiedades del suelo Ladrach (2005), concluye que los eucaliptos no solo no causan infertilidad de los suelos, sino que tampoco tienen un efecto negativo sobre el régimen de humedad del suelo; el autor resume los trabajos de Lima (1984, 1993) y de Lima y Freire (1976) en Brasil, concluyendo que: ? La información disponible no permite concluir que el eucalipto pueda alterar el régimen de lluvias. ? Las pérdida de agua de lluvia por intercepción son menores para los eucaliptos que los valores medios encontrados con otras especies en plantación o en bosques naturales. ? Las plantaciones de eucalipto pueden contribuir positivamente para el control de la erosión superficial y por lo tanto para la conservación del suelo y sus nutrimentos.

293 ? ? ?

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El agua que drena de las cuencas hidrográficas que contienen bosques naturales de eucaliptos es por lo general de alta calidad. El agua del suelo y del subsuelo que se encuentra bajo las plantaciones de eucalipto, de bosques naturales u otros tipos de vegetación no es marcadamente diferente. Aunque aún no se encuentra suficiente información, los datos disponibles indican que la deficiencia de producción de biomasa por unidad de agua consumida es relativamente alta para los eucaliptos en comparación con otras especies forestales. El balance hídrico de las cuencas hidrográficas reforestadas con eucaliptos no es diferente al que se observa en cuencas con otros tipos de cobertura forestal. A largo plazo, las plantaciones de eucaliptos en pie están mostrando efectos positivos sobre las propiedades químicas del suelo. La demanda o exigencia de nutrimentos que tienen las plantaciones de eucalipto de crecimiento rápido es relativamente alta en comparación con las especies de crecimiento lento, pero es del mismo orden de la demanda que tienen otras especies forestales de crecimiento rápido y es mucho menor que la demanda normal de nutrimentos que requieren los cultivos agrícolas La evidencia disponible no apoya el argumento de que los eucaliptos son especies invasoras que acaban con la flora nativa, ni que tienen efectos alelopáticos que suprimen el crecimiento de otras especies de la flora. Con tiempo, las especies locales pueden desarrollarse en un sotobosque rico debajo de los eucaliptos y lo es más, una vez recuperados los suelos, las especies forestales originarias eventualmente pueden regresar y volver a crecer en esos sitios.

Lima (1996) menciona que la desestabilización de la reserva de nutrimentos en un sitio va a depender de una serie de factores, tales como la edad de la plantación, la capacidad natural se regeneración del sitio (luego de la corta), el grado de perturbación causado al sitio durante las actividades de explotación forestal, la extensión del área de tala rasa, la quema de residuos, etc. Él resume una serie de estrategias adecuadas para el manejo forestal y de esa desestabilización potencial, las cuales deben incluir las siguientes medidas: ? Uso de prácticas de conservación de suelo, a fin de minimizar la perturbación del sitio y la consecuente pérdida de nutrimentos y materia orgánica ? Dejar en el campo las hojas, ramas, y de ser posible la corteza, pues son componentes ricos en nutrientes que pueden representar una fuente significativa de nutrimentos para permitir el crecimiento de un nuevo bosque o plantación ? Realizar un uso más eficiente de la fertilización mineral, tomando en consideración la especie, la época y forma de aplicación, y estudiar la posibilidad de implementar sistemas agroforestales durante la fase de crecimiento inicial de la plantación con el fin de aprovechar la eficacia de la fertilización mineral ? Asocio con especies leguminosas, a fin de aumentar la fijación biológica de N, y acelerar la mineralización de los residuos, al mejorar la relación C/N ? Selección adecuada de especies o clones en relación a su eficiencia nutritiva

294

15. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE Gmelina arborea ROXB. Alfredo Alvarado Resumen La melina en plantación, requiere de suelos moderadamente fértiles a fértiles, bien drenados y profundos. A pesar de que se planta en superficies grandes, la disponibilidad de información sobre nutrición y fertilización de la especie es relativamente poco disponible. Hacia futuro, deberá iniciarse un esfuerzo coordinado de investigación sobre el tema, capaz de generar la información que se requiere a nivel comercial, particularmente con material genético clonado.

1. Introducción Gmelina arborea Roxb. pertenece a la familia Verbenaceae y es conocida por los nombres vulgares de melina, yemane, gamar y gumhar. Esta es una especie empleada para aserrío, pulpa de papel y leña, y se encuentra establecida en muchos países; es de fácil manejo y propagación y se adapta a un amplio rango de climas y suelos, además de tener un crecimiento extraordinariamente rápido (Herasme 1997). Se extiende naturalmente en las zonas bajas del Himalaya (30º de latitud norte) y se extiende a través de la India, Nepal, Sikkim, Assama, este de Pakistán y Sri Lanka. Además, se la encuentra a lo largo de Birmania, en la península de Indochina, en algunas de las provincias sureñas de China, Malasia, Filipinas e Indonesia (Arce 1997). Gmelina arborea es un árbol caducifolio que puede alcanzar entre 15 y 30 m de altura y entre 50 y 100 cm de diámetro. Su tronco es de base recta, corteza lisa y blanquecina, con hojas simples opuesta, tallo cuadrado; sus flores se presentan en panículas terminales, ramificadas y densamente pubescentes (Murillo y Valerio 1991). Su floración se inicia 3-4 años después de plantado, en Guanacaste, Costa Rica durante los meses de enero a abril. En países como Costa Rica el cultivo de melina se introdujo en los años 60 y se ha motivado por los incentivos forestales que brinda el Estado (Alfaro 2003), de manera que al presente se han sembrado 65.000 ha y se espera alcanzar la cifra de 500.000 ha, lo que representa un 10% del área del país y el 35.7% del total de sus plantaciones forestales, utilizándose casi el 100 % de la madera (Figura 1), ya que la parte inferior se utiliza para la confección de muebles, la parte intermedia como madera para construcción y la parte superior para la fabricación de embalaje (Moya 2004).

295

Figura 1. Trozas de melina para diferentes usos en Costa Rica

2. Escogencia del sitio En Costa Rica la melina crece bien desde el nivel del mar hasta los 600 msnm, con precipitaciones promedio anuales de 2,500 mm y de 2 a 4 meses secos al año. La especie requiere de suelos profundos, bien drenados, de texturas francas y de topografías planas a onduladas (Alfaro 2003). Al comparar sitios con suelos de diferente origen (material parental, clima) y textura se pueden encontrar diferencias de productividad entre 5-6 m3 ha-1 año-1 como sucede al comparar los rendimientos encontrados en Santa Cruz, Guanacaste (suelos vérticos en régimen de humedad ústico), con los de los Chiles de Upala, Alajuela (suelos aluviales en régimen de humedad údico) o con los de Buenos Aires, Puntarenas (Ultisoles arcillosos y ácidos en régimen de humedad údico-ústico). Varios autores han trabajado en la determinación de la calidad de sitio encontrando que el crecimiento de G. arborea se reduce cuando los suelos están compactados (valores de Da > 0.9 Mg m-3), las plantaciones se establecen sobre los 500 msnm, soplan vientos fuertes y los contenidos de Ca y Mg disponible se encuentran por debajo de los 10 y 6 cmol (+) L-1 de suelo, respectivamente (Obando 1989; Stuhrmann et al. 1994; Vázquez y Ugalde 1995; Vallejos 1996). En terrenos de latera en Bangladesh, Osman et el. (2002) mencionan que la especie crece mejor en suelos de textura franco arenosa que en suelos de textura franco arcillo arenosa y cuando el pH del suelo es mayor a 6.0. De esta manera se define la calidad de los sitios de acuerdo a los criterios empleados en el Cuadro 1. Cuadro 1. Clases de sitio para G. arborea de acuerdo al incremento medio anual en diámetro (IMA dap), altura (IMA altura), área basal (IMA G) y volumen (IMA volumen) de los árboles dominantes en plantaciones de G. arborea en Costa Rica (tomado de Vallejos 1996). Clase de Sitio Marginal Bajo Medio Alto Excelente

IMA dap (cm año-1) <1.90 1.91 – 2.90 2.91 – 3.60 3.61 – 4.62 >4.63

IMA altura (m año-1) <1.22 1.23 – 2.32 2.33 – 3.20 3.21 – 3.90 >3.91

IMA G (m2 ha-1 año-1) <1.53 1.54 – 2.20 2.21 – 3.39 3.40 – 4.63 >4.64

IMA Volumen (m-3 ha-1 año-1) <6.78 6.79 – 15.33 15.34 – 24.49 24.50 – 37.77 >37.78

296

Algunas relaciones entre las características fisiográficas y climáticas asociadas a la calidad de los sitios en el clima monzónico de Costa Rica se incluyen en el Cuadro 2. Otros autores han desarrollado relaciones alométricas entre componentes de crecimiento de melina para países asiáticos (Agus et al. 2001), Centro América (Salazar y Palmer 1985; Hughell 1991) y Costa Rica (Vallejos 1996). Cuadro 2. Valores promedio de elevación (ELEV), pendiente (PEND), precipitación media anual (PMA), temperatura media anual (TMA) y déficit hídrico (DEFHID) promedios, asociados a las clases de sitio en Guanacaste, Costa Rica (tomado de Vallejos 1996). Clase Sitio Marginal Bajo Medio Alto Excelente

IS (m) 10.52 18.11 21.30 23.12 27.92

ELEV (m) 439 308 298 140 158

PMA(mm) 2047 2024 2125 2005 1770

TMA(ºC) 27.3 26.7 26.5 26.0 26.8

DEFHID(mes) 4.5 5.4 5.0 5.1 5.0

PEND% 7.5 16.4 16.0 11.9 17.2

Agus et al (2001) definieron sitios buenos, moderados y malos para el crecimiento de melina de 6 años de edad y encontraron que ésta especie es muy dependiente del sitio, con rangos desde los 12 hasta los 18 m de crecimiento, de sitios buenos a malos. Asimismo, encontraron que bajo condiciones favorables, los árboles pueden crecer hasta 30 m en 20 años. Describen el crecimiento del árbol como uno muy rápido en los primeros 6 años y lento de este punto en adelante, con incrementos medios anuales de 30 m3 ha-1 año-1 (sitios buenos), 20 m3 ha-1 año-1 en sitios moderados y 12 m3 ha-1 año-1 en sitios malos. Estos autores lograron modelar el crecimiento del árbol asociado al sitio con las siguientes fórmulas, todas con r2 = 0.99: y (bueno) = -0.147 x3 + 1.14 x2 + 0.85 x + 1.73 y (moderado) = -0.076 x3 + 0.46 x2 + 2.46 x + 0.03 y (malo) = -0.035 x3 + 0.03 x2 + 3.06 x +0.6

La cantidad de biomasa producida (y por ende de carbono absorbido) por melina, depende de la calidad del sitio en que se plante; al final de un período de rotación de seis años, las producciones de biomasa madera y de madera en sitios buenos fue de 120 Mg ha-1 y 120 m3 ha-1, respectivamente, mientras que en sitios moderados fue de 80 Mg ha-1 y 80 m3 ha-1 y en sitios malos de 40 Mg ha-1 y 40 m3 ha-1 (Agus et al. 2001). Zeaser y Murillo (1992), reportan incrementos negativos en altura dominante conforme el pH es más bajo y el hierro es más alto, mientras que se dan incrementos positivos para la misma variable con valores más altos de CICE y de la relación Ca/Mg. Asimismo, definen el siguiente modelo para el incremento medio en altura: IMA Hd = 34.103 – 5.0731pH – 0.2244Fe + 0.0749CICE + 0.3520Ca/Mg, en Dystrandepts IMA Hd = 8.0605 – 0.0774Sat. Ac. – 0.0642Mg/K, en Eutropepts

Stuhrmann et al. (1994) encontraron que el incremento mensual en altura (INCR) de los árboles de melina se afecta por diferentes variables físicas y químicas del suelo, según estos sean rojos o pardos. De manera, proponen los siguientes modelos para suelos rojos y pardos, respectivamente:

297

INCR (cm) = 80 + 0.6 * grosor Ah + 40 * K/Mg – 60 * Den. Ap. r2 = 0.91 (p<0.001), n = 16 INCR (cm) = 116 – 53 * Den. Ap. – 0.7 * Sat. Al (30 cm)

r2 = 0.82 (p<0.05), n = 8

Como salvedad, estos autores apuntan que la tradición de los agricultores del lugar del experimento, es encalar con dolomita únicamente las áreas de suelos rojos, lo que afectó negativamente el balance K/Mg e hizo menos relevante el problema de saturación de aluminio, que efectivamente aparece como un determinante en el caso de los suelos pardos. Vallejos (1996), propone un modelo para predecir el índice de sitio a una profundidad de 20 cm de suelo, en el cual se incluyen las variables precipitación media anual (PTOP), viento y calcio disponible en los primeros 30 cm de suelos (Ca), de la siguiente manera: IS = 15.509609 + 2.084607 PTOP – 2.334711 VIENTO + 0.188707 Ca

Hughell (1991), estimó una ecuación para modelar el rendimiento de melina en América Central. Consideró datos de 36 parcelas manejadas en países del área y un total de 233 mediciones, las cuales fueron depuradas, por lo que el modelo aplica solamente para plantaciones en el rango de 1 a 21 años de edad y de 251 a 2654 árboles ha-1. La ecuación 1 del Cuadro 3 fue desarrollada por Salazar y Palmer (1985), mencionados por Hughell (1991) con base en 60 árboles de diámetro entre 20 y 50 cm, y las ecuaciones para altura media y dap cuadrático, fueron confeccionadas por Chapman - Richards (1959, mencionados por Hughell 1991). Cuadro 3. Sistema de ecuaciones que comprende el modelo de rendimiento de Gmelina arborea en América Central (tomado de Hughell 1991). Ecuación Tamaño de muestra Coeficiente de determinación (1) Volumen m3 árbol n = 106 R2 = 0.98 Ln (vsc) = 9.938 + 1.854 ln (d) + 0.947 ln(h) (2) Índice de sitio Ln (IS) = 4.428 + (hd – 4.428) (E/EB) 0.3277 (3) Árboles vivos a 2 años n = 30 NV = 0.890 NP (4) Altura media (m) n = 223 R2 = 0.95 h = 0.9929 IS (1- exp(-0.2333 E)) 1.281 (5) dap cuadrático (cm) n = 214 R2 = 0.92 d = 1.740 IS (1 – exp(-0.08907 E)) 0.8190 vsc = volumen total sin corteza hasta un diámetro mínimo de 10 cm, (m3 árbol); d, h = dap (cm) y altura de árbol (m); EB = edad base de 10 años; E = edad en años; P = número de plantados ha-1; NV = número de vivos ha-1; IS = índice de sitio

Morataya et al. (1999) desarrollaron ecuaciones para predecir la biomasa del follaje a partir de la medida de la sección cruzada de área de savia a la altura de pecho (del último anillo del año anterior), y encontraron que árboles dominantes y codominantes en áreas sin raleo y con raleo tardío poseen menos follaje que aquellos árboles que han tenido más campo para su crecimiento. 12 kg por árbol en área sin raleo, 26 kg en tardío, 20.5 kg en raleo temprano y 69.5 kg por árbol en áreas de siembra por línea (14 árboles por 100 m).

298

3. Preparación del terreno de la plantación En Costa Rica la preparación del terreno consiste en la chapia, rodajea y apertura del hoyo para plantación, empleándose la quema previa como medio de limpieza e incorporación de cenizas al suelo, mientras que la práctica de rastreo y la labranza del suelo acompañada de la fertilización antes de la plantación son poco usuales. Con raras excepciones se han utilizado los herbicidas y la preparación mecánica, práctica mayormente usada solo por las compañías reforestadoras. Una vez hecho el hoyo para la plantación se incorporan en algunos casos entre 50-200 g de fertilizante químico, como una práctica rutinaria, más por costumbre que por el análisis de los suelos. Una vez plantado el árbol se realizan en promedio 4 chapias por año ha-1 o más, dependiendo del lugar. La especie puede plantarse en asocio con cultivos agrícolas compitiendo fuertemente por nutrimentos en Ultisoles ácidos de Nigeria, debido a su distribución de raíces finas y gruesas en los horizontes superficiales del suelo (Ruhigwa et al. 1992). El empleo de clones mejorados de melina, hace que la escogencia de sitios sea estricta, si se desea alcanzar buenos resultados en productividad y crecimiento.

4. Requerimientos nutricionales G. arborea es una especie adaptada a condiciones de suelo neutro a básico, por lo que su crecimiento se favorece conforme aumentan los contenidos de bases cambiables en el suelo, creciendo normalmente cuando el contenido de Ca oscila entre 6.0 y 22.3, Mg entre 1.6 y 6.7 y K entre 0.5 y 0.7 cmol (+) L-1, respectivamente, con un pH entre 5.7 y 6.4 en el trópico seco de Guanacaste, Costa Rica (Obando 1989, Vásquez y Ugalde 1994, Vallejos 1996). Crece aún mejor cuando las concentraciones disponibles de los elementos oscilan entre Ca 18-23, Mg 6.2-6.7 y K 0.3-0.7 cmol (+) L-1, respectivamente, y más de 0.6 ppm de P (Vallejos 1996). Murillo y Brenes (1997), encontraron que las características químicas más que las físicas del suelo entre 15 y 30 cm de profundidad de Inceptisoles y Entisoles de Costa Rica, ejercen un efecto significativo en el crecimiento inicial de la melina y que déficit altos de humedad y altos contenidos de aluminio son un factor crítico para el crecimiento de la especie. En los suelos ácidos del trópico húmedo de las zonas Norte y Sur de Costa Rica, la especie crece mejor cuando se eleva el contenido de P en el suelo y disminuye el porcentaje de saturación de acidez de 75 a 7% (Calvo y Camacho 1992, Stuhrmann et al. 1994, Zech 1994). En Ultisoles ácidos de Nigeria, Ruhigwa et al. (1992) encontraron que la mayoría de las raíces finas de melina se encuentran en los primeros 20 cm del suelo y que en sistemas agroforestales compite fuertemente por humedad y nutrimentos con los cultivos. Stuhrmann et al. (1994) también encontraron que el crecimiento de los árboles sembrados en suelos en pendiente pronunciada y en terrenos sometidos a pastoreo de vacunos por períodos de más de 10 años, la erosión del horizonte A y el lavado de bases (en particular K), crean condiciones de compactación y relaciones K/Mg negativas para el crecimiento de la especie (Cuadro 4).

299 Cuadro 4. Diferencias en contenidos foliares de nutrientes entre árboles saludables en lomas y árboles sanos en pendientes (tomado de Stuhrmann et al. 1994) N

K Ca Mg Mn % Lomas 3.2a 0.19a 0.19a 1.0a 1.3c 0.3a 145a Pendientes 1.8b 0.13b 0.12b 0.4b 2.3d 0.9b 312b Nivel Crítico <2.5 <0.15 <0.13 <0.8 >200 Letras diferentes indican diferencias significativas: a-b, P<0.001; c-d P<0.01 Relieve

P

S

Fe

Al Cu mg kg-1 152 107 9.1c 122 132 5.8d

Lo mencionado permite intuir que las deficiencias nutricionales de los suelos se pueden convertir en limitantes de la productividad de las plantaciones después de las primeras rotaciones. Por lo tanto, se deben adoptar técnicas de aprovechamiento que reduzcan las pérdidas de nutrimentos al final de la cosecha.

5. Absorción de nutrimentos En el Cuadro 5 se incluyen los contenidos de elementos absorbidos por una plantación de melina de 6 años de edad; en el mismo puede observarse que la especie requiere N >> K > Ca > P = Mg, reciclándose una buena cantidad de ellos a través de los raleos, pues el contenido de elementos en el tronco es relativamente bajo con relación al total absorbido. Otros datos similares generados en la India (Totey 1992), se presentan en el Cuadro 6. Cuadro 5. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa y del mantillo asociados a plantaciones de G. arborea de 6 años de edad en Brasil (adaptado de Salas 1987). Componente Hojas Ramas Tronco Corteza Mantillo Total

Peso seco 1100 4900 43200 6700 2700 58600

N

P

24 14 48 42 24 152

4 4 9 5 27 49

K (kg ha-1) 10 12 52 19 3 96

Ca

Mg

4 5 9 25 19 62

4 4 15 16 9 48

Cuadro 6. Nutrimentos asociados a la biomasa total y a sus componentes en una plantación de 20 años de G. arborea (235 t ha-1 biomasa) en Tripura, India (adaptado de Totey 1992). Nutrimento N P K Ca Mg

Contenido total (kg ha-1) 350 58 486 658 91

Nutrimento retenido y su distribución por tejido (%) Follaje Corteza Tronco Otros 18 17 37 28 10 9 69 12 5 10 66 19 10 28 41 21 11 19 44 26

Los árboles jóvenes de melina tienen una demanda por K alta y su absorción no depende solamente del aporte de la materia orgánica, sino también de la inhibición de su absorción causada por elementos tóxicos como Al o Mn, o por factores físicos de compactación causada por el uso anterior del suelo (Stuhrmann et al. 1994). Los mismos autores indican que en Inceptisoles ácidos, las altas saturaciones de Al inhiben la absorción de N y P (r = -0.79 y r = -0.78) (Cuadro 7).

K/Mg 3.2a 0.7b <2

300

Cuadro 7. Coeficientes de correlación que indican la dependencia de las reservas de nutrimentos del suelo con el grosor del horizonte Ah (Ca y K en forma intercambiable) (tomado de Stuhrmann et al. 1994). Color del suelo K (0-30 cm) P Bray N (0-30 cm) Rojos, n=16 0.87*** 0.71** 0.65** Pardos, n=8 0.78* n.s. n.s. * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001, n.s.: no significativo

Ca (0-30 cm) 0.60* n.s.

CEC 0.57* n.s.

% Sal -0.61 * n.s.

6. Reciclaje de nutrimentos Haag (1983) y Agus et al. (2001), hacen referencia a la extracción mineral en función de la producción de madera de G. arborea, lo cual constituye un parámetro necesario de comparación al estimar necesidades de fertilizantes (Cuadro 8). Cuadro 8. Contenido total (% peso seco) de nutrimentos de G. arborea en diferentes suelos y edades (Chijioke 1980, mencionado por Haag 1983). Tipo de suelo

Madera t ha-1 año-1

Edad años

Nitosol dístrico Nitosol dístrico Luvisol férrico Luvisol férrico

9.3 5.3 20.8 11.6

5-6 14-15 5-6 12-13

Nitosol dístrico Arenosol ferrálico

13.2 7.2

5-6 5-6

N

P

K Ca peso seco total (%)

Nigeria 0.25 0.02 0.19 0.02 0.30 0.04 0.22 0.02 Brasil 0.20 0.25 0.23 0.04

Mg

Total

0.53 0.20 0.76 0.59

0.10 0.19 0.40 0.45

0.15 0.08 0.04 0.03

1.05 0.68 1.54 1.31

0.17 0.17

0.15 0.08

0.06 0.07

0.72 0.59

Agus et al. (2001) mencionan que a pesar de que un 38% de los nutrimentos absorbidos son recirculados en la hojarasca y ramas, el total de nutrimentos requeridos para la producción de biomasa, en un sitio moderado, fueron al final del período de rotación (6 años), de 1115 kg de N, 127 kg de P, 626 kg de K, 763 kg de Ca y 59 kg de Mg. La biomasa sobre el suelo por hectárea al sexto año, fue de 86 Mg de materia seca, 46 Mg de carbono, 599 kg de N, 417 kg de K, 229 kg de Ca y 32 kg de Mg. La absorción anual de nutrientes por las especies de crecimiento rápido en el trópico fue de 12 Mg de C, 186 kg de N, 21 kg de P, 104 kg de K, 127 kg de Ca, y 10 kg de Mg. Por esta razón, es que los autores indican que una cantidad considerable de nutrientes deben ser aplicados al cultivo, de manera tal que se sostenga su productividad. Los autores modelaron la producción de biomasa por sitio como se observa en la Figura 2 y se representa por las siguientes ecuaciones, todas con R2 =0.99: y (bueno) = -5x2 + 67x -99.5 y (moderado) = 0.5 x2 + 19.9x - 30.9 y (malo) = -1.5 x2 + 19.1x - 22.6

301

Figura 1. Volumen de biomasa (m3 ha-1) de una plantación de G. arborea en cada sitio de crecimiento (Agus et al. 2001).

Negi et al. (1990), calcularon la distribución de la materia orgánica en una plantación de melina en India, y señalan que la melina produce 8.2 t ha-1 año-1 de hojas. La melina distribuye el 2.4% de su biomasa total en ramas y un 5% en ramitas. En adición a esto, se debe mencionar que el 74% de la biomasa se encuentra en el tronco del árbol y que un 21% del total de la biomasa aérea producida corresponde a la biomasa radicular (Cuadro 9). Cuadro 9. Contenido de nutrimentos en plantaciones de G. arborea de 20 años (tomado de Negi et al. 1990). Tejido Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total

N 64 34 62 60 130 70 420

Nutrimento (kg ha-1) P K Ca 6 24 64 2 42 64 9 50 71 5 51 190 40 319 269 12 73 87 74 559 745

Mg 10 10 14 17 40 23 114

7. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar de G. arborea, se recomienda muestrear el tercer par de hojas del tejido nuevo totalmente desarrollado de tercio superior de la copa, en árboles que no estén fructificando (Brunck 1987). De acuerdo con Stuhrmann et al. (1994), es poco lo que se conoce acerca del contenido de minerales de G. arborea, por lo que los datos de Drechsel y Zech (1991) y Boardman et al. 1997) deben considerarse con precaución (Cuadro 10).

302 Cuadro 10. Interpretación de niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de melina (adaptado de Drechsel y Zech 1991, Boardman et al. 1997). Elemento N (%) P (%) K (%) S (%) Ca (%) Mg (%) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1) Fe (mg kg-1) Al (mg kg-1) B (mg kg-1)

Deficiente 1.39 0.05 0.29

Marginal 2.00 0.08-0.11 0.49-0.70

6

2 14-19

3-10

Adecuado 2.01-3.92 0.12-0.36 0.71-1.60 0.10 0.53-2.20 0.19-0.94 4-19 20-80 22-205 40-600 68-183 20-64

Stuhrmann et al. (1994) relacionaron los contenidos foliares de elementos con el incremento en altura de los árboles de melina, lo que les permitió identificar niveles críticos para algunos de estos elementos empleando análisis de correlación simple y múltiple, encontrándose coeficientes de correlación de Pearson altos para todos los macronutrimentos; esto mostró que la falta de crecimiento de la especie en suelos ácidos se debe a deficiencias múltiples de elementos esenciales, en particular a la baja relación K/Mg inducida en algunos casos por la adición de cal dolomítica (Cuadro 11). Cuadro 11. Coeficientes de correlación de Pearson entre incrementos en altura de árbol y concentración foliar de nutrimentos (n= 24) (tomado de Stuhrmann et al. 1994). K/Mg Coeficiente de 0.81 *** correlación * P<0.05 *** P<0.001

N 0.80 ***

S 0.72 ***

K 0.70 ***

P 0.64 ***

Mn -0.56 *

Mg -0.77***

8. Síntomas de deficiencia foliar A continuación se presentan los síntomas de deficiencia de nutrimentos en plántulas de melina desarrollados por Azofeifa, Murillo y Badilla (2003) bajo condiciones de invernadero y empleando la técnica del elemento faltante en Costa Rica (Figura 3).

303 Figura 3. Síntomas de deficiencias de algunos nutrimentos en G. arborea (tomado de Azofeifa, Murillo y Badilla 2003).

Nutrimento

Síntomas

N

El follaje muestra poco desarrollo seguido de una clorosis intervenal en las hojas más viejas. El sistema radical presenta poco crecimiento. La carencia de N no causa muerte de las plántulas.

El follaje muestra un color opaco con poco crecimiento y raíces largas muy delgadas, con colores morados y cafés. P

K

Ca

Las plántulas deficientes en K presentan poco desarrollo foliar y radical. Además, se presenta un amarillamiento intervenal de la lámina foliar con tendencia a una quema en forma de moteos en toda la lámina. No se diferencian los síntomas entre las hojas jóvenes y las viejas.

La deficiencia de Ca se marca con un amarillamiento del follaje y manchas cloróticas en los bordes de las hojas. Algunas plántulas presentan un leve enrollamiento de la hoja, del haz hacia el envés. El sistema radical presenta un desarrollo pobre y las raíces muestran un color negro con fácil desprendimiento, lo que causa la muerte de las plántulas.

Foto

304

Mg

S

Las plántulas presentan una clorosis generalizada de la lámina, con algunas partes de tono rojizo. Algunas raíces presentan coloración rojiza.

Las hojas presentan pequeñas quemas en los bordes, con algunas muestras de clorosis intervenal. El sistema radical es abundante y no presenta ninguna coloración especial.

Fe

Su deficiencia causa una quema en las puntas de las hojas y a nivel radical un necrosamiento de las raíces, lo que causa la muerte de las plántulas.

B

Esta deficiencia provoca un color verde claro o amarillento intenso en el follaje, con manchas de color café pardo distribuidas en toda la lámina. Las plántulas presentan un desarrollo radical pobre.

305

Mn

Cu

Mo

La deficiencia de Mn se manifiesta primero en las hojas más jóvenes con un tono verde más claro de lo habitual, el cual poco a poco se transforma en un color café claro. Posteriormente, las manchas cafés se desprenden provocando huecos en la lámina foliar. El desarrollo radicular no se ve afectado por a deficiencia de Mn.

La ausencia de Cu produjo una quema en los bordes de las hojas, la cual se extiende hacia el centro de la lámina foliar. El sistema radical no presenta mayor alteración ante esta deficiencia.

La deficiencia se presenta como una clorosis intervenal, lo que sucede con mayor frecuencia en las hojas más viejas. El sistema radical no presenta alteraciones ante la deficiencia de Mo.

La carencia de Zn provoca una clorosis intervenal, sin llegar a afectar el desarrollo de las raíces.

Zn

306

9. Fertilización en vivero La mayoría de los viveros de Costa Rica no tienen un fertilizante específico para cada una de las especies con las que trabajan, sino que se usan fórmulas altas en N y P, buscando mejorar el crecimiento en altura y del sistema radicular. También se usan en menor cuantía los fertilizantes foliares, los cuales se aplican de 1-2 veces por semana hasta los 6 meses. En general, se conoce que la adición de fertilizantes químicos en esta etapa de crecimiento es beneficiosa, ya que permite un mejor crecimiento en altura y en producción de materia seca (Kamis e Ismail 1986). La fertilización de plántulas de Gmelina en vivero, es mejor cuando se utiliza urea y sulfato de amonio (mayor altura y mayor peso seco que las fertilizadas con nitrato de potasio); sin importar la fuente del fertilizante, se encontró que una aplicación de 2.5 g de N por planta permitió obtener el mejor crecimiento de plántulas trasplantadas en latosoles. También, se encontró (Ogbonnaya y Kinako 1993) que la adición de N como nitrato de amonio o urea, causa un mayor crecimiento en altura, diámetro, peso seco tasa de asimilación neta y crecimiento relativo que el encontrado en plántulas que recibieron N como sulfato de amonio o nitrato de potasio. La utilización de N y P en vivero, causa un incremento en la población de bacterias y una disminución de la población de hongos en la rizosfera, sin que se afecte significativamente ninguna variable de crecimiento (Amakiri y Obi 1985). En un estudio de invernadero realizado en Malasia en el que se adicionó tres niveles de N, de P y de K, Awang y Katim (1986) encontraron que se requiere aplicar al menos 600 kg ha-1 de P y de N y 100 kg ha-1 para obtener el mejor crecimiento de las plántulas de melina, en términos de altura, diámetro de tallo y área foliar, creciendo en suelos ácidos y deficientes en P y N.

10. Fertilización al trasplante El impacto que sufren las plántulas que salen del vivero directamente al sitio de plantación, ha sido documentado por muchos autores. Por esta razón, se esperaría una pequeña pérdida de crecimiento durante las primeras semanas después del transplante, la cual puede verse disminuida con la aplicación de enmiendas a suelo tales como encalado y fertilizantes cuando estos son necesarios. En este sentido, puede acotarse que las plantas en bolsa de Clarisia mexicana (ojoche) sufren más fuertemente este efecto que plantas de Platimiscium pinnatum (cristobal) y Cedrela mexicana (cedro) y aún más que las de teca y melina al salir del vivero al sitio de plantación (Vertisoles en Guanacaste, Costa Rica). Espinoza et al. (1990), encontraron que al aplicar 0, 50, 100 y 200 g de la fórmula de fertilizante 15-15-15 al fondo del hueco a plántulas de melina en Suchitepéquez, Guatemala, no afectó significativamente la sobrevivencia, el diámetro o la altura de la especie, aunque en las dos últimas variables se notó que el mejor tratamiento fue la adición de 200 g por árbol. Otro estudio demuestra que la adición de 240 a 360 kg ha-1 de NPK a plantas a raíz desnuda causa el mejor crecimiento en altura y diámetro (Mendoza y Glori 1976).

307

11. Fertilización de mantenimiento de la plantación Otsamo (2001) encontró que aplicaciones de 60 y 150 g por árbol de un fertilizante comercial NPK(15-15-15), aplicados un mes y 18 meses después de plantar los árboles de melina, produjeron más del doble del área basal que los testigos, un crecimiento inicial más rápido y un incremento medio anual en volumen de 9.5 m3 ha-1 año-1. Asimismo encontró que la preparación mecánica más la fertilización produjeron los mejores crecimientos, mientras que tratamientos con herbicidas y sin fertilizantes produjeron el crecimiento más pobre. Las incorporaciones de P son esenciales para el buen crecimiento inicial de melina y por consiguiente cuando los suelos son pobres en este nutrimento, las aplicaciones de fertilizantes ricos en fósforo antes de la plantación son efectivas. En suelos pobres en nutrimentos y en particular P normalmente causan un mal crecimiento y desarrollo de la especie, tal como ocurre en terrenos abandonados, pastizales, y en zonas secas donde la humedad se convierte en un factor limitante. Arviving y Singh (2001) estudiaron los efectos de la fertilización en varias especies nativas, entre ellas melina, y encontraron que los mayores crecimientos fueron en las parcelas fertilizadas, acompañados por concentraciones más elevadas de N y P foliar, con una respuesta mayor en las especies no leguminosa como la melina.

12. Corrección de la acidez del suelo El crecimiento de G. arborea se afecta negativamente por incrementos en el grado de saturación de Al en el suelo, problema asociado a otros desórdenes nutricionales como son bajos contenidos de P disponible y bases intercambiables en el suelo (Zeazer y Murillo 1992, Calvo y Camacho 1992, Stuhrmann et al. 1994, Zech 1994). Zeazer y Murillo (1992) encontraron que el crecimiento de esta especie puede explicarse con la ecuación IMA hd = 34.103 – 5.0731pH – 0.2244Fe +0.0749CICE + 0.3520 Ca/Mg (r2 = 0.81) para Dystrandepts y con la ecuación IMA hd = 8.0605 – 0.0774Sat. Acidez – 0.0642Mg/K (r2 = 0.91) para Eutropepts de la zona Sur, Costa Rica. En la zona Norte, Costa Rica (Stuhrmann et al. 1994) encontraron que el efecto de la acidez es particularmente importante en Cambisoles pardos (Inceptisoles) en los cuales la saturación de Al es muy elevada INCR = 116 – 53 Da – 0.7 Sat. Al (30 cm) (r2 = 0.82, P < 0.05), mientras que en los Nitisoles rojos (Ultisoles) el mal crecimiento se pudo explicar con las ecuaciones INCR = 14 + 0.6 grosor hor. A + 25 K/Mg (r2 = 0.75, P < 0.001) ó mejor aún INCR = 80 + 0.6 grosor hor. A + 40 K/Mg – 60 Da (r2 = 0.91, P < 0.001

308

16. Nutrición y Fertilización de Hyeronima alchorneoides Fr. Allemao Alfredo Alvarado Resumen Esta especie es de crecimiento rápido y de uso múltiple en el trópico húmedo y bajo. Es poco lo que se conoce sobre sus requerimientos nutricionales, niveles de deficiencia foliar y manejo de la fertilización en plantaciones, aunque algo se ha avanzado sobre el tema particularmente en Costa Rica.

1. Introducción En Costa Rica, Hyeronima alchorneoides se encuentra en las zonas bajas de todo el país y se le conoce con los nombres de pilón, zapatero, ascá y nancitón. Este género de la familia Euphorbiaceae contiene 36 especies, siendo originario de Centro y Suramérica. H. alchorneoides es muy apreciada por su madera densa, altamente durable y color pardo oscuro. El nombre común pilón está relacionado al uso que los indígenas del Centro y Sur de América daban a esta madera en morteros para moler maíz (CAB International 2000). Los frutos de H. alchorneoides son una reconocida fuente de alimento para diversas aves y roedores del bosque húmedo tropical en Costa Rica (Quesada et al. 1997).

2. Escogencia del sitio H. alchorneoides es una especie del bosque secundario tardío que se caracteriza por su baja área foliar específica (área foliar fresca/peso seco en la estufa de las hojas) y una densidad de raíces finas alta (Wightman et al.2001). Se ha observado que crece bien en lomas de suelos ácidos con pastos abandonados, suelos de origen volcánico y suelos anegados en bordes de cursos de agua (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992). Es una especie de tierras bajas, pues crece entre los 0 y 1000 m de altitud sobre el nivel del mar; las precipitaciones promedio anuales oscilan entre los 2600 y 6840 mm, continúas y uniformes, sin bajar a menos de 100-200 mm por mes. Asimismo, requiere un rango de temperatura promedio anual entre 24-30 ºC (Solís y Moya 2006, CAB International 2000). En la Figura 1 se notan las características morfológicas de la especie en plantación.

309

Figura 1. Plantación de H. alchorneoides de 4 años (tomado de Solís y Moya 2006).

3. Preparación del terreno de la plantación En San Carlos, Costa Rica, se establecieron plantaciones de H. alchorneoides en suelos mecanizados (arado y rastra) y no mecanizados, para analizar el efecto en el crecimiento. Los tratamientos no tuvieron un efecto importante en los incrementos de diámetro y altura (2.3 m año-1 y 2.2 cm año-1 en plantaciones mecanizadas y 2.2 m año-1 y 2.4 cm año-1 en plantaciones no mecanizadas) medidas cinco años después del establecimiento (Solís y Moya 2006). Comúnmente, la plantación de H. alchorneoides se hace abriendo hoyos con un palín en el terreno definitivo, del tamaño de la bolsa en que las plántulas salen del vivero. Sin embargo, en la Zona Norte, Costa Rica (Antonio Rodríguez, comunicación personal, 2006), se comparó la siembra así descrita con la mecanizada mediante un pase de arado de discos, dos pases de rastra, observándose que hasta el año 3 el crecimiento diamétrico (dap) fue mayor en el sitio mecanizado, y a partir del año 4 el dap en el terreno preparado en forma tradicional fue superior y se mantiene esa tendencia. Igualmente la altura total fue mayor en el sitio mecanizado hasta el año 5, para luego ser superado por el terreno sin mecanizar (Cuadro 1).

310 Cuadro 1. Efecto de la siembra no mecanizada y mecanizada sobre la altura y el diámetro de H. alchorneoides en suelos ácidos de la Zona Norte de Costa Rica (Antonio Rodríguez, comunicación personal, 2006) Tipo de labranza No mecanizado

Mecanizado

Variables dap (cm) altura (m) N/ha dap (cm) altura (m) Nº ha

1 0 1,6 1111 0 2 1111

2 3,9 3,2 1083 4,3 3,9 1111

3 6,7 5,8 1083 7,2 6,5 1111

Edad (años) 4 5 10,5 11,9 9,1 10,8 795 795 10 11 9,6 11,2 836 836

6 13,1 13,5 686 11,9 12,7 576

7 13,9 14,7 686 12,5 13,0 562

14 18,9 21,0 400 15,8 17,0 420

4. Absorción de nutrimentos Los pocos datos disponibles sobre absorción de nutrimentos de la especie indican que, bajo las condiciones de suelo de La Selva, Costa Rica (Cuadro 2), los requerimientos de N, K y Ca son mucho mayores que los de P > Mg y que la mayoría de ellos se acumula más en tronco, excepto en N que se acumula en cantidad similar en el tronco y el follaje (Stanley y Montagnini 1999). Cuadro 2. Nutrimentos asociados a la biomasa total (35.9 t ha-1) y a sus componentes en plantaciones de 3.5 años de H. alchorneoides en La Selva, Costa Rica (adaptado de Stanley y Montagnini 1999).

Nutrimento

Contenido total (kg/ha)

N P K Ca Mg

159 38 126 100 22

Nutrimento retenido y su distribución en el árbol (%) Follaje Tronco Ramas 40 40 20 16 63 21 18 50 32 22 62 16 35 42 23

5. Reciclaje de nutrimentos En Costa Rica, esta especie se encuentra en el bosque secundario del trópico húmedo, tiene un crecimiento rápido, aunque no tanto como el de otras especies que compiten por el mismo espacio y llega a depositar 170-425 g m-2 en plantaciones puras y 405-1225 g m-2 en plantaciones mixtas de residuos en dos picos, uno en mayo y otro de menor magnitud en julio (Horn y Montagnini 1999, Montagnini 2002). La velocidad de descomposición de los residuos de esta especie, al igual que la de los de V. ferruginea, es lenta, debido a que la concentración de nutrimentos de su tejido foliar es pobre (Cuadro 3). Cuadro 3. Concentración foliar de nutrimentos (% en base a peso seco) de cuatro especies forestales del trópico húmedo de Costa Rica. Las diferencias para cada nutrimento son significativas cuando el error estándar de la media tiene una letra diferente (P<0.05, n = 5) (tomado de Horn y Montagnini 2002). Especies Pithecellobium elegans Hyeronima alchorneoides Genipa americana Vochysia ferruginea

N 1.97(0.19)ab 1.81(0.06)bc 1.61(1.61)cd 1.39(0.08)e

P 0.16(0.01)bc 0.15(0.01)bc 0.22(0.02)ab 0.13(0.01)cd

Ca 0.58(0.04)c 1.02(0.14)a 0.97(0.13)ab 1.14(0.08)a

Mg 0.45(0.01)b 0.401(0.02)b 0.82(0.08)a 0.25(0.01)c

K 0.96(0.12)bc 0.71(0.08)cd 1.02(0.26)ab 0.43(0.11)e

311

Como resultado del reciclaje de nutrimentos bajo este tipo de cobertura, conforme crece la plantación se observa un ligero aumento de la suma de bases, acompañado de una merma de la acidez intercambiable y una importante reducción de la saturación de acidez del suelo (Cuadro 4), lo que se podría considerar como una mejora para la posterior siembra de otras especies tanto forestales como agrícolas (Montagnini y Sancho 1994). Cuadro 4. Variación del pH, la acidez intercambiable, la suma de bases y el contenido de materia orgánica en suelos bajo H. alchorneoides en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini y Sancho 1994). Variable pH Acidez intercambiable (cmol kg-1) Suma de bases (cmol kg-1) Saturación de acidez (%) Materia orgánica (%)

32 5.1 1.7 0.8 68 5.2

Edad de la plantación (meses) 43 55 5.0 4.7 1.2 0.8 1.8 2.1 40 28 5.0 4.6

6. Síntomas de deficiencia foliar A continuación se presentan los síntomas de deficiencia de nutrimentos en plántulas de H. alchorneoides desarrollados por Azofeifa, Murillo y Badilla (2003) bajo condiciones de invernadero y empleando la técnica del elemento faltante en Costa Rica (Figura 1).

312 Figura 1. Síntomas de deficiencias de algunos nutrimentos en H. alchorneoides (tomado de Azofeifa, Murillo y Badilla 2003).

Nutrimento

N

Síntomas La ausencia de N provoca un desarrollo poco vinoso tanto a nivel de follaje como de raíz. Las plantas deficientes mostraron un follaje relativamente pequeño, seguido por una clorosis intervenal que produjo un desecamiento de las hojas, provocando posteriormente su caída y la muerte de la planta. El desarrollo radical también fue deficiente, provocando raíces negras y poco desarrolladas.

P

Produce un desecamiento de las hojas más jóvenes, que se inicia en la base del tallo y continua hacia la parte posterior de la planta. El sistema radical presenta raíces cortas y gruesas de color café.

K

Las plantas presentan poco desarrollo foliar y radical. El síntoma más visible es u8n amarillamiento y la quema de los ápices de las hojas más viejas, extendiéndose hacia el centro de la hoja.

Ca

La deficiencia se reconoce por un amarillamiento del follaje y manchas cloróticas en los bordes de las hojas. En algunas plantas se presenta un leve enrollamiento de las hojas de haz hacia el envés. Las raíces no se ven afectadas por la carencia del elemento.

Foto

313

Mg

La deficiencia provoca un amarillamiento que poco a poco se torna rojizo, entre las nervaduras de las hojas. Se extiende de afuera hacia adentro de la lámina foliar, generalmente en las hojas más viejas.

S

Las hojas presentan pequeñas quemas en los bordes, con algunas muestras de clorosis en algunos sectores de la lámina foliar. El sistema radical es abundante, sin embargo no ocurre ninguna coloración especial.

Fe

B

Mn

La falta de Fe causa la presencia de anchas rojizas en el follaje que se inicien las hojas más jóvenes. Las raíces presentan un desarrollo normal.

La deficiencia se reconoce por un color verde claro o amarillento muy intenso en el follaje, con manchas de color café pardo distribuidas en la lámina foliar. También se presenta un desarrollo radical pobre.

La deficiencia se manifiesta primero en las hojas más jóvenes, con un tono verde más claro de lo habitual, el cual poco a poco se transforma en un color rojizo. Las plantas presentan un desarrollo radicular pobre, con poca abundancia de raíces, de tono café oscuro.

314 La ausencia de Cu produce una quema en los bordes de las hojas, que se extiende hasta el centro de la lámina foliar. El sistema radical no presenta mayor alteración. Cu

Mo

Las plantas deficientes en Mo manifiestan una clorosis intervenal que se muestra como un tono rojizo con el paso de los días. Esto sucede principalmente en las hojas más viejas. El sistema radical presenta un crecimiento normal.

Cuando se presenta la toxicidad de Al, las plántulas crecen menos y los tallos se hacen delgados. Toda la plántula adquiere una coloración amarillo pálido en particular entre las venas de las hojas jóvenes.

Zn

7. Fertilización en vivero En un vivero forestal localizado en Sarapiquí, Costa Rica a una altitud de 90 msnm, se realizó un estudio con dosis crecientes de dos abonos orgánicos en H. alchorneoides (Cuadro 5); se encontró que esta especie tuvo incrementos significativos en biomasa radical y foliar del orden del 73% y 249%, respectivamente y se disminuyó el tiempo de permanencia en el vivero en dos meses (Camacho 2000). La adición de micorrizas arbusculares a plántulas de H. alchorneoides solamente favoreció el incremento del diámetro a la base del cuello de las plántulas 100 días después de aplicado el tratamiento (Gadea et al. 2004).

315 Cuadro 5.Respuesta de H. alchorneoides a dos fuentes y tres dosis de abono orgánico a nivel de vivero en Sarapiquí, Costa Rica (tomado de Camacho 2000). Tratamiento Testigo Compost 1 al 5% Compost 1 al 10% Compost. 1 al 15% Compost 2 al 5% Compost 2 al 10% Compost 2 al 15% PROMEDIO

Altura (cm) 8.4 d 20.2 c 26.6 b 29.2 a 19.5 c 25.3 b 26.0 b 22.3

Diám. cuello (mm) 2.1 e 3.2 d 4.1 ab 4.3 a 3.3 d 3.8 c 3.9 bc 3.5

Biom. foliar (g/pl) 0.8 d 1.3 cd 2.2 a 2.7 a 1.4 bc 2.0 ab 2.0 ab 1.8

Biom. radical (g/pl) 0.2 c 0.6 b 0.7 b 0.9 a 0.5 b 0.7 b 0.7 b 0.6

En un estudio diseñado para evaluar el tipo de recipiente y de sustrato a utilizar en viveros de H. alchorneoides, Wightman et al. (2001) encontraron que las plántulas creciendo en compost y en suelo con NPK presentaron mayor peso seco, área foliar y concentraciones foliares de P y K que otros tratamientos comparados (Cuadros 6 y 7). Los mismos autores encontraron que el peso seco de las plántulas fue 4 veces mayor cuando se sembraron en compost que cuando se les aplicó 10 g de 10-30-10, aunque este último tratamiento incrementó el peso con relación al testigo en un 80 %, pero no la altura de las mismas (Cuadro 6). Además, las plántulas en compost presentaron concentraciones foliares de N mayores que el testigo y ambas, las que se sembraron en compost y con fertilizante, tenían mayores concentraciones foliares de P y K; la concentración foliar de P correlacionó positivamente con el peso total de las plántulas, mientras que la correlación con la concentración foliar de Ca lo hizo negativamente (Cuadro 7). Estos datos demuestran la respuesta de H. alchorneoides a la aplicación de P en todos los sustratos comparados. Cuadro 6. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la morfología de plántulas de H. alchorneoides de 90 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). Tratamiento

1. Suelo 2. Suelo + NPK 3. 50% suelo +50% comp. A 4. 100% compost A 5. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 6. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 7. 250 cm3 bolsa comp. A 8. 140 cm3 recip. papel con comp. A Tecnología nueva vs. Convencional 5 vs. 1 Efecto del sustrato 1 vs. 2 3 vs. 4 1 vs. 4 4 vs. 2 Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños Bolsas pequeñas vs. Root trainer grandes

Altura DAC PST (cm) (mm) (g) Bolsa 500 cm3 7 2.1 0.5 11 2.9 0.9 24 4.8 3.4 24 4.8 3.2 Otros recipientes 16 3.5 1.7 10 2.4 0.6 15 3.5 1.3 15 3.0 1.0 Contraste tratamientos

ÁF (cm2)

LR (cm)

AF/LR

49 95 414 344

293c 423 714 639

0.2b 0.2 0.7 0.6

180 66 145 146

534 315 441 250

0.3 0.2 0.3 0.7

**

**

**

**

P = 0.06

ns

ns ns *** ***

** ns *** ***

* ns *** ***

P = 0.06 ** *** ***

ns ns *** **

ns ns *** **

** ns

*** ns

** ns

*** *

** ns

ns ns

316 Bolsas de papel vs. Root trainer grandes

ns

**

ns

***

**

na

Cuadro 7. Efecto y contraste de diferentes tratamientos sobre la concentración foliar de N, P, K, Ca y Mg de plántulas de H. alchorneoides de 90 días en invernadero (tomado de Wightman et al. 2001). Tratamiento Concentración foliar (%) N P K Ca Mg Bolsa 500 cm3 1. Suelo 1.1 0.14 1.4 0.7 0.7 2. Suelo + NPK 1.3 0.28 2.4 0.7 0.6 3. 50% suelo +50% comp. A 1.4 0.25 2.9 0.5 0.4 4. 100% compost A 1.6 0.26 2.8 0.4 0.5 Otros recipientes 5. 170 cm3 root trainer comp. A + B+ 1.5 0.26 2.6 0.5 0.6 6. 85 cm3 root trainer comp. A + B+ 1.5 0.26 2.8 0.6 0.7 7. 250 cm3 bolsa comp. A 1.7 0.26 2.9 0.4 0.5 8. 140 cm3 recip. papel con comp. A nd nd nd nd nd Contraste tratamientos Tecnología nueva vs. Convencional 5 vs. 1 ** *** ** * ** Efecto del sustrato 1 vs. 2 ns ns *** ** ns 3 vs. 4 ns ns ns ns ns 1 vs. 4 * *** ** * ** 4 vs. 2 ns ns ns * * Efecto del volumen y recipiente Root trainers grandes vs. pequeños ns ns ns ns * Bolsas pequeñas vs. Root trainer grandes ns ns ns ns ns Bolsas de papel vs. Root trainer grandes nd nd nd nd

8. Fertilización al trasplante En un estudio realizado en La Selva, Costa Rica, Alvarado et al. (1994) aplicaron niveles crecientes de cal a plántulas de H. alchorneoides recién trasplantadas y dieron seguimiento por un año al efecto de la enmienda sobre la altura y el diámetro de los arbolitos; se encontró que la adición de cal no tuvo ningún efecto sobre las variables de crecimiento evaluadas.

9. Fertilización de mantenimiento de la plantación Debido al escaso crecimiento inicial de raíces, H. alchorneoides deja escapar por lavado nutrimentos móviles como N y K (Haggar y Ewell 1994) y como se acumula una mayor cantidad de biomasa en las raíces finas, se reduce su biomasa aérea (Haggar y Ewel 1995).

10. Corrección de la acidez El pilón, es una especie adaptada a las condiciones de acidez del suelo comunes en el trópico húmedo. En un estudio realizado en un Fluventic Dystropepts (pH 4.6) de La Selva, Costa Rica, Alvarado et al. (1994) aplicaron niveles crecientes de cal a plántulas de H. alchorneoides recién trasplantadas y dieron seguimiento por un año al efecto de la enmienda sobre la altura y el diámetro de los arbolitos; se encontró que la adición de cal no tuvo ningún efecto sobre las variables de crecimiento evaluadas (Cuadro 8).

317 Cuadro 8. Respuesta de H. alchorneoides a la aplicación cal durante el primer año de crecimiento en La Selva, Sarapiquí, Costa Rica (adaptado de Alvarado et al. 1994). Variable Altura (cm) Diámetro de la base (cm) No árboles prendidos

0 204 41.4 79

Dosis de cal adicionada (g por árbol) 150 300 207 222 41.1 43.6 80 76

450 194 42.7 79

318

17. Nutrición y Fertilización de Swietenia macrophylla King Alfredo Alvarado y Jorge A. Leiva Resumen El conocimiento sobre nutrición y fertilización de la caoba es escaso, a pesar de la importancia de la especie para producción de madera. El capítulo considera lo poco encontrado en la literatura, así como las deficiencias nutricionales desarrolladas a nivel de vivero por Webb, Reddell y Grundon (2001). En particular, no fue posible encontrar información concerniente a requerimientos nutricionales, absorción y reciclaje de nutrimentos, fertilización al trasplante o de mantenimiento de la plantación, corrección de la acidez del suelo o de pérdida de nutrimentos por erosión.

1 Introducción El género Swietenia (Meliaceae) incluye tres especies S. macrophylla King, S. humilis Zucc. y S. mahagoni (L.) Jacq., las cuales se hibridizan en forma natural y se consideran como taxas diferentes en base a sus características morfológicas, diferencias de tipo ecológico y distribución natural. En su distribución geográfica, S. macrophylla se la encuentra desde el sur de México hasta Bolivia, incluyendo la región central de Brasil (Mayhew y Newton 1998). Esta especie es una de las maderas más reconocidas y apreciadas mundialmente, por su calidad y belleza en la fabricación de muebles y

319 acabados y por ello se ha comercializado desde hace más de 400 años (CAB International 2000). Existen áreas extensas de plantación en Indonesia, Centro América y el Pacífico Sur. Esta especie es conocida como Caoba en la mayoría de países de habla hispana y Big-leaf Mahogani en los países de habla inglesa (CAB International 2000). La principal limitante para el desarrollo de esta especie es su conocida susceptibilidad al ataque del barrenador del ápice de las Meliáceas (Hypsipyla spp.), que aunque no causa una gran mortalidad en el árbol si reduce sustancialmente el volumen aprovechable al generar una pérdida de forma en el individuo y una mayor ramificación (Hauxwell, Mayhew y Newton 2001). Una de las formas de reducir el daño del insecto, consiste en producir plántulas en vivero de vigor adecuado, que puedan recuperarse del ataque del barrenador, así como realizar prácticas de control químico, biológico y silvicultural de barrenadores en las regiones continentales de Asia, África, Centroamérica y Surámerica (Floyd y Hauxwell 2001). Afortunadamente, el material genético de la especie disponible para investigación es suficiente, pues no se ha degradado a niveles críticos (Céspedes et al. 2003).

2 Escogencia del sitio La información que se consigna a continuación es un resumen de una amplia revisión bibliográfica sobre el tema realizado por Mayhew y Newton (1998). Swietenia macrophylla tolera una gran variación de condiciones ambientales y se la encuentra en forma natural en bosques tropicales secos y húmedos, aunque se considera que su desarrollo natural óptimo ocurre en el bosque tropical seco. La especie crece bien en sitios similares a los requeridos por el cultivo del café, con una precipitación anual entre 1000-4000 mm, una temperatura media anual entre 15-35 ºC y tolera una estación seca de 4 meses de duración. Es una especie que crece en las tierras bajas del trópico húmedo y subhúmedo, en elevaciones entre 50 y 1400 msnm. Por su adaptación a una región natural tan amplia, S. macrophylla ha sido descrita creciendo en una igualmente diversa cantidad de tipos de suelos, incluyendo los derivados de rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas, de origen desde aluvial hasta volcánico. La especie crece bien en suelos arcillosos hasta arenosos, prefiere suelos con pH neutro a ligeramente básico (aunque se la ha encontrado en suelos con pH 4,5), bien drenados con buena retención de humedad y no soporta períodos de inundación largos. Bajo condiciones naturales, los mejores crecimientos se han observado en suelos de origen volcánico y aunque la especie tolera mejor que otras especies (p.e. teca) deficiencias nutricionales, no se desarrolla adecuadamente en suelos sobre cultivados y degradados, en los cuales se encuentra poca materia orgánica, compactación o son muy poco profundos. Swietenia macrophylla se emplea con frecuencia para controlar erosión en terrenos empinados; sin embargo, debe considerarse la interacción lluvia, tipo de suelo y posición en el relieve, pues en áreas sujetas a inundación se prefieren las parte medias y superiores de la pendiente, mientras que en áreas con mucha precipitación los suelos poco profundos de las cumbres pueden ser más apropiados para realizar la plantación. Hauxwell (2001) señala que la escogencia de sitios bien drenados y con fertilidad natural media a alta, constituyen un paso pertinente en esta especie, la cual puede ayudar a la plantación a soportar un eventual ataque de los barrenadores. Además, señala baja

320 incidencia en sitios ventosos, lo cual podría traducirse a un “control climático” sobre la incidencia de los barrenadores.

3. Preparación del terreno de la plantación Ante una eventual condición anaeróbica del suelo, causada por mal drenaje, compactación o un nivel freático alto, los individuos pueden perder vigor y ser más susceptibles al ataque del barrenador de meristemos (Hauxwell, Mayhew y Newton 2001). Por esto, los terrenos a plantar deben estar bien drenados, o en su defecto debe diseñarse una buena red de drenajes que garantice el movimiento constante del agua en la plantación. Asimismo, se debe mecanizar y romper aquellas capas u horizontes del suelo compactadas por el pisoteo de ganado.

4. Niveles de deficiencia foliar En la revisión hecha por Drechsel y Zech (1991), se citan niveles foliares para caoba de forma incompleta, los cuales permiten realizar una interpretación parcial de los análisis foliares. Para el elemento N se mencionan síntomas de deficiencia a una concentración de 1.00% y niveles intermedios en 1.48%. En el caso del P, se mencionan niveles foliares de deficiencia y bajo para 0.06 y 0.08%, respectivamente. Niveles intermedios de nutrimentos como K, Ca y Mg, corresponden 0.97, 1.61-2.12 y 0.13%, respectivamente. En el caso de los micronutrimentos (datos en mg kg-1), los autores mencionan niveles intermedios en Mn (37), Fe (53-68), Al (25-51), Zn (10-13), Cu (13) y B (25-30). Como especie de sucesión intermedia S. macrophylla se adapta a condiciones de poca luminosidad variando su forma de acumular nutrimentos en el tejido foliar (Gonçalves et al. 2005), como se muestra en el Cuadro 1. Cuadro 1. Contenido foliar de nutrimentos de Swietenia macrophylla a la sombra y a pleno sol (adaptado de Gonçalves et al. (2005). Swietenia macrophylla (sucesión media) A la sombra A pleno sol N (g kg-1) 15.9Bb 18.1Aa P (g kg-1) 1.9Aa 1.8 Aa K (g kg-1) 3.7Ba 5.5 Aa Ca (g kg-1) 7.6Aa 7.9 Aa Mg (g kg-1) 1.3Aa 1.1 Aa Fe (mg kg-1) 176Ba 328 Aa Zn (mg kg-1) 15Ab 16Ab Cu (mg kg-1) 7.4Aa 6 Aa Mn (mg kg-1) 16Bb 23Ab * Valores promedio de 6 repeticiones seguidos por letras mayúsculas en las filas y minúsculas en las columnas no difieren a P < 0.05 empleando la prueba de Tukey. Nutrimento

321

5. Síntomas de deficiencia foliar Esta sección se basa en la descripción de los síntomas de deficiencia foliar desarrollados para S. macrophylla por Webb, Reddell y Grundon (2001) a nivel de invernadero y utilizando la técnica del elemento faltante, cuya lectura se recomienda para ampliar los ejemplos y discusión sobre el tema (Figura 1). Figura 1. Síntomas de deficiencias de algunos nutrimentos esenciales en S. macrophylla King (tomado de Webb, Reddell y Grundon 2001).

Nutrimento

Síntomas

COMPLETO

N

P

El crecimiento se reduce y los tallos se tornan delgados y débiles. En la caoba los síntomas ocurren primero en las hojas jóvenes, en las cuales se desarrolla una clorosis verde pálida a amarillenta mientras que las hojas viejas permanecen de color verde brillante. Cuando la deficiencia es moderada, las hojas viejas se mantienen de color verde oscuro brillante y solo las hojas jóvenes desarrollan los colores descritos de la deficiencia. Al tornarse la deficiencia más severa hasta las hojas viejas se vuelven de color verde pálido y si el avance de la deficiencia es muy rápido, puede ocurrir un enrojecimiento de la vena central de las hojas viejas, las cuales pueden tornarse de color bronceado. En contraste a lo que sucede con otras muchas especies forestales, la deficiencia de P no presenta síntomas característicos en la hoja. Las plántulas sometidas a poco P disponible crecen más lento que las que tienen buena suplencia del elemento, sin que se note ninguna otra diferencia entre las plantas sanas y las deficientes. Cuando la deficiencia es severa y prolongada (4 a 5 meses de duración), las plántulas se notan muy afectadas en crecimiento y puede desarrollarse una clorosis ligera.

Foto

322

K

Ca

Mg

El primer síntoma visible de la deficiencia de K es el ondulamiento de los borde de las hojas jóvenes maduras. Cuando la carencia se hace más severa aparecen manchas cloróticas bronceadas entre las venas de la lámina y cerca de los bordes de las hojas jóvenes más maduras. Cuando estas hojas acaban de madurar, la necrosis se expande hacia los bordes formando un margen completamente necrosado. Al principio, la necrosis es más pronunciada hacia los ápices de la hoja y avanza hacia su base conforme la deficiencia se hace más severa. Si la deficiencia de K es muy severa, las hojas jóvenes también desarrollan una clorosis intervenal de color amarillo fuerte, principalmente entre la vena principal y los márgenes de la hoja, los cuales permanecen de color verde oscuro. Los primeros síntomas son una clorosis intervenal de color amarillo pálido que luego se convierte en manchas necróticas asociadas a la clorosis amarillenta de las hojas nuevas. Luego se forma una necrosis marginal de color pardo en las hojas nuevas, la cual se extiende hacia las áreas intervenales para producir márgenes necróticos pardos con áreas cloróticas amarillo pálidas que separan la necrosis marginal de los tejidos verde oscuro alrededor de la vena central. Cuando la deficiencia de Ca es muy severa, las hojas emergentes son flácidas, marchitas y mueren. Eventualmente el meristemo deja de crecer y de producir hojas nuevas y las hojas jóvenes maduras (que mantenían su color verde oscuro), desarrollan la clorosis marginal amarillenta y la necrosis parda. Aún cuando las plántulas aparentan ser normales, en las hojas nuevas maduras aparecen pequeñas áreas de tejido color pardo, principalmente entre las venas y hacia la vena central. Luego se forma un amarillamiento alrededor del área parda y la clorosis se expande para ocupar todo el tejido intervenal, mientras que las áreas pardas crecen y necrosan; las hojas jóvenes aún presentan una apariencia saludable. Cuando la deficiencia se hace más severa, las hojas jóvenes adquieren la clorosis amarillenta pálida intervenal, pero esta es mucho menos severa que la que ocurre en las hojas jóvenes maduras. Cuando la carencia es muy severa, hasta las hojas viejas muestran los síntomas de las hojas jóvenes maduras, apareciendo manchas pardas con halos amarillentos que se expanden generalmente en el área intervenal de toda la hoja.

323

S

Fe

Zn

Al principio, los síntomas más característicos son el color amarillo pálido de las hojas jóvenes mientras que las hojas viejas permanecen de color verde, lo que hace difícil diferenciar esta deficiencia de la de N, aunque en el caso de la deficiencia de S las venas son un poco más verdosas. Cuando la deficiencia se hace más severa, aparecen pequeñas áreas necrosadas en las hojas viejas, especialmente cerca de las venas. Eventualmente, las hojas viejas forman parches cloróticos entre las venas principales, los cuales después de algún tiempo, se esparcen sobre todas las hojas viejas lo que les da una apariencia de moteos en comparación con las hojas jóvenes. El primer síntoma en aparecer es una clorosis amarillenta pálida en las hojas jóvenes recientemente maduras; en este estado, las hojas jóvenes presentan un color verde pálido saludable y las hojas viejas su color verde oscuro característico. Con el desarrollo de la carencia, las venas permanecen verdes como sucede en las hojas saludables, mientras que las áreas entre las venas de toda la hoja adquieren una coloración amarillenta pálida. Cuando la deficiencia es muy severa, las áreas entre las venas se tornan casi blancas y solamente las venas principales se mantienen de color verde pálido. Ahora, la clorosis aparece tanto en las hojas jóvenes maduras como en las nuevas en proceso de expansión, y algunas hojas viejas pueden mostrar algún grado de clorosis intervenal. El primer síntoma que aparece en las hojas es una clorosis marginal ondulada que avanza rápidamente por la lámina hasta que esta se torna casi blanca y con las venas principales verdes. En los márgenes de las hojas que recién emergen se inicia una clorosis amarillenta la cual crece hacia la lámina entre las venas secundarias; conforme la hoja madura, la clorosis es rodeada por un bronseamiento necrosado. Al hacerse los síntomas más severos, aparecen otros síntomas en las hojas; se desarrolla un tejido de apariencia acuosa entre las venas, principalmente hacia el pedúnculo, las cuales mueren y se vuelven necróticas y de color pardo oscuro rápidamente. Posteriormente, las hojas se hacen anchas y mueren, dejando los pecíolos en el área cercana a las puntas del tallo; esto permite observar los internudos cortos y la apariencia de enanismo de los tallos.

324

Cu

B

Mn

El primer síntoma visual que se nota en el follaje es el amarillamiento de las hojas jóvenes. Con el tiempo, las puntas de las hojuelas se retuercen y mal forman, similar a lo que ocurre con la deficiencia de B. Cuando la deficiencia es muy severa, las hojas maduras toman una coloración verde oscuro mientras que las hojas jóvenes desarrollan hojuelas malformadas; al inicio las puntas de las hojuelas se retuercen o rizan y desarrollan una necrosis parda antes de morir. Eventualmente las hojuelas mueren y caen dejando su pecíolo unido al tallo si la hoja es simple, o al raquis si la hoja es compuesta.

El primer síntoma de follaje es la aparición de una necrosis parda oscura intervenal en la base de las hojas jóvenes. Cuando la deficiencia se hace más severa, los bordes de las hojas en formación se ondulan y las puntas de las hojas se mal forman desarrollando una necrosis parda. Las hojas jóvenes son flácidas, marchitas y desarrollan una tonalidad rojiza en la parte inferior de la lámina. Cuando la deficiencia es muy severa, las venas terciarias de las hojas viejas desarrollan un clorosis amarillenta, por lo que las hojas aparentan estar moteadas; las puntas y los márgenes de estas hojas se necrosan y mueren. El sistema radical de las plantas deficientes en B se detienen y las raíces laterales reducen su tamaño dándole al sistema radical una apariencia comprimida. Si la severidad de la deficiencia aumenta, las raíces se decoloran y las más viejas toman un color pardo. La deficiencia de Mn se manifiesta de varias maneras. En algunas hojas se nota una clorosis intervenal entre las venas de menor tamaño y en otros se desarrolla una necrosis marginal que se expande hacia adentro entre las venas secundarias.

325

Tox. Mn

Los primeros síntomas se notan en las hojas viejas maduras cerca de las venas principales y secundarias como manchas color pardoclaro pequeñas, rodeadas de una clorosis amarillo clara. Este síntoma es rápidamente seguido por el desarrollo de una clorosis amarillenta generalizada en la lámina de las hojas maduras recientes y hojas nuevas en vías de expansión, similar a lo que ocurre en plantas deficientes en N. Cuando la toxicidad es muy severa, las hojas viejas muestran una clorosis amarillenta muy marcada entre la venas que permanecen verdes; las manchas pardas se distinguen fácilmente en las hojas viejas en particular cerca de las venas y en los pecíolos.

6. Fertilización en vivero No obstante que S. macrophylla es tolerante a condiciones de suelo de fertilidad baja, la aplicación de fertilizantes apropiados puede favorecer el crecimiento de los árboles recién trasplantados en estos sitios. Se estima que la aplicación de un buen programa de fertilización puede reducir los turnos de corta tal vez hasta 15-20 años, aunque el efecto de la aplicación de fertilizantes sobre la tasa de crecimiento y la calidad de la madera de la especie han sido poco estudiados (Mayhew y Newton 1998). En un estudio desarrollado en condiciones de invernadero en la Amazonia, Kriebitzsch et al. (2000) encontraron que las plántulas de caoba tuvieron un requerimiento de nutrimentos con el siguiente orden K >> Ca > S > Mg > P >> Fe. Los autores no mencionan la edad de las plántulas utilizadas en el análisis, ni las características químicas de los sustratos analizados (Cuadro 2). Cuadro 2. Contenido de nutrimentos en hojas de plántulas en invernadero de S. macrophylla y Carapa guianensis en Brasil (tomado de Kriebitzsch et al. 2000). Letras mayúsculas comparan ambas especies, letras minúsculas comparan los tres sustratos en S. macrophylla. Tipo de sustrato * A (n=12) A (n=10) B (n=12) C (n=8) C. guianensis S. macrophylla P 0.10 ± 0.02 0.11 ± 0.06 0.12 ± 0.03 0.13 ± 0.03 K 0.76 ± 0.31 B 1.96 ± 0.99 A 2.03 ± 0.71 2.01 ± 0.62 (%) Ca 1,07 ± 0.32 0.99 ± 0.78 b 1.18 ± 0.47 b 1.73 ± 0.76 a Mg 0.22 ± 0.05 0.18 ± 0.07 0.20 ± 0.06 0.21 ± 0.05 S 0.37 ± 0.08 A 0.14 ± 0.06 Bb 0.21 ± 0.03 a 0.21 ± 0.07 a Na 2554 ± 1392 A 423 ± 490 Ba 198 ± 185 b 83 ± 33 b Al 152 ± 151 172 ± 281 270 ± 449 211 ± 221 (mg·kg-1) Fe 74 ± 38 B 415 ± 217 Aa 245 ± 274 ab 113 ± 12 a Mn 27 ± 12 A 12 ± 3 Bc 22 ± 7 b 31 ± 12 a Zn 31 ± 11 40 ± 27 29 ± 14 27 ± 12 * A: Suelo arcilloso de Manaus, Brasil. B: Suelo arcilloso fertilizado a mitad del periodo de crecimiento. C: Suelo arenoso rico en humus y nutrimentos. Elemento

Unidades

Como parte de un estudio de crecimiento de S. macrophylla en gradientes topográficas de bosque natural del sureste de Pará, Brasil, Grogan, Ashton y Galvão (2003)

326 desarrollaron un experimento factorial con plántulas en dos clases de sotobosque (sombra y claro), así como en dos clases de suelos distróficos: 1) Espodosoles de condición hidromórfica, cercanos a ríos estacionales, arenosos y blancuzcos (pH 4.985.72, CICE 0.53-1.64 cmol(+) kg-1, saturación de acidez 8-39 %) y 2) Ultisoles y Oxisoles, arcillosos, pardo amarillentos a rojos (pH 4.35-4.82, CICE 0.75-1.28 cmol(+) kg-1, saturación de acidez 73-87%). Los autores establecieron un experimento paralelo con los suelos citados, probando el efecto en el crecimiento de plántulas en vivero, adicionando Ca y Mg (39% Ca + 5% Mg, mezclados como 3 kg m-3 sustrato). El tratamiento tuvo un efecto positivo en el desarrollo de altura de las plántulas, independientemente de los dos suelos distróficos usados como sustrato (Cuadro 3). Aunque los autores no indican a que profundidad se tomó el sustrato utilizado, los resultados indican que el crecimiento de las plántulas de caoba se podría mejorar, reduciendo el tiempo de permanencia en el vivero, así como producir plántulas con mayor vigor para el establecimiento de una plantación. Cuadro 3. Efecto de la aplicación de Ca + Mg en el crecimiento de plántulas de S. macrophylla de ocho meses en vivero, en dos sustratos de suelos distróficos de Pará, Brasil. Desviación estándar entre paréntesis, letras diferentes indican diferencia entre tratamientos con una P < 0,05 (a>b) (tomado de Grogan, Ashton y Galvão 2003). Tratamiento Sustrato Altura de plántulas (cm)

Ca + Mg Espodosol Oxisol/Ultisol 34.0 (0.64) a 31.5 (1.27) a

Testigo Espodosol Oxisol/Ultisol 22.3 (1.56) b 29.0 (3.96) ab

En la Península de Yucatán en México, Wightman (2001) probó varios sustratos para la producción de plántulas en vivero de C. odorata y S. macrophylla. A manera de testigos, utilizaron los sustratos que los viveros forestales utilizan corrientemente: “suelo negro” o Vertic Luvisol y “suelo rojo” o Ferric luvisol. A estos sustratos se les adicionó diversas combinaciones de materiales de origen orgánico: cáscara de arroz, ceniza de cáscara de arroz, “humus” colectado debajo de hojarasca del bosque, estiércol de vaca, bagazo de caña y aserrín y fertilizantes químicos como 17-17-17 y urea. Las plántulas de C. odorata respondieron positivamente a la adición de materiales orgánicos, presentando en general un mayor crecimiento en altura total de la plántula y diámetro del cuello, un menor tiempo de permanencia en el vivero, mejor vigor y mayor % de sobrevivencia en campo. La especie S. macrophylla presentó una tendencia contraria a lo esperado, pues la adición de materiales orgánicos a los sustratos tuvo un efecto negativo, incluso en las mediciones de individuos establecidos en el campo un año después (Cuadro 4). La adición de fertilizante 17-17-17 no generó diferencias importantes en el desarrollo de las plántulas. Mexal et al. (2002) realizaron ensayos de fertilización en el Estado de Quintana Roo, México, con plántulas de vivero de las especies C. odorata y S. macrophylla. Utilizaron sustratos de suelos comunes en el Estado, fertilizados y no fertilizados, así como distintos tipos de contenedores para las plántulas. Los autores no encontraron una respuesta importante en el crecimiento de las plántulas (biomasa producida y la altura desarrollada en el vivero) de ambas especies en función de los tratamientos comparados, ni posteriormente en las plántulas establecidas.

327 Cuadro 4. Crecimiento de plántulas de S. macrophylla en combinaciones de sustratos usados en dos viveros forestales en la Península de Yucatán, México. Letras distintas indican diferencias importantes entre los sustratos analizados (a>b) (tomado de Wightman 2001). Vivero Altura (cm)

Diám. (mm)

SN SN + 17-17-17 SN + arroz SN + arroz + 17-17-17 SN + compost

39 a 29 a 24 b 23 b 20 b

3.9 ab 3.5 ab 3.3 b 3.2 b 3.6 b

100% SR 100% SN 50% SR + 50% SN 50% SN + 50% compost

42 a 37 a 34 a 34 b

4.1 b 3.8 a 4.1 a 4.1 a

Sustratos *

1 año en el campo Altura Diám. (cm) (mm) Vivero A 1 44 a 7.4 ab 47 a 8.4 a 35 b 6.1 c 31 b 6.3 bc sd Sd Vivero B 2 45 a 7.1 b 45 a 8.0 ab 43 a 7.2 b 49 a 8.3 ab

* SN: Suelo negro, SR: Suelo rojo 1 Ejido 20 de Noviembre: plántulas de 7 meses en vivero. 2 Instituto Técnico Agropecuario: plántulas de 4 meses en vivero.

Sobrevivencia (%) 85 ab 88 a 71 bc 64 bc

68 ab 89 a 78ab 93 a

328

18. Nutrición y Fertilización de Tectona grandis Linn. f. Alfredo Alvarado Resumen El capítulo resume gran cantidad de trabajos sobre nutrición y fertilización de la teca, resaltando que en sitios de fertilidad elevada la respuesta a la adición de fertilizantes no es la regla, pero en sitio de fertilidad baja la respuesta es inmediata y duradera. Se discute la respuesta de la teca a la adición de cal en suelos ácidos, documentada en suelos ácidos de la América Tropical, así como el problema de erosividad cuando se planta en sitios no adecuados para su crecimiento o con prácticas silviculturales inadecuadas.

1. Introducción El género Tectona pertenece a la familia Verbenaceae y es originario del Sur de Asia (Birmania, Tailandia y algunas partes de la India), donde se asocia a los bosques secos y húmedos deciduos (Briscoe 1995). De acuerdo con Mora (2005), el nombre teca (en inglés teak) se deriva del nombre vernáculo hindú Tekka (Malayalam) y se reconoce en varios países con un sinnúmero de nombres vernáculos, reconociéndose las especies T. grandis Linn. f. (única que se explota en forma comercial), T. hamiltoniana Wall. y T. philippinensis Benth. & Hook. f., todas de origen asiático. En el caso de T. grandis, se pueden diferenciar razas geográficas según su procedencia; el material procedente de Tailandia y Birmania presenta un fuste recto, mientras que el de la India e Indonesia generalmente tienen un fuste cilíndrico con frecuencia relativamente bifurcado y ramas hasta las partes bajas del mismo (Corporación de Desarrollo Forestal y Maderero del Ecuador 2001). Desde el punto de vista de uso de la madera, varios autores indican que existen al menos 25 tipos de utilización de la teca, que incluyen desde construir casa de

329 este material, hasta postes y piezas de ebanistería. Los árboles de teca se producen, principalmente, en el sudeste asiático por su madera valiosa y en ocasiones por sus productos no maderables; además. Aunque la teca se maneja en la India en turnos de más de 100 años y en Indonesia con turnos entre 40 y 80 años, en regiones tropicales húmedas con sitios adecuados de América Latina permite la producción de trozas para aserrío con turnos entre 20 y 25 años. La plantación de teca en la India comenzó en el decenio de 1840 y alcanzó niveles significativos a partir de 1865; el primer país no asiático en el que se introdujo la teca fue Nigeria, en 1902 y en América tropical, la primera plantación de teca se estableció en Trinidad y Tobago en 1913 y posteriormente en Honduras, Panamá y Costa Rica entre 1926 y 1929 (Pandey y Brown 2000). Posteriormente, el cultivo de la teca se ha extendido a casi todos los países latinoamericanos; entre los países que presentan áreas importantes plantadas con teca en el Caribe se encuentran: Bahamas, Cuba, Jamaica, Puerto Rico, Islas Vírgenes (USA), Trinidad y Tobago, en Centro América: Guatemala, Honduras, Belice, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica y Panamá y en América del Sur: Colombia, Ecuador, Venezuela, Guyana Británica, Guyana Francesa, Surinam, Brasil, Uruguay, Chile y Argentina (Tewari 1999).

2. Escogencia del sitio La teca prefiere suelos fértiles de origen aluvial, en los cuales las principales determinantes de su productividad son el pH, los contenidos de N y humedad del suelo, el drenaje, la textura, la saturación de bases (contrario a la saturación de acidez) y la profundidad efectiva (Gangopadhyay, Nath y Banerjee 1987, Kumar 2005). En este sentido, la teca prefiere suelos moderadamente profundos (>90 cm), bien drenados, de textura media, estructura granular a bloque subangular, en regiones de temperatura media y pendientes suaves (Drechsel y Zech 1994; Jha 1999). Deben evitarse suelos: 1) mal drenados, en particular Vertisoles de depresión con problemas de anegamiento por períodos prolongados, 2) poco profundos, dentro de ellos muchos Entisoles con afloramiento rocoso o roca a poca profundidad, 3) cimas de pendientes muy secas o muy ventosas, donde los árboles se vuelcan y pierden la copa, lo que a su vez causa una disminución importante del volumen final, 4) áreas en las que la distribución de lluvias presenta una concentración en períodos muy cortos o que tienen un “veranillo” largo, en este último caso, la especie tiende a botar las hojas dos veces al año con el consecuente gasto energético y 5) regiones donde los niveles de acidez del suelo y del subsuelo sean muy elevados, en particular pendientes en las cuales aflora el horizonte B ácido. Para el caso de la teca en las condiciones de Costa Rica (Vallejos 1996), Panamá (Mollinedo 2003) y Guatemala (Vaides 2004) existen clases de sitio para teca, según se presenta en el Cuadro 1. Esta información es pertinente, en cuanto permite diferenciar áreas con diferentes potenciales de producción, basadas en el crecimiento de la especie. La información disponible para Centro América se da en plantaciones de crecimiento rápido y no concuerda necesariamente con la descrita para bosques naturales o plantaciones en regiones secas, donde los mismos valores para sitios de las diferentes clases son mucho menores (Jha 1999). En el caso de Guanacaste, Costa Rica, Bermejo, Cañellas y San Miguel (2004), generan modelos de crecimiento y rendimiento para teca que confirman lo encontrado por Vallejos (1996) e introducen la nomenclatura de calidad de sitio 23, 21 y 19, para referirse a la altura promedio alcanzada por los árboles

330 a la edad de 10 años (IS10), todos valores de índice de sitio alto a excelente según datos del Cuadro 1. Cuadro 1. Valores promedio de las variables de crecimiento de teca por clase de productividad en varios países de Centro América. Clase de productividad

IS10 m

Bajo Medio Alto Excelente

11.38 17.19 18.40 26.43

Bajo Medio Alto Excelente

15.38 18.63 21.37 =21.38

Bajo Medio Alto

13.43 15.38 17.14

IMA DAP

IMA HTOT

cm año-1 m año-1 Guatemala (Vaides 2004) 1.60 1.30 2.29 2.04 2.78 2.48 3.48 3.09 Costa Rica (Vallejos 1996) 2.23 2.03 2.76 2.75 3..31 3.57 =3.32 =3.58 Panamá (Mollinedo 2003) 1.99 1.81 2.77 2.73 3.67 3.72

IMA AB

IMA Vol

m2 ha-1 año-1

m3 ha-1 año-1

0.75 1.66 2.51 3.95

2.33 7.07 14.36 29.36

1.61 2.27 3.17 =3.18

8.05 14.88 21.66 =21.67

0.47 0.70 0.95

3.44 7.06 11.93

Aunque los valores de correlación entre las variables ambientales y el Índice de Sitio para teca no son altos (r = = 60%), varios autores han desarrollado ecuaciones de regresión lineal múltiple para condiciones de clima tropical seco en Centro América (Vásquez y Ugalde 1994; Vallejos 1996; Montero 1999; Mollinedo 2003). En general, se confirma que en este tipo de ambiente, la teca crece más conforme aumenta la precipitación pluvial y el contenido de Ca intercambiable en el suelo; sin embargo su crecimiento también se ve afectado en forma negativa con incrementos en el déficit hídrico, la temperatura media anual y el porcentaje de saturación de acidez del suelo (Alvarado y Fallas 2004), según las ecuaciones que se presentan a continuación: IS10 teca = 2.206+ 0.007 PPT + 0.176 Ca

(Vásquez y Ugalde 1994)

IS10 teca = 109.416 – 1.709 DEFHID + 1.095 PPT – 3.211 TMA

(Montero 1999)

IS10 teca = 19.874 – 0.192 SATAC – 0.150 SATCa + 3.238 Ca/Mg

(Mollinedo 2003)

En donde PPT = precipitación, Ca = contenido de calcio intercambiable, DEFHID = número de meses secos, TMA = temperatura media anual en °C, SATAC = Saturación de acidez, SATCa = Saturación de calcio

3. Preparación del terreno de la plantación Tectona grandis requiere de suelos fértiles para su mejor crecimiento y de una buena preparación del terreno antes de su plantación definitiva en el campo; como se mencionó al principio, los suelos que restringen severamente su crecimiento deben evitarse, por lo que en general, una buena finca tendrá entre un 30 y un 50% de tierras que pueden ser utilizadas para realizar cualquier otro tipo de actividades, menos la de plantar teca. El efecto de trabajar el suelo hasta 10 cm de profundidad alrededor de los árboles, y hasta distancias de 0, 30, 45 y 60 cm de su base, sobre el crecimiento inicial de la teca, fue

331 estudiado por Singh (1997); este autor encontró incrementos en altura durante el primer año, del orden de 105.2, 150.7, 150.2 y 190.7 cm en cada tratamiento, respectivamente. La plantación de teca puede hacerse por pseudo estacas (principalmente en países asiáticos), aunque es más común por semilla o tejido vegetativo, produciendo plántulas que se llevan al campo en bolsas o en jiffies. En el caso de plantación de pseudoestacas, el terreno se ara, se eliminan malezas y se aplica fertilizante; cuando se utilizan plántulas de semillas o clones, se requiere de más cuidados a nivel de vivero y de plantación. En muchas ocasiones, las plantaciones de teca se establecen en suelos compactados por pisoteo de ganado; bajo estas condiciones es necesario subsolar hasta 60 y 80 cm de profundidaad y rastrear el suelo en la faja donde se plantarán los árboles, evitando trabajar todo el terreno para disminuir las pérdidas del mismo por erosión. Cuando los terrenos en que se va a plantar tienen suelos degradados y ácidos (Ultisoles e Inceptisoles), debe aplicarse cal al voleo en la banda de plantación, antes de proceder a subsolar y rastrear el suelo, de manera que el producto se incorpore hasta la profundidad deseada, según el caso. En esta fase de preparación del suelo, se deben realizar análisis químicos, con el propósito de definir el tipo de enmiendas que deben aplicarse al trasplante, todo de acuerdo a las limitaciones en contenidos de Ca, Mg, P, K y acidez. En este tipo de suelo, también es común encontrar deficiencias de P y K en África Occidental (Zech y Kaupenjohann 1990). Aunque los suelos depresionales de arcillas esmectíticas (Vertisoles) no son aconsejables por su susceptibilidad a permanecer encharcados por una buena parte del año, cuando se decide utilizarlos para la plantación de teca, es necesario planear un buen sistema de drenaje y de confección de lomillos, plantándose la teca en la cima de los lomos a un costo relativamente mayor al que se incurre en otro tipo de suelos.

4. Requerimientos nutricionales Para algunos autores (Drechsel y Zech 1994; Singh 1997), las relaciones entre la fertilidad del suelo y el crecimiento de la teca no están del todo dilucidadas. Lo anterior es particularmente cierto porque, si bien la teca puede remover grandes cantidades de nutrimentos en sitios buenos, también puede crecer en suelos relativamente infértiles con buena estructura, drenaje y enmiendas. Bajo condiciones de aireación pobre, la teca no absorbe nutrimentos normalmente, aunque el suelo los contenga en cantidades suficientes. El sistema radical de la teca consiste de raíces laterales largas y fuertes que penetran hasta el subsuelo y raíces absorbentes finas que se concentran en la capa superficial del suelo y tienden a morir durante la estación seca en regiones de clima monzónico (Bebarta 1999); Amponsah y Meyer (2000) consideran que la zona de mayor concentración de raíces absorbentes de la teca se encuentra entre 0 y 20 cm de profundidad. La teca crece en forma natural en áreas donde el pH oscila entre 6.5-7.5 y necesita que la saturación de bases sea mayor al 50%, con más de 10 cmol Ca + Mg + K 100 g-1 de suelo a 0-15 cm, más del 50% de saturación Ca (20-30 cm de profundidad) y la saturación de Mg (0-10 cm de profundidad) debe ser superior al 15-20% (Vallejos 1996; Montero 1999). En Brasil, se considera que los suelos para plantaciones de teca deben tener menos de un 10% de saturación de Al y más de 2.5 cmol Ca + Mg L-1 de suelo, considerándose como adecuado neutralizar la acidez hasta un pH 6 (Oliveira 2003). En

332 Costa Rica, Alvarado y Fallas (2004) encontraron que el crecimiento inicial de la teca se ve fuertemente afectado con valores de saturación de acidez mayores al 8% y de saturación de Ca inferiores al 67%, con respuestas en altura significativas a la adición de cal y fertilizante; los mismos autores encontraron que la altura total de árboles de teca menores a cinco años se incrementó con la adición en banda de 1.0 kg cal por árbol + 100 g de fertilizante 14-22-15-4-5 (N-P2O5-K2O-MgO-S) por árbol hasta en un 216%; datos similares encontraron Mollinedo et al. (2005), en plantaciones de Panamá. En suelos calcáreos de la India, se informa que los nutrimentos que más requiere la plantación de teca son Ca > K > N > Mg > P = S (Negi et al. 1990), mientras que en suelos más lixiviados de África la cantidad de nutrimentos absorbidos sigue el orden K > N > Ca >> Mg = P (Nwoboshi 1983; 1984); en ambos casos, la cantidad de nutrimentos absorbidos en la biomasa aérea aumenta en forma paulatina con la edad, por lo que su adición puede resultar en incrementos significativos a cualquier edad (Nwoboshi 1983; 1984; Drechsel y Zech 1994), en particular en suelos distróficos. En suelos de fertilidad baja, la adición de N, P, K o Ca permiten un incremento del área basal y del volumen de madera, mientras que cuando la fertilidad del suelo es baja y no se aplican enmiendas se presentan deficiencias nutricionales (clorosis y necrosis) y hasta muerte descendente de los árboles (Kumar 2005). Cuando la acidez aumenta con la profundidad del suelo, la plantación puede crecer normalmente durante cierto número de años, estancándose el crecimiento cuando las raíces encuentran el subsuelo ácido; bajo dichas condiciones, el crecimiento radical se constriñe, por lo que cualquier período seco causa un amarillamiento de las hojas de abajo hacia arriba. En un estudio de simulación sobre el balance de nutrimentos en varios sistemas de producción de la zona Atlántica de Costa Rica, incluyendo plantaciones de teca, Poels (1994) encontró que este cultivo alcanza el máximo de extracción de todos los nutrimentos a los 23 años (excepto Ca que alcanza esta situación al año 24), notándose que los niveles de extracción de todos los elementos (excepto Mg) son siempre superiores a los de adición, causando problemas nutricionales después de la corta de la plantación (Cuadro 2). Bajo estas condiciones, los suelos infértiles de la región no podrían soportar un segundo turno de corta, a no ser que se repongan los nutrimentos exportados en la madera. Cuadro 2. Resumen del flujo de nutrimentos en plantaciones (kg ha-1 año-1) de teca al año 24 (tomado de Poels 1994). Elemento Adición atmosférica Adición meteorización Reciclaje de materia orgánica -Liberación -Absorción Exportado cosecha Exceso máximo anual Déficit máximo anual Pérdidas por erosión y lavado

N 5 0

P 0.1 0.2

K 1 7

Ca 1 7

Mg 3 3

204 267 21.0 33 311 5

12 16 1.3 2 19 0.3

133 175 18.1 60 203 8

108 186 44.2 158 224 8

24 31 3.6 42 36 6

333

5. Absorción de nutrimentos La absorción de nutrimentos por la teca depende del requerimiento de la especie, de la cantidad que pueda suplir el suelo y de la cantidad de nutrimentos que se adicionen como fertilizante; en general, los nutrimentos que más requiere la especie son N, P, K, Ca, Mg y S (Drechsel y Zech 1994). Datos recolectados por Kumar (2005), indican que en la extracción de madera en plantaciones de 30 años remueven 247, 41, 170, 632 y 198 kg ha-1 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente y tasas de absorción anual de 264, 17 y 132 kg ha-1 de N, P y K, respectivamente en plantaciones de 20 años en India. Al estudiar la cantidad de nutrimentos absorbidos en la biomasa aérea de plantaciones de crecimiento lento entre 1 y 15 años de edad en Nigeria, Nwoboshi (1984) encontró que el requerimiento de estos elementos aumenta con la edad y que el total requerido por la plantación fue del orden K > Ca > N > P > Mg; en la Figura 1, se nota que los mayores requerimientos de nutrimentos por parte de la teca ocurren a las edades mayores a 9 años, por lo que es de esperar que se encuentre respuesta a la fertilización de plantaciones adultas, como se demuestra en la Figura 3. Jha (1999) menciona que bajo condiciones de la India, la contribución de la biomasa aérea en plantaciones de teca es del orden de 87.2-88.2%, mientras que la biomasa radical contribuye en un 11.8-12.8%, sin que haya mucha variación entre plantaciones de edades entre 1.5 y 30 años de edad. La contribución de los diferentes componentes de la biomasa aérea total (94.381 kg ha-1) en una plantación de 38 años es del orden de: 69% tronco, 21% ramas vivas y corteza, 4% ramas muertas, 2% hojas y 2% ramillas (Kaul et al.1979). En el Cuadro 3 se presenta la cantidad de nutrimentos absorbidos en diferentes tejidos en plantaciones de teca de 6 10, 20 y 30 años de edad (Salas 1987; Negi et al. 1995). Las diferencias debidas a la edad se explican por si mismas y se deben a una mayor acumulación de biomasa con el tiempo. Las mayores cantidades absorbidas de N, P y Mg se encuentran en el tronco, mientras que las de Ca se encuentran en la corteza y la raíz; el Ca que se acumula en la corteza puede ser devuelto a la plantación, una vez realizada la operación de corta, causándose así un menor impacto ambiental. Aún así, la extracción de Ca del ecosistema en suelos distróficos puede reducir drásticamente la posibilidad de un segundo turno de corta y el volumen extraíble en el caso de que pueda darse esta situación, excepto en zonas aledañas a los ríos donde el contenido de nutrimentos puede ser compensado por deposiciones aluviales y ocurre un proceso de enriquecimiento por medio del agua capilar (Hase y Foelster 1983; Hernández et al. 1993). Sin embargo, en plantaciones de rotación larga de la India, Balagoparlan, Rugmini y Chacko (2005), encontraron que el efecto de dos y tres rotaciones de teca solamente causaron una disminución del C orgánico, el N total y el Ca disponible en el suelo, lo que afecta negativamente a la altura de los árboles y no así su diámetro a la altura del pecho.

334

Madera

Ramas

Hojas

Total

100% Incremento

3

5

Madera

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

50%

35%

25% 1%

3%

1

3

7 9 Edad (años) Corteza

11

13

Ramas

Hojas

15 Total

8%

12%

5

7 9 Edad (años)

11

13

15

100% Total

% P absorbido

75% 50%

32%

28%

14% 25%

16% 1%

4%

5

7 9 Edad (años)

Madera

Corteza

Ramas

11

13

Hojas

15

1

3

Total

8%

5

7 9 Edad (años)

11

13

15

17%

18%

11

13

15

32%

28%

13

15

100% Incremento

3000 2500 2000 1500 1000

Total

75%

% K absorbido

K absorbido (kg/ha)

8%

0% 3

3500

50% 33% 11% 25%

500 0

1%

3%

6%

1

3

5

10%

0% 1

3

5

Madera

2500

7 9 Edad (años) Corteza

11

Ramas

13 Hojas

15 Total

7 9 Edad (años)

100% Incremento

2000

% Ca absorbido

Ca absorbido (kg/ha)

23%

10%

Incremento

1

1500 1000 500

75%

Total

50% 11%

25%

0

0%

3%

3%

1

3

5

16%

7%

0% 1

3

5

Madera

400

7 9 Edad (años)

Corteza

11

Ramas

13

Hojas

15

Total

7 9 Edad (años)

11

100% Incremento

350 300

% Mg absorbido

Mg absorbido (kg/ha)

Total

75%

0% 1

P absorbido (kg/ha)

Corteza

%N absorbido

N absorbido (kg/ha)

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

250 200 150 100

Total

75% 50%

16% 25%

50

1%

0

5%

22%

9%

23%

23%

13

15

2%

0% 1

3

5

7 9 Edad (años)

11

13

15

1

3

5

7 9 Edad (años)

11

Figura 1. Curvas de absorción de nutrimentos en plantaciones de teca de diferente edad en Nigeria (confeccionada con datos de Nwoboshi 1984).

335 Cuadro 3. Nutrimentos en los diferentes componentes de la biomasa y del mantillo asociados a plantaciones de T. grandis en regiones tropicales (adaptado de Salas 1987 y Negi et al. 1995). Edad plantación

6 años, Venezuela

10 años, India

20 años, India

30 años, India

Peso seco

N

P

Componente Hojas Ramas Tronco Mantillo Total Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total Hojas Ramitas Ramas Corteza Tronco Raíces Total

t ha-1 3.4 4.2 39.4 20.8 68.3 5.2 5.0 8.3 7.9 48.2 15.4 90.0 5.5 5.5 12.7 8.9 58.1 17.9 108.6 7.8 8.5 35.1 13.9 98.8 28.5 192.6

K

Ca

Mg

49 37 200 240 526 61 51 37 196 81 143 569 14 39 62 320 102 177 713 82 34 108 338 185 244 992

11 6 39 33 79 14 9 11 17 56 40 147 14 7 13 8 71 58 171 21 10 33 8 157 59 288

kg ha-1 68 19 125 159 371 60 17 28 28 93 47 272 64 17 20 36 92 72 300 111 33 43 28 176 64 422

9 7 46 18 81 3 1 3 2 4 4 18 1 1 4 3 10 6 26 2 2 2 4 18 12 41

52 42 161 36 291 35 25 23 34 36 84 236 49 22 37 63 61 145 377 61 34 72 52 46 191 456

6. Reciclaje de nutrimentos La poca adición de residuos orgánicos (5.5 a 12.1, con un promedio de 7.7 t ha-1 año-1 en plantaciones entre 15 y 56 años) y la consecuente reducción en liberalización de nutrimentos por mineralización de los mismos, conlleva a la degradación del sitio en plantaciones de teca (Kumar 2005). Amponsah y Meyer (2000) mencionan que bajo bosques naturales puede encontrarse una mayor cantidad de nutrimentos que bajo plantaciones de teca del mismo lugar, debido a la adición de residuos del sotobosque, en el primer caso, y una mayor pérdida de nutrimentos por lavado y mineralización, en el segundo caso. En general, la adición de residuos en plantaciones de teca aumenta con la edad, hasta que cierra la copa de la plantación, a partir de ese momento más del 90% de los residuos que caen de los árboles se mineralizan en un período de menos de 6 meses (Egunjobi 1974) y algunos nutrimentos pueden ser translocados del subsuelo a la superficie vía absorción/deposición de residuos. Bajo condiciones no disturbadas, más del 70% del N requerido por una plantación establecida puede ser suministrado a través de la mineralización de residuos y N atmosférico, siendo que esta cantidad se puede reducir al 15% cuando ocurren incendios regularmente, forzando el sistema a ceder parte del N de reserva del suelo. En países asiáticos, donde la teca tiene un crecimiento lento y las condiciones de pH del suelo son neutras (Egunjobi 1974; Kaul et al. 1979; Balagopalan 1987; Nath et al. 1988;

336 Shanmughavel y Francis 1988; Sharma y Pande 1989; Chaubey et al. 1989) se considera que una plantación de teca de 30 años de edad deposita 10.175 kg ha-1 de residuos, los que adicionaron 139.0, 1.6, 114.9, 215.7 y 118.3 kg ha-1 de N, P, K, Ca y Mg, respectivamente (Shanmughavel y Francis 1988); en este caso, el 91% eran hojas, el 7% ramas y el 2% restante, órganos reproductivos y corteza (Cuadro 4). Cuadro 4. Cantidad de nutrimentos (kg ha-1) adicionados al suelo como residuos en plantaciones de teca de 30 años de edad (Tomado de Shanmughavel y Francis 1988). Componente Hojas Ramas Corteza Órganos reproductivos Total

N 134.10 1.78 0.01 1.05 138.94

P 1.38 0.10 tr 0.16 1.64

K 107.1 4.55 0.01 3.21 114.86

Ca 209.46 3.85 0.03 2.34 215.68

Mg 117.00 0.98 0.01 0.34 118.32

Según Nath et al. (1988) la adición de residuos causa un aumento de la saturación de bases y del pH del suelo en plantaciones de 14 años y más aún en las de 28 años, al punto de que la clasificación de los suelos cambió de Inceptisoles a Mollisoles. Del Cuadro 4 se deduce que las mayores cantidades de nutrimentos se adicionan al suelo vía hojas y que los elementos adicionados en mayor cantidad son Ca >> N > Mg = K >>> P, tal cual encontraron en condiciones similares Sharma y Pande (1989), por lo que bajo condiciones normales en suelos bajo teca se pierden menos nutrimentos que en suelos bajo bosques naturales (Chaubey et al. 1989). Los cambios edáficos atribuidos a la liberación de nutrimentos, producto de la biodegradación de la hojarasca sobre el horizonte A, en plantaciones de teca de 2, 7 y 12 años de edad implican aumentos de Mg, N, materia orgánica, N, capacidad de intercambio catiónico y pH y una disminución del contenido de P (Márquez et al. 1993).

7. Niveles de deficiencia foliar El tejido que más se recomienda para hacer el análisis foliar de la teca consiste en tomar el segundo par de hojas maduras (a veces un grupo de 3 hojas), que se distinguen de las hojas jóvenes por su superficie glabrosa, de la parte iluminada de la copa de árboles que no estén fructificando (Brunck 1987). Otros autores (Jayamadhavan, Sudhakara y Washid 2000) realizaron un estudio en plantaciones de teca de 10 años de edad en el clima monzónico de la India; los autores midieron la variación en la concentración de N, P y K, en función de la hora de muestreo (0600, 0800, 1000, 1200, 1400, 1600 y 1800 horas), la edad de la hoja (hoja 1, 2, 3, 4 y 5 a partir de la porción terminal de la rama), la posición de las hojas en la copa (tercios superior, medio e inferior), clase diamétrica (7.10-10.25, 10.26-13.50, 13.51-16.75 y 16.75-20.00 cm) y la variación anual (muestras por mes durante el año). El estudio concluye que para esta edad de plantación, el muestreo foliar debe realizarse entre las 0900 y 1100 horas, cuando la concentración de los 3 elementos analizados es la mayor y su coeficiente de variación el menor, preferiblemente de la segunda hoja desde la terminal de la rama, del tercio inferior de la copa (no hubo diferencias significativas en la concentración por efecto de luminosidad) y de la clase diamétrica mayor, encontrándose además que el mes del año en que se dan las mayores concentraciones foliares es junio durante la época lluviosa (Cuadro 5). Drechsel y Zech (1994), encontraron que las concentraciones foliares de N y P en árboles de teca decrecen durante los primeros 4 a 6 años, mientras que la concentración de otros elementos como K, Mg, Zn y Cu permanecen relativamente estables. Es

337 necesario desarrollar protocolos de muestreo foliar para plantaciones de edades entre 6 meses y 3 años de edad, donde todavía no se ha desarrollado una copa tal que se cierre el dosel. Cuadro 5. Variación del contenido foliar de acuerdo a la posición de la hoja en la copa, en la rama, la clase diamétrica de los árboles y la hora de muestreo, en plantaciones de teca de 10 años de edad en la India (tomado de Jayamadhavan, Sudhakara y Washid 2000). N

P K Coef. Var. Conc. Foliar Coef. Var. Conc. Foliar Coef. Var. (%) (%) (%) (%) (%) Posición en la copa de los árboles (Tercios) 11.04 0.28 38.98 1.64 36.56 11.38 0.24 46.49 1.58 32.51 9.02 0.27 25.21 1.65 27.65 Hora de muestreo durante el día 14.20 0.29 29.69 1.65 17.86 9.01 0.31 25.38 1.69 12.05 6.35 0.30 37.55 1.78 12.04 6.32 0.29 36.66 1.66 30.11 5.27 0.27 31.51 1.57 22.56 12.78 0.26 30.28 1.48 22.10 12.13 0.24 20.25 1.39 33.65 Posición de la hoja desde la parte terminal de la rama 9.24 0.18 51.43 1.65 23.42 8.21 0.30 46.61 1.67 21.34 7.97 0.25 47.76 1.59 29.82 7.48 0.24 50.21 1.50 34.56 9.31 0.22 60.63 1.45 38.36 Clase diamétrica (cm) 8.00 0.20 49.05 1.48 28.54 8.16 0.24 51.45 1.62 34.66 7.25 0.26 47.79 1.63 32.53 6.78 0.29 38.44 1.67 27.43

Variable

Conc. Foliar (%)

Superior Medio Inferior

2.51 2.45 2.59

0600 0800 1000 1200 1400 1600 1800

2.52 2.58 2.66 2.62 2.53 2.43 2.41

1 2 3 4 5

2.63 2.64 2.58 2.56 2.48

7.10-10.25 10.26-13.50 13.51-16.75 16.76-20.00

2.51 2.57 2.61 2.63

Una vez que se determina el mejor tejido a muestrear y la mejor época para realizar el muestreo, se puede hacer la comparación de valores entre sitios y árboles con diferentes condiciones nutricionales para determinar los niveles de insuficiencia, suficiencia y exceso, tal cual lo informan en las compilaciones realizadas en África (Drechsel y Zech 1991) y en Australia (Boardman et al. 1997) que se resumen en el Cuadro 6. Cuadro 6. Interpretación de niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de teca (adaptado de Drechsel y Zech 1991, Boardman et al 1997). Elemento Deficiente Marginal Adecuado N (%) <1.20 1.20-1.51 1.52-2.78 P (%) <0.10 0.10-0.13 0.14-0.25 K (%) <0.50 0.50-0.79 0.80-2.32 S (%) <0.08 0.08-0.10 0.11-0.23 Ca (%) <0.55 0.55-.071 0.72-2.20 Mg (%) <0.10 0.10-0.19 0.20-037 Cu (mg kg-1) 10-25 -1 Zn (mg kg ) 11-19 20-50 Mn (mg kg-1) <30 30-49 50-112

Alto 0.40 2.33

338 Fe (mg kg-1) Al (mg kg-1) B (mg kg-1)

58-390 85-320 15-45

379-1074 340-480

8. Síntomas de deficiencia foliar Bebarta (1999) menciona que la deficiencia de algunos elementos produce síntomas visuales en la teca, dentro de ellos los siguientes: (1) la deficiencia de N se reconoce porque las hojas tienden a volverse verde amarillentas, pequeñas y poco gruesas, (2) la deficiencia de P causa que las hojas se tornen verde oscuro y algunas manchas púrpura tienden a presentarse en las puntas de las hojas y en algunos tallos jóvenes; (3) la deficiencia de K causan que la corteza en la parte inferior del tallo sea muy corrugada y presente márgenes corchosos, siendo que las puntas y márgenes de la corteza se secan y se tuercen hacia adentro. En suelos ácidos de África Occidental, Zech y Kaupenjohann (1990), mencionan que a menudo se presenta una deficiencia de K (0.06-0.07 % en las hojas de la parte superior de la copa), condiciones bajo las cuales se puede presentar la muerte descendente de los árboles, acompañada de necrosis intervenales y de los bordes de las hojas. En estudios empleando la técnica del elemento faltante, Nwoboshi (1975) describió los síntomas de deficiencia de N, P, K, Ca y Mg en plántulas de teca, los cuales pueden corregirse por aspersión de soluciones diluidas de sales solubles de los elementos deficientes, los cuales deben desaparecer a las 2 o 3 semanas. Estos síntomas se utilizan para identificar las posibles deficiencias de la siguiente manera: A. Síntomas desarrollados en las hojas superiores ? ? ? ?

Hojas de tamaño y forma normal con clorosis intervenal, con o sin bandas verdosas en los márgenes. Hojas de tamaño pequeño pero normales en todo lo demás, con clorosis marginal uniforme de color verde pálido, con o sin manchas necróticas, niveles foliares ligeramente bajos en N, P, Ca y Mg y con o sin niveles foliares ligeramente bajos en K. Hojas con clorosis marginal uniforme de color verde pálido, con o sin corchosis en los márgenes; niveles foliares de P y Mg ligeramente bajos con o sin niveles foliares de N ligeramente bajos. Clorosis marginal uniforme, con o sin necrosis en la hojas viejas; hojas jóvenes de forma normal pero de color verde más oscuro o curveadas hacia atrás, con o sin necrosis intervenal y ápices quemados; niveles de K ligeramente bajos, con acumulación de N, P y posiblemente Ca y Mg.

B. Síntomas presentes en las hojas jóvenes ? ?

N, P, K, Mg

Hojas de tamaño y forma normal con un moteamiento amarillo blancuzco intervenal, niveles de S ligeramente bajos y acumulación de N, P, K, Ca y Mg. Hojas jóvenes de forma distorsionada, de tamaño más pequeño que el normal y curveadas hacia atrás y de ápices quemados, con o sin necrosis intervenal y corchosis de color verde pálido. Las hojas viejas tienen apariencia normal y pueden tener clorosis marginal; los niveles foliares de Ca y P son ligeramente bajos y puede presentarse una acumulación de N y Mg

Mg

N

P

K Ca, S

S

Ca

Empleando la técnica del elemento faltante, Sujatha (2005) estudió el efecto de la carencia de elementos menores sobre el crecimiento de plántulas de teca hasta seis

339 meses de edad, y encontró que causa una disminución severa en las variables altura, número de hojas y peso seco de raíces, notándose que el efecto más negativo lo ejerce la carencia de Fe y el menor la deficiencia de B (Cuadro 7). Cuadro 7. Efecto de la deficiencia de micronutrimentos sobre el crecimiento de plántulas de teca (tomado de Sujatha 2005).

Trat. Control -Fe -Cu -Zn -Mn -Mo -B

2 meses (Inicio) Altura Hojas cm Nº 2.6 6 2.5 6 1.9 5 2.6 5 2.6 6 2.6 6 2.6 6

3 meses Altura Hojas cm Nº 42 13 28 4 24 8 26 8 27 10 23 10 35 13

Altura cm 62 34 35 33 36 30 50

6 meses Hojas Peso raíces Nº g 16 12.6 2 13.8 3 7.8 3 14.4 2 10.9 3 12.9 2 10.2

9. Respuesta a la fertilización La respuesta a la fertilización de la teca en plantación, depende de la calidad del sitio escogido. Como en cualquier otro tipo de operación agrícola-forestal si el sitio tiene una fertilidad de suelo elevada, la posibilidad de respuesta a la adición de fertilizantes es baja y viceversa. En sitios de fertilidad alta, el crecimiento inicial de la teca es tan alto que los árboles tienden a agobiarse (pérdida de dominancia apical), lo que obliga a utilizar un sistema de amarre que evite el doblamiento y la quiebra del fuste y a adicionar fertilizantes altos en P y K, pero bajos en N, de manera que se fortalezca el engrosamiento del tallo y se mantenga su elongación. La falta de respuesta de la teca a la fertilización en estos y otros sitios, puede además relacionarse con una fuerte competencia de malezas (gramíneas) y la mejora de la palatabilidad de los tejidos de la teca por la adición de nutrimentos (p.e. N) para los herbívoros que la atacan (Kumar 2005). La respuesta de la teca a la aplicación de varios elementos combinados (NPK) en vivero (Nwoboshi 1975; Sundralingam 1982; Chaves y Fonseca 1991; Tewari 1999), al trasplante (Kishore 1987; Raigosa et al. 1995; Singh 1997; Fonseca 2000, Bheemaiah 2004) y en el campo (Patel 1991; Prasad, Sah y Bhandari 1986; Montero 1995; Mothes et al. 1991; Torres et al. 1993), ha sido ampliamente documentada (Kumar 2005). De la misma manera, se ha comprobado el efecto benéfico de la adición de riego y fertilizante (fertirriego) en plantaciones jóvenes de clima monzónico de la India (Mutanal y Prabhakar 2001; Bheemaiah 2004; Koppad y Rao 2005). A pesar de que la utilización de aguas servidas favorece el crecimiento en altura, diámetro y volumen en plantaciones jóvenes, además de bio-drenar elementos contaminantes de este tipo de aguas, con el tiempo se puede presentar un aumento de la mortalidad de los árboles debido a intoxicación, probablemente con metales pesados (Gogate, Farooqui y Joshi 1995). A continuación se resumen los datos para fertilización en vivero, al trasplante y después del trasplante en plantaciones de teca de varias partes del mundo. 9.1. Fertilización en vivero

340 Un factor importante en los programas de silvicultura intensiva de plantaciones es que las plántulas que se produzcan en viveros sean de calidad óptima, para lo que se requiere de sustratos con buena fertilidad. Diferentes estudios (Nwoboshi 1975; Sundralingam 1982; Tewari 1999), demuestran que la fertilización con N, P y K en viveros de teca es la que brinda los mejores resultados, lográndose obtener plantas de buen color y vigor, acelerar su crecimiento y disminuir la incidencia de enfermedades en el vivero (Cuadros 8 y 9). Fernando (1966) encontró que la adición de N-inorgánico mejora el crecimiento de las plántulas a los 2 meses de aplicado el tratamiento más que la de N-orgánico (122 vs. 61 cm altura promedio), así como que este elemento es más relevante que la adición de P y K en cuanto otras variables de crecimiento. Para asegurar las buenas características físicas de los sustratos, se recomienda utilizar una mezcla de suelo negro con arena y materia orgánica (Chaves y Fonseca 1991, Tewari 1999) y más recientemente jiffies o sustratos a base de musgo (Figura 2). En el caso de suelos ácidos en los cuales nunca se ha sembrado teca con anterioridad, debe pensarse en la posibilidad de inocular con micorrizas las plántulas en el vivero, así como encalar el sitio definitivo de plantación para asegurar una buena micorrización (Alvarado et al. 2004); Otros autores, discuten el efecto de la micorrización de la teca sobre la absorción de nutrimentos (Durga y Gupta 1995).

Figura 2. Vivero de clonación de teca utilizando jiffies en la plantación Maderas de Costa Rica en Peñas Blancas, Guanacaste. Cuadro 8. Efecto de la aplicación de nutrimentos sobre las variables de crecimiento de 3 plántulas de teca/pote en solución nutritiva (tomado de Nwoboshi 1975).

Tratamiento Completo - N - P - K - Ca - Mg - S DMS 5%

Altura final (cm) 14.27 6.93 9.30 11.03 8.43 12.87 11.77 2.35

Diámetro tallo (cm) 1.20 0.57 0.77 1.10 0.70 1.00 1.03 0.12

Área foliar (cm2) 36.84 3.46 17.64 11.64 3.85 19.46 39.87

Peso seco (g) Hojas Tallos 14.53 3.85 1.64 0.50 7.11 1.47 9.42 3.15 5.32 0.95 6.78 2.49 11.11 3.50 2.69 1.05

Raíces 12.50 3.03 9.52 9.08 1.62 6.70 13.73 4.99

Relación Raíz/Brote 0.68 1.42 1.11 0.72 0.26 0.72 0.94

Tallo/Follaje 0.26 0.30 0.21 0.33 0.18 0.37 0.32

341

Cuadro 9. Concentraciones foliares, en tallos y raíces de plántulas de teca en solución nutritiva completa y carente de N, P, K, Ca, Mg y S (tomado de Nwoboshi 1975). Elemento Completo N P K Ca Mg S

2.23 0.25 1.27 0.48 0.22 nd

N P K Ca Mg S

0.86 0.32 1.39 0.26 0.16 nd

N P K Ca Mg S

1.03 0.35 1.30 0.45 0.15 0.17

Tratamiento - N - P - K - Ca - Mg Concentración en las hojas (%) 0.82 1.57 3.02 2.83 2.27 0.02 0.03 0.34 0.53 0.29 1.33 1.41 0.35 2.67 1.92 0.34 0.41 0.89 0.33 0.44 0.20 0.10 0.35 0.44 0.04 nd nd nd nd nd Concentración en los tallos (%) 0.38 0.90 1.18 1.38 1.22 0.09 0.04 0.36 0.39 0.39 1.54 1.13 0.24 2.00 1.43 0.31 0.47 0.24 0.26 0.34 0.27 0.08 0.36 0.26 0.04 nd nd nd nd nd Concentración en las raíces (%) 0.44 0.90 1.04 1.60 1.29 0.33 0.04 0.25 0.36 0.43 1.29 0.95 0.48 2.40 1.51 0.39 0.27 0.43 0.19 0.47 0.12 0.11 0.20 0.26 0.05 nd nd nd nd nd

-S nd 0.36 1.59 0.65 0.31 0.13 nd 0.39 1.30 0.23 0.23 0.15 1.40 0.38 1.26 0.44 0.23 0.14

El efecto de la adición de diferentes cantidades de fertilizante disuelto en agua sobre algunas variables de crecimiento de tocones de teca puede observarse en el Cuadro 10, en el cual se demuestra que la mejor opción fue la de aplicar el producto una vez al mes (Rangaswamy et al. 1991). Cuadro 10. Variación de la altura, el peso seco y las concentraciones de N, P y K en plántulas provenientes de tocones de teca con diferentes dosis y frecuencia de aplicación de fertilizante (tomado de Rangaswamy et al. 1991). Fert. Agreg., g Tratamiento Testigo 1 2 3 4

DAP

KCl

0 1.0 0.5 1.0 0.5

0 0.25 0.125 0.25 0.125

Frecuencia Aplicación días 0 15 15 30 30

Alt. cm 9.8 17.3 17.2 18.9 15.9

Variables de crecimiento Concentración en Mat. Seca plántula% peso seco estufa N P K g 7.5 1.10 0.78 1.35 40.0 1.50 0.76 1.96 39.0 1.40 0.75 1.58 42.5 1.60 0.84 2.18 20.0 1.40 0.72 1.28

342

9.2. Fertilización al transplante Fonseca (2000), al hacer una única aplicación de fertilizante al transplante a una distancia de 10 cm de la base del tallo, empleando 25 kg N ha-1 como 15-15-15, 50 kg N ha-1, como 12-24-12, como 18-15-6-2 ó 15-15-15, 100 kg N ha-1 como urea y 50 kg P ha1 como 10-30-10 a plantaciones de teca en Nandayure y Hojancha, Costa Rica, encontró que la variable “sobrevivencia” no se vio afectada por los tratamientos, mientras que la adición de los tratamientos con mayor contenido de N o las combinaciones N-P produjeron el mayor incremento en altura y diámetro de los árboles, efecto que tendió a desaparecer después de 54 meses de aplicado el fertilizante; por esta razón, se recomienda aplicar fertilizante al menos una vez por año hasta el cierre del dosel. En la misma región (bosque tropical seco), como mejor alternativa, se acostumbra aplicar una fórmula como 10-30-10 ó 12-24-12 al inicio de las lluvias, con un complemento de N durante el pico de máxima precipitación, hasta que cierre el dosel (3-4 años). La adición de 30g N + 6g P + 3g K por árbol fue el mejor tratamiento en plantaciones de teca de 6 meses de edad en Kerala, India, reportándose incrementos en altura del 80 % sobre el testigo sin fertilizante (Singh 1997). En algunos casos, cuando se presentan deficiencias de elementos menores en una región, la adición de pequeñas cantidades de fertilizante puede ayudar a solventar el problema. Las deficiencias de N, S y B, pueden corregirse con aplicaciones al trasplante de 30 kg ha-1 de sulfato de amonio y 1 kg ha-1 de borato de sodio. Cuando la fertilidad natural del suelo es alta y las otras condiciones de crecimiento de la especie son óptimas, se recomienda emplear fertilizante al trasplante con fórmulas bajas en N y altas en P, de manera que se reduzca el problema del volcamiento de los árboles. 9.3. Fertilización de mantenimiento de la plantación Se ha encontrado respuesta a la fertilización en plantaciones de teca de 2-5 años en Panamá (Montero 1995), de 2, 7 y 12 años en Venezuela (Mothes et al. 1991; Torres et al. 1993) y jóvenes, 10 y 20 años en la India (Patel 1991; Prasad, Sah y Bhandari. 1986). Sin embargo, algunos autores no han encontrado respuesta a la aplicación de niveles crecientes de fertilizante en plantaciones de 5 años en El Salvador (Hernández et al. 1990). Los mismos autores encuentran que la fertilización aumenta el diámetro y la altura de los árboles de teca y atribuyen la respuesta a la adición de nutrimentos, particularmente en suelos distróficos a: (1) una mejoría en las condiciones nutricionales reflejada en aumentos de las concentraciones foliares de elementos deficientes y (2) a un cierre más rápido de la copa de los árboles, con lo cual se suprime el crecimiento de malezas, en particular gramíneas y se reduce la competencia por nutrimentos. En el caso de la aplicación de fertilizantes al inicio de la plantación, Singh (1997) al estudiar el efecto de adicionar cantidades crecientes de NPK en plantaciones de teca de 6 meses de edad en Kerala, India, encontró 10 meses después de la aplicación, que la adición de nutrimentos mejoró en un 60% el crecimiento sobre el tratamiento testigo, lográndose un crecimiento máximo de 78.4 cm con la adición de 30 g N+ 6 g P + 3 g K por árbol.

343 Raigosa et al. (1995) compararon la adición al trasplante y al fondo del hoyo de estiércol, ceniza, KCl y NPK, encontrando que la mejor respuesta en altura de los árboles se dio en particular en los tratamientos con ceniza, debido a que esta contenía considerables cantidades de elementos menores. Los mejores tratamientos fueron 1.2 kg por árbol de ceniza más 100 g por árbol de NPK-10-30-10 y en segundo lugar el tratamiento de 1.2 kg por árbol de estiércol con 1.2 kg por árbol de ceniza. La sobrevivencia no mostró diferencias significativas al realizar la aplicación del fertilizante. En Panamá, Montero (1995) encontró que, utilizando fertilizante químico NPK 12-2412, en dosis: 84.9 g, 169.8 g, 254.7 g por árbol, y el testigo sin fertilización, la mejor respuesta a la fertilización se obtuvo con una dosis de 254.7 g por árbol al medir como variables: altura, diámetro, sobrevivencia, incremento medio en altura e incremento corriente anual (Cuadro 11). Cuadro 11. Respuesta de plantaciones jóvenes de teca a la aplicación de fertilizante en El Limón, Herrera, Panamá (tomado de Montero 1995). Tratamiento* Altura media Diámetro medio g por árbol dm mm 0 32 c 30 c 85 40 b 40 b 170 40 b 38 b 255 53 a 55 a * El fertilizante aplicado correspondió a la fórmula 12-24-12

Área basal m2 ha-1 0.78 1.33 1.22 2.67

Volumen m3 ha-1 1.33 2.89 2.67 7.78

La respuesta de la teca a la fertilización en el campo es muy variada. Por ejemplo, la adición de fosforita parcialmente acidulada (fertilizante de solubilidad lenta) en Venezuela a plantaciones de teca de 8 y 13 años de edad, no fue significativa, hecho atribuido a los bajos requerimientos de la especie por este elemento y a una demanda reducida por el mismo debida a la edad de la plantación (Torres et al. 1993). Sin embargo, la adición conjunta de N, P y K en la India a plantaciones de 10 y 20 años de edad, fue significativa (Prasad, Sah y Bhandari 1986). Estos autores encontraron que la especie respondió en términos de altura, diámetro y volumen a la aplicación anual de N (0, 150 y 300 kg ha-1) y P (0, 75 y 150 kg ha-1) con una base de 50 kg K ha-1, en forma anual (el N dividido en dos porciones al año y el P y K en una sola aplicación) durante 5 años (Figura 3), encontrándose que los mejores tratamientos fueron la adición de 150-75, 150-150 y 300-150 kg ha-1 de N-P. En la Figura 3 puede compararse el efecto de los diferentes tratamientos comparados, notándose además que el incremento de las variables estudiadas fue mayor en el último año de estudio, por lo que se recomienda realizar este tipo de trabajos por períodos prolongados. Koppad y Rao (2005) compararon el efecto de varios métodos de conservación de humedad del suelo, así como la adición de fertilizante químico, orgánico y residuo de hojas sobre la absorción de NPK en plantaciones de teca de dos años de edad en la India, y encontraron que con relación al P ninguno de los tratamientos de humedad afectó su concentración foliar, mientras que los contenidos y la absorción total de N y K se vieron afectados significativamente.

344

10. Corrección de acidez del suelo Dentro de las propiedades físico-químicas del suelo, para la teca ninguna es más importante que la reacción del suelo (pH) en cuanto a definir la relación entre el suelo y el árbol y se relaciona directamente con la saturación de bases, la saturación de Ca y la saturación de acidez o de Al (Bebarta 1999). Zech y Drechsel (1991) mencionan que la teca presenta un crecimiento pobre cuando el pH en CaCl2 es menor a 4.3, mientras que cuando es mayor a 4.7 el crecimiento es bueno; bajo estas condiciones, los suelos tienen valores de Ca intercambiable bajos, por lo que se considera apropiado dejar en el campo la corteza de la madera (rica en este elemento) y reducir así las posibilidades de inducir deficiencias de Ca después de la primera corta de la plantación. En la Figura 4 se describe el comportamiento del crecimiento de la teca en suelos con pH inferior a 6 en Costa Rica (Alvarado y Fallas 2004), notándose que al pasar del 1 al 5.8 % de saturación de Al en el suelo, el incremento medio anual de la altura de los árboles se reduce de casi 3.9 a 1.5 m año-1. El nivel crítico tentativo de saturación de acidez para la teca podría fijarse en un 6 %, lo que significa que la adición de cal para reducir este valor puede repercutir en un incremento de la altura de los árboles con una certeza estadística alta. Datos similares se mencionan para plantaciones de teca en Brasil (Oliveira 2003) y Panamá (Mollinedo et al. 2005), donde se considera que valores de Al intercambiable entre 460-1200 kg ha-1 son altos y se recomienda mantener el nivel de saturación de Al por debajo del 8 %. Estas condiciones son comunes en el trópico húmedo, donde se recomienda hacer aplicaciones de cal y yeso en banda e incorporada, con una fórmula completa alta en P a la siembra y cada 6-8 meses aplicaciones complementarias con fórmulas como la 15-15-15 y suplementos con elementos menores, según sea necesario. Los datos del experimento de Alvarado y Fallas (2004), permiten generar el valor de 67.6 % de saturación de Ca en el suelo como nivel crítico para esta especie (Figura 5); este hecho corrobora lo encontrado previamente por Vallejos (1996) y Montero (1999), en el sentido de que a mayor cantidad de Ca intercambiable en el suelo, mayor es el crecimiento de la plantación. El alto requerimiento de la teca por Ca y el hecho de que las fórmulas de requerimiento de encalado solo consideran la necesidad de cal para neutralizar la acidez intercambiable, hacen que en suelos distróficos deba sumarse al menos un 20-30 % de cal a la cantidad recomendable para suplir las necesidades del elemento por los árboles de teca; esta recomendación debe hacese en la segunda y subsecuentes aplicaciones de la enmienda, necesarias en cualquier plan de encalado.

345

IMA en altura (m)

Plantación de 10 años 4.0

Año 2

Año 3

Año 4

Año 5

3.0 2.0 1.0 0.0 N0P0

N0P1

N0P2

N1P0

N1P1

N1P2

N2P0

N2P1

N2P2

N0P0

N0P1

N0P2

N1P0

N1P1

N1P2

N2P0

N2P1

N2P2

IMA en diametro (cm)

5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0

Plantación de 20 años

IMA en altura (m)

4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 N0P0

N0P1

N0P2

N1P0

N1P1

N1P2

N2P0

N2P1

N2P2

N0P0

N0P1

N0P2

N1P0

N1P1

N1P2

N2P0

N2P1

N2P2

IMA en diametro (cm)

5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 Tratamiento

Figura 3. Incremento medio anual en altura y diámetro de plantaciones de teca de 10 y 20 años de edad como respuesta a la aplicación anual de N (0, 150 y 300 kg ha-1) y P (0, 75 y 150 kg ha-1), durante 5 años, en la India (adaptado de Prassad, Sah y Bhandari 1986).

Incremento medio anual en altura (m)

346

Cuando X< 5,8 Y= 4,62-0,55X Cuando X >5,8 Y= 1,45 2 R = 0,97

Saturación de Acidez (%)

Incremento medio anual en altura (m)

Figura 4. Relación entre el incremento medio anual en la altura y la saturación de acidez en el suelo para 14 plantaciones de teca en Costa Rica con un pH del suelo en agua < 6.0 (tomado de Alvarado y Fallas 2004).

Cuando X> 67,6 Y=-10,42-0,18X Cuando X<67,6 Y= 1,75 2 R =0,95

Saturación de Calcio (%)

Figura 5. Relación entre el incremento medio anual en la altura y la saturación con calcio en el suelo para 14 plantaciones de teca en Costa Rica con un pH del suelo en agua < 6.0 (tomado de Alvarado y Fallas 2004).

Aunque algunos géneros de micorrizas vesículo arbusculares (VAM) confieren a las plantas que colonizan mayor tolerancia a la acidez o la concentración de Al en el suelo, estas dos variables también pueden afectar en forma negativa el grado de infección del hongo (Kelly et al. 2004). Este hecho ha sido demostrado por varios autores para el caso de la teca (Verma y Jamaluddin 1995; Raman et al.1997; Alvarado et al. 2004), lo que redunda en un mal crecimiento de las plantaciones creciendo sobre todo en suelos ácidos

347 (Alvarado et al. 2004). No obstante que en los estudios mencionados se logró identificar 16 hongos VAM, las especies que más frecuentemente se encuentran asociadas a la teca son Glomus etunicatum y Acaulospora scrobiculata (Verma y Jamaluddin 1995) y Glomus fasciculatum y Glomus masseae (Raman et al.1997). Gadea et al. (2004) encontraron un incremento del número de hojas, altura y el diámetro a la base del cuello, a los 100 días de aplicar VAM a plántulas de teca.

11. Pérdida de nutrimentos por la erosión del suelo Las plantaciones de teca en Java no solo se hicieron por su fina madera, sino también para reforestar lomeríos y protegerlos contra la erosión y evitar daños por sedimentación en las planicies bajas de producción agrícola (Ladrach 2005). En Darjeeeling, India se estudió el efecto de la teca sobre las propiedades del suelo, comparándola con lo que sucede en plantaciones de caucho y bosque natural, sin que se lograra encontrar diferencia alguna entre las características del suelo de ningún tipo entre los tipos de vegetación, excepto que en las plantaciones de teca el contenido de Ca aumentó (Krisnakumar et al. 1991). Sin embargo, otros autores mencionan que la teca en plantación es erosiva lo que se atribuye al tamaño de sus hojas, altas densidades de plantación, poco crecimiento de sotobosque, raleos poco intensivos o tardíos y quemas (Bell 1973; Wolterson 1979; Ramnarine 2001). En general, el incremento de las tasas de erosión en plantaciones forestales, también se atribuye a la compactación del suelo durante el proceso de extracción de la madera, el cual causa un aumento de la densidad aparente a poca profundidad, una reducción de la infiltración promedio en estado de equilibrio y por ende un incremento de la escorrentía (Malmer y Grip 1990). Sin embargo, en relación con la siembra de cultivos agrícolas o de pasturas, la reforestación con teca en terrenos degradados, aumenta la infiltración en equilibrio (2.86, 2.59 y 5.76 cm/hora, respectivamente), debido a un aumento de la retención de humedad del suelo y a una reducción de la densidad aparente y de la tasa de escorrentía (Mapa 1995). Para cuantificar la erosión atribuible a la teca, deben seguirse ciertos lineamientos, entre los cuales sobresalen el hecho de que se requieren plantaciones de más de 5 años de edad y parcelas con un mínimo de 10-20 árboles, con varias repeticiones y por varios años consecutivos, bloqueando por tipo de suelo y pendiente (Wolterson 1979). Las variables que determinan la calidad de sitio por clase de erosión se incluyen en el Cuadro 11. Cuadro 11. Condiciones de suelo que determinan la calidad de sitio por erosión para plantaciones de teca (Adaptado de Wolterson 1979). Clase por erosión 1 2 3 4-5 6 6

Tipo de suelo Francos Franco arenosos Franco amarillentos Franco arcillosos Arcillosos Vertisoles

Condiciones Bosques mixtos Plant. teca normal Mod. permeables Pobr. drenados Meteor. erosionados Bajo pastoreo

Aptitud para teca Excelente Muy Buena Buena Moderada Poco apta No apta

La información recopilada por Bell (1973), muestra que las pérdidas de suelo por erosión en Trinidad siempre son mayores en plantaciones de teca que en los bosques naturales de la misma región, con variaciones importantes debidas a la cantidad y erosividad de la lluvia caída en diferentes años (Cuadro 12); en este caso, las altas tasas de erosión se atribuyen más que todo a deficiencias en el manejo silvicultural de las plantaciones.

348

Cuadro 12. Escorrentía y pérdida de suelo bajo vegetación natural y plantaciones de teca en cuencas hidrográficas de Trinidad (tomado de Bell 1973). Vegetación

Bosque Teca

Jul.-Dic. 1955 Lluvia, Erosión mm t ha-1 año-1 28.69 2275 19.53 8861

1956 Lluvia mm 36.50 33.27

1957

Erosión t ha-1 año-1 3372 8681

Lluvia mm 23.15 27.53

Erosión t ha-1 año-1 15065 136153

Se menciona sobre pérdidas de suelo en plantaciones de teca del orden de 5.6 t ha-1 año-1 en Trinidad y hasta 12 t ha-1 año-1 en Tailandia, las cuales pueden reducirse en más del 100 % cuando se intercala la plantación con vetiver; Arce (2003) en Guanacaste, Costa Rica, encontró una tasa de erosión de 106 t ha-1 año-1, asociada a pérdidas significativas de Ca, Mg, P, Fe, Mn y Cu tal como se observa en el Cuadro 13 (Arce 2003). Cuadro 13. Pérdida de suelo y nutrimentos por erosión en un bosque natural y en plantaciones de Astronium graveolens (Ron ron), Bombacopsis quinata (Pochote) y Tectona grandis (Teca) en el trópico húmedo-seco de Guanacaste, Costa Rica (adaptado de Arce 2003).

Vegetación Bosque Ron ron Pochote Teca

Tasa erosión t ha-1 año-1 44.2 50.8 80.8 105.8

Ca

1133 1082 1756 1444

Mg

70 56 54 154

K

4 2 8 20

P

Cu

kg ha-1 año-1 210 212 389 290 459 253 549 444

Fe

Mn

Zn

860 974 1270 1834

173 251 444 1949

67 86 59 134

Con el fin de reducir la pérdida de suelo por erosión en plantaciones de teca en Guanacaste, Costa Rica, Santamaría (1992) y Edwards (1993) compararon el empleo de barreras vivas, barreras muertas, la combinación de ambas y de acequias de ladera combinadas con barreras vivas, en pendientes de 20-40 y 40-60 %. Los autores no encontraron diferencias significativas debidas a tratamiento o a grado de pendiente, tal cual se muestra en el Cuadro 14. Cuadro 14. Pérdida de suelo por erosión en plantaciones de teca bajo diferentes manejos de conservación en Guanacaste, Costa Rica (tomado de Santamaría 1992 y Edwards 1993). Testigo

Barreras vivas

20-40 40-60 Promedio

179.9 169.4 174.6

183.6 194.8 189.2

20-40 40-60 Promedio

284.7 58.2 171.4

60.5 228.4 144.4

Pendiente %

Barreras muertas

Barreras combinadas t ha-1 año-1 Datos de Santamaría (1992 ) 189.4 207.4 136.7 146.1 162.8 176.8 Datos de Edwards (1993) 308.7 98.5 105.4 152.5 207.0 125.5

Acequias ladera

Promedio

nd nd nd

190.1 161.6 175.8

377.0 324.7 350.9

225.9 173.8 199.9

349

19. Nutrición y Fertilización de Terminalia amazonia (J.F. Gmel.) Exell Alfredo Alvarado Resumen A pesar de ser una especie promisoria para plantaciones en suelos degradados, es poco lo que se conoce sobre la nutrición y fertilización de T. amazonia. Algunos aspectos como la necesidad y el reciclaje de nutrimentos, los síntomas de deficiencia foliar y la respuesta a la fertilización en plantaciones quedan como temas para investigar en el futuro cercano.

1. Introducción Terminalia amazonia pertenece a la familia Combretaceae y se encuentra en forma natural en los trópicos húmedos, desde la vertiente Atlántica del Golfo de México hasta Colombia, Venezuela, las Guayanas, Surinam, Trinidad y Tobago, Brasil, Perú, Ecuador, Bolivia, Argentina, Uruguay y Paraguay. Asimismo, se la considera una especie pantropical (CAB International 2000) y una especie pionera de vida larga en bosque natural (Auspurger 1984). Es una especie nativa de crecimiento rápido (alcanza 21 m de altura en 12 años) promisoria para la producción de madera ya que esta tiene una demanda local alta (Nichols 1994). Por sus características, T. amazonia se usa en construcción pesada en pisos, muebles y gabinetes de primera clase, armazones de barcos, elementos estructurales para puentes y durmientes para vías de ferrocarril, contrachapado y chapas decorativas. Se recomienda para mangos de herramientas, encofrados, puentes, pilotes, tarimas, pisos industriales, chapa, parquet, barriles y puertas (Montero y Kanninne 2005). Otras especies del género Terminalia de origen africano, especialmente T. ivorensis y T. superba, también se utilizan en plantaciones (Nichols et al.1997). En la Figura 1 puede observarse el excelente crecimiento y forma de la especie en plantación. Montero y Kanninen (2005) consideran como sinónimos de T. amazonia a Gimbernatea obovata (Ruiz & Pavón), Chuncoa obovata (Ruiz & Pavón), Ch. amazonia (Gmel.), T. obovata (Ruiz & Pavón), T. odontoptera (Heurck & Müll), Myrobalanus obovatus (Ruiz & Pavón), T. hayesii (Pittier); además, la especie se conoce comúnmente como roble coral, amarillón, canxún, naranjo, volador, amarillo real, guayabo de charco (América Central y Panamá); sombrerete, tepesuchil (México); guayo, chicharrón (Cuba); bullywood (Belice); arispin, aceituno (Venezuela); guayabo león, palo prieto (Colombia); verdolago (Bolivia).

350

Figura 1. Plantación de 3 años de T. amazonia (tomado de Solís y Moya 2006)

2. Escogencia del sitio En Costa Rica, T. amazonia se desarrolla bien en suelos de baja fertilidad, rojizos y arcillosos (Ultisoles), así como en suelos de origen volcánico (CAB International 2000), mostrando altos porcentajes de sobrevivencia con condiciones mínimas de mantenimiento (Nichols et al. 1997). Además, esta especie crece en colinas y planicies costeras, en suelos rojos o amarillos profundos, derivados de materiales aluviales o ígneos bien drenados, desde el nivel del mar hasta 1200 m y en regímenes de temperatura y precipitación anual que oscilan entre 21-28°C y 2000-3500 mm. La misma soporta hasta cuatro meses de sequía en las zonas de vida bosque húmedo tropical y bosque muy húmedo tropical. El crecimiento es óptimo en suelos arcillosos a francos, con pH de 4 a 7 (ácido a neutro); también se desarrolla en suelos arcillosos o pobres y arenosos, ácidos y altamente tóxicos en aluminio (Montero y Kanninen 2005). Utilizando parcelas ubicadas en la zona sur de Costa Rica, Montero y Kanninen (2005) ajustaron un modelo para predecir el IS en lugares donde se va plantar T. amazonia por primera vez. Las variables con mayor correlación fueron la elevación respecto al nivel del mar y la pendiente del terreno; seguidas de otras relacionadas con la textura del suelo (arcilla, arena y limo). El modelo ajustado para la estimación indirecta del IS es el siguiente (r2 = 0,95, n: 37): IS = (Elevación - 0,013) + (Pendiente - 0,046) + (Arena * 0,212) + (Limo * 0,497) + (Arcilla * 0,190)

Muchas de las especies pertenecientes al género Terminalia poseen características que les permiten desarrollarse en suelos con condiciones extremas. Por ejemplo, T. arjuna se ha plantado en suelos sódicos (Garg 1998, Singh 2004) y en residuos de minas (Singh 2001); con el fin de recuperar estos ambientes.

351

3. Preparación del terreno de la plantación La mayoría de las áreas dedicadas al cultivo de árboles han sido sobrepastoreadas, por lo que tienen problemas de compactación a poca profundidad y drenaje impedido. La forma más práctica de contrarrestar esa situación es hacer hoyos anchos y profundos; por ejemplo: 30 x 30 x 30 cm y plantar el árbol al centro. La preparación del suelo debe incluir: 1) eliminación mecánica, manual o química de malezas; en casos extremos se puede recurrir a quemas controladas; 2) trazado de líneas de plantación a favor de la pendiente del terreno; 3) Apertura de hoyos de 20 cm de diámetro y 25 cm de profundidad en sitios no compactados (Montero y Kanninen 2005). T. amazonia responde bien a la aplicación de fertilizante, lo cual se manifiesta en un crecimiento inicial rápido, siempre que se la siembre en sitos bien drenados y en los que no haya compactación del suelo. De acuerdo con Nichols y Carpenter (2006), la siembra de Inga edulis intercalada con T. amazonia permite reducir la deficiencia de N en el ecosistema, lo que mejora las tasas de crecimiento de T. amazonia.

4. Requerimientos nutricionales Según Nichols et al. (1997), los contenidos foliares de T. amazonia varían de la siguiente manera: N 1.02-2.29%, P 0.08-0.21% y K 0.63-1.37%; otros valores de suelo relacionados con el crecimiento de la especie en la Zona Sur de Costa Rica se encuentran en el Cuadro 1. En este estudio, se encontró una ligera correlación entre las variables de suelo y el crecimiento de la plantación, entre ellas con el pH del horizonte superficial (r = -0.47), sin que se encontrara una relación clara entre los valores de acidez, N y P en el suelo con relación al crecimiento. Esto demuestra que esta especie es capaz de crecer en sitios compactados y degradados (Nichols 1995), está adaptada a condiciones de infertilidad del suelo y puede producir más de 10 m3 ha-1 año-1 bajo condiciones de suelos bajos en P, aunque su rendimiento se ve negativamente afectado por bajos contenidos de N y valores de densidad aparente altos, en particular cuando se siembra en Ultisoles muy degradados (Nichols et al. 1997; Carpenter et al. 2004). Cuando T. amazonia se planta asociada con Inga spectabilis, los árboles de amarillón obtienen un incremento medio anual en altura de 3 m año-1 y en diámetro de 2.7 cm año-1, valores más altos en un 13% que el encontrado cuando se sembró como monoespecie (Standley y Nichols 1995). Cuadro 1. Clases de sitio para T. amazonia definidas por variables de crecimiento y concentración de nutrimentos en las hojas y en el suelo. Datos de 25 plantaciones con tres años de edad (adaptado de Nichols et al. 1997). Variable Vol medio (m3 ha-1) Alt. Media (m) Diám. Medio (cm) Sobrevivencia (%) Elevación (m) Densidad Aparente (g cm-3) N foliar (%) P foliar (%) pH suelo N suelo (%)

Clase de sitio (No. observaciones) Pobre (9) Bueno (12) 0.0-4.9 5.7-17.9 0.89-2.48 2.76-4.28 0.01-5.39 4.23-9.69 69-98 65-100 500-1200 500-1200 1.09-1.61 1.01-1.73 0.66-2.29 1.21-1.96 0.08-0.15 0.10-0,21 4.8-5.5 4.8-5,8 0.35-0.92 0.32-0.88

Excelente (4) 29.6-67.1 5.41-7.16 6.71-8.15 88-100 50-800 0.91-1.39 1.40-2.14 0.10-0.16 4.4-4.9 0.42-0.56

352 P suelo (µg g-1)

0.47-1.67

0.33-4.27

1.43-2.15

5. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar de T. amazonia, se recomienda muestrear la segunda hoja completamente madura de color totalmente verde, del tercio superior de la copa, en árboles que no estén fructificando (Brunck 1987).

6. Respuesta a la fertilización De acuerdo con Camacho (2000), la utilización de un 15% o un 25% de abono orgánico en las bolsas empleadas para la producción de plántulas en viveros de T. amazonia tienen un efecto positivo sobre las variables de crecimiento y permite reducir el tiempo de permanencia en el vivero de 6 a 3 meses (Cuadro 2). Cuadro 2. Respuesta de T. amazonia a dos fuentes y tres dosis de abono orgánico a nivel de vivero en Sarapiquí, Costa Rica (tomado de Camacho 2000). Altura Diám. cuello Biom. foliar Biom. radical Tratamiento (cm) (mm) (g por árbol) (g por árbol) Testigo 16.4 d 1.8 c 1.0 c 0.3 c Compost 1 al 5% 19.9 c 2.3 b 1.8 bc 0.4 bc Compost 1 al 10% 24.4 b 2.8 a 2.6 ab 0.7 a Compost 1 al 15% 26.7 a 2.7 a 3.3 a 0.6 ab Compost 2 al 5% 21.9 c 2.6 ab 2.4 ab 0.6 ab Compost 2 al 10% 24.0 b 3.0 a 3.0 ab 0.6 ab Compost 2 al 15% 21.7c 2.8 a 2.6 ab 0.6 ab PROMEDIO 22.1 2.6 2.4 0.5

7. Fertilización al trasplante En estudios prelimaners de Wishnie, Mariscal y Deago (2003) no se encontró respuesta significativa en sobrevivencia o incrementos de altura y diámetro de T. amazonia, un año después de aplicar 0, 0.7, 1.4 y 2.8 kg bocashi árbol-1 en suelos ácidos de Chiriquí, Panamá. Calvo et al. (1996) encontraron que la adición al trasplante de fertilizante con espeque y a 50 cm de la base del árbol y de cal aproximadamente en 1 m2 alrededor del árbol en un Ultisol de Buenos Aires, Puntarenas, Costa Rica, permitió observar diferencias en crecimiento de los árboles un año después de la aplicación, sin que se viera significativamente afectada la sobrevivencia de los mismos. Los autores mencionan que la adición de 50 g de 12-24-12 fue el mejor tratamiento y que la especie no responde a la cal, probablemente debido a un desbalance en el suelo con otros elementos esenciales (Cuadro 3). Cuadro 3. Efecto al año de la aplicación de cal y fertilizante al trasplante de T. amazonia en Ultisoles de Costa Rica (adaptado de Calvo et al. 1996) Tratamiento Niveles de CaCO3 (g/árbol) 0 95 154 Promedio

0 17.5 bcd 15.3 d 16.5 cd 16.4

Niveles de 12-24-12 (g/árbol 50 100 37.3 a 32.7 a 37.6 a 29.4 ab 29.0 abc 33.3 a 34.6 31.8

Promedio 29.2 27.4 26.3 -

353

20. Nutrición y Fertilización de Vochysia ferruginea Mart. Alfredo Alvarado Resumen Esta especie pionera y de crecimiento rápido, es promisoria para sitios con suelos ácidos y en turnos de rotación cortos. Como mecanismo de adaptación, los contenidos foliar de Al son muy elevados, sin que esto llegue a disminuir su crecimiento. Aún está por investigar varios aspectos de la nutrición de la especie, entre ellos la preparación del terreno par la siembra, la absorción de nutrimentos, los niveles y los síntomas de deficiencia foliar, la respuesta a la fertilización en plantación y la pérdida de nutrimentos por erosión.

1. Introducción La especie Vochysia ferruginea pertenece a la familia Vochysiaceae y se encuentra en Nicaragua, Costa Rica, Panamá, Colombia, Venezuela, Ecuador, Perú, Brasil y las Guayanas (Whitmore y Hartshorn 1969). V. ferruginea también es conocida por los nombres vulgares de: botarrama, mayo colorado, chancho colorado, palo de mayo rosado (Costa Rica), cedro, rama (Brasil), quilla-sisa (Perú), laguno (Ecuador), saldillo (Venezuela), palo santo, orcano, dormilón, sorogá (Colombia), flor de mayo, mecri, pegle, palo malín, yumeri, mayo, tecla, malagueto (Panamá), zopilote, yemeri y barbaleche (Nicaragua). La madera de esta especie se recomienda para construcción interna y carpintería en general, postes para cerca debidamente tratados, formaletas, cajas, cajones, palillos y cajas para fósforos, chapas para relleno y pulpa parar papel. (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992; COSERFORMA 1999).

2. Escogencia del sitio Vochysia ferruginea es una especie heliófita de crecimiento rápido común en bosques secundarios y pastizales de zonas tropicales bajas y de costa (bosque húmedo tropical y el bosque muy húmedo tropical), en los que forma rodales casi puros. Se la encuentra entre los 0-1500 msnm, en regiones donde llueve entre 3500-5500 mm y en un rango de temperatura promedio anual entre 24-30ºC, en suelos poco fértiles, ácidos y bien drenados (Asociación Costarricense para el Estudio de Especies Forestales Nativas 1992; COSERFORMA 1999).

3. Requerimientos nutricionales Vochysia ferruginea muestra la mayor productividad y está adaptada para crecer en suelos ácidos e infértiles, bajos en materia orgánica, bajos en P (entre 2.5-11.5 mg L-1 Olsen Mod.), alto porcentaje de saturación de Al, Fe (entre 150 y 400 mg L-1) y Mn (entre 14-123 mg L-1) y las menores concentraciones de bases cambiables en relieve moderadamente ondulados (Herrera y Alvarado 1998; Herrera et al. 1999; Herrera y Alvarado 2001).

354 Los pocos datos disponibles sobre absorción de nutrimentos de la especie indican que (Cuadro 1), bajo las condiciones de suelo de La Selva, Costa Rica, los requerimientos de N y K son mucho mayores que los de Ca > Mg > P y que mientras el N se acumula más en el follaje, los otros elementos tienden a acumularse más en el tronco (Stanley y Montagnini 1999). Cuadro 1. Nutrimentos asociados a la biomasa total y a sus componentes en plantaciones de 3.5 años de V. ferruginea en La Selva, Costa Rica (adaptado de Stanley y Montagnini 1999).

Biomasa total (ton ha-1)

31.1

Nutrimento

Contenido total (kg ha-1)

N P K Ca Mg

129 35 124 74 23

Nutrimento retenido y su distribución en el árbol (%) Follaje Tronco Ramas 50 32 18 15 65 20 17 52 31 36 43 21 27 52 21

4. Reciclaje de nutrimentos Esta especie es conocida como botarrama en Costa Rica por la gran cantidad de residuos que deposita sobre el suelo, producto de la autopoda. Sin embargo, su producción de biomasa en el bosque húmedo tropical es inferior a la producida por S. microstachyum y V. guatemalensis, especies que compiten por el mismo nicho ecológico (Montagnini 2002). La adición de residuos por árbol es del orden de 115-420 g m-2 en plantaciones puras y de 0-50 g m-2 en plantaciones mixtas; estos residuos tienen una descomposición lenta debido a la baja concentración de N, P y K en el tejido foliar de la especie (Cuadro 2) (Horn y Montagnini 1999). Cuadro 2. Concentración foliar de nutrimentos (% en base a peso seco) de cuatro especies forestales del trópico húmedo de Costa Rica. Las diferencias para cada nutrimento son significativas cuando el error estándar de la media tiene una letra diferente (P<0.05, n = 5) (tomado de Horn y Montagnini 2002). Especies Pithecellobium elegans Hyeronima alchorneoides Genipa americana Vochysia ferruginea

N 1.97(0.19)ab 1.81(0.06)bc 1.61(1.61)cd 1.39(0.08)e

P 0.16(0.01)bc 0.15(0.01)bc 0.22(0.02)ab 0.13(0.01)cd

Ca 0.58(0.04)c 1.02(0.14)a 0.97(0.13)ab 1.14(0.08)a

Mg 0.45(0.01)b 0.401(0.02)b 0.82(0.08)a 0.25(0.01)c

K 0.96(0.12)bc 0.71(0.08)cd 1.02(0.26)ab 0.43(0.11)e

Como resultado del reciclaje de nutrimentos bajo este tipo de cobertura, conforme crece la plantación se observa un ligero aumento de la suma de bases, acompañado de una merma de la acidez intercambiable y una importante reducción de la saturación de acidez del suelo (Cuadro 3), lo que se podría considerar como una mejora para la posterior siembra de otras especies tanto forestales como agrícolas (Montagnini y Sancho 1994). Datos sobre lavado de nutrimentos del follaje de V. ferruginea (Jiménez, Calvo y Arias 2006), indican un lavado preferencias de K (0.48 mg l-1) en relación al Ca (0.18 mg l-1) y al Mg (0.12 mg l-1).

355

Cuadro 3. Variación del pH, la acidez intercambiable, la suma de bases y el contenido de materia orgánica en suelos bajo V. feruuginea en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini y Sancho 1994). Variable

18 5.4 1.2 1.6 43 6.6

pH Acidez intercambiable (cmol kg-1) Suma de bases (cmol kg-1) Saturación de acidez (%) Materia orgánica (%)

Edad de la Plantación (meses) 32 43 5.0 4.9 1.4 0.9 1.3 1.4 52 43 5.1 4.9

55 4.6 0.8 2.7 23 4.6

5. Fertilización en vivero La adición de abonos orgánicos al sustrato de crecimiento de V. ferruginea no afecta las variables altura y diámetro de las plántulas (Cuadro 4), posiblemente por el uso de un sustrato con altos contenidos de arena (Camacho 2000). Cuadro 4. Respuesta de V. ferruginea a dos fuentes y tres dosis de abono orgánico a nivel de vivero en Sarapiquí, Costa Rica (tomado de Camacho 2000). Tratamiento Testigo Compost 1 al 5% Compost 1 al 10% Compost. 1 al 15% Compost 2 al 5% Compost 2 al 10% Compost 2 al 15% PROMEDIO

Altura (cm) 10.3 a 8.6 b 7.8 c 8.3 bc 10.0 a 8.7 b 8.6 b 8.9

Diám. cuello (mm) 1.6 a 1.4 b 1.3 c 1.3 c 1.6 a 1.4 b 1.4 b 1.4

6. Fertilización al trasplante En un estudio realizado en La Selva, Costa Rica, Alvarado et al. (1994) aplicaron niveles crecientes de cal a plántulas de V. ferruginea recién trasplantadas y dieron seguimiento por un año al efecto de la enmienda sobre la altura y el diámetro de los arbolitos; se encontró que la adición de cal no tuvo ningún efecto sobre las variables de crecimiento evaluadas (Cuadro 5). Cuadro 5. Respuesta de V. ferruginea a la aplicación cal durante el primer año de crecimiento en La Selva, Sarapiquí, Costa Rica (adaptado de Alvarado et al. 1994). Variable (cm) Altura Diámetro de la base

0 69.2 14.6

Dosis de cal adicionada (g por árbol) 150 300 56.5 59.4 9.5 10.1

450 72.4 14.2

356

21. Nutrición y Fertilización de Vochysia guatemalensis J. D. Smith Bot. Gaz. Alfredo Alvarado Resumen Esta especie, al igual que V. ferruginea, está adaptada a condiciones de suelos ácidos del bosque húmedo tropical. El conocimiento sobre nutrición de la especie es inadecuado ya que aunque se conoce un poco sobre sus necesidades de nutrimentos y el reciclaje de los mismos, falta por investigar temas como los síntomas de deficiencia foliar, la respuesta de la especie a la fertilización en plantaciones y otros aspectos relacionados con la pérdida de suelos por erosión.

1. Introducción La especie Vochysia guatemalensis pertenece a la familia Vochysiaceae y se extiende desde el Golfo de México hasta Perú. V. guatemalensis también es conocida por los nombres vulgares de cebo, mayo blanco, chancho, San Juan, mayo, palo de agua, barbechele, yemeri y chancho blanco (COSERFORMA 2001). Su madera es liviana, de fácil secado y sin defectos, lo que la hace apta para hacer cajas, formaletas, construcción interna y pulpa para papel (Di Stéfano y Fournier 1994).

2. Escogencia del sitio Vochysia guatemalensis es una especie heliófita de crecimiento rápido común en bosques secundarios, que crece en regiones bajas a medias del bosque húmedo tropical y el bosque muy húmedo tropical. Se la encuentra entre los 0-1000 msnm, en regiones donde llueve entre 3000-5000 mm y con una temperatura promedio anual entre 24-30ºC (Flores 1993). V. guatemalensis presenta un fuste recto de crecimiento rápido que es superior al encontrado para otras 14 especies que crecen el mimo ambiente (suelos ácidos), incluyendo G. arborea (Butterfield y Espinoza 1995). Esta especie crece bien en suelos aluviales arenosos, aunque también se la encuentra en laderas de suelos rojos, arcillosos y ácidos (Pérez et al.1993).

3. Preparación del terreno de la plantación Comúnmente, la plantación de V. guatemalensis se hace abriendo hoyos con un palín en el terreno definitivo, del tamaño de la bolsa en que las plántulas salen del vivero. Sin embargo, en La Titi, Zona Norte, Costa Rica (Antonio Rodríguez, comunicación personal, 2006), se comparó la siembra así descrita con la mecanizada mediante un pase de arado de discos y dos pases de rastra. Se observó que desde el primer año la especie presentó un mayor crecimiento en diámetro y altura con el tratamiento tradicional que con el mecanizado (Cuadro 1).

357

Cuadro 1. Efecto de la siembra no mecanizada y mecanizada sobre la altura y el diámetro de V. guatemalensis en suelos ácidos de la Zona Norte de Costa Rica (Antonio Rodríguez, comunicación personal, 2006) Tipo de labranza No mecanizado

Mecanizado

Variables dap (cm) altura (m) No. por ha dap (cm) altura (m) No. por ha

1 0 1,5 1111 0 1,5 1111

2 6,4 3,8 1097 5,1 3,3 1083

3 12,5 7,3 1097 10,5 6,6 1069

Edad (años) 4 5 18,4 20,7 11,9 14 809 795 16,1 17,9 11 12,9 713 713

6 22,9 16,7 535 19,8 15,2 590

7 24 17,3 535 21,2 16,5 535

14 32,3 21,0 220 29,8 19,0 220

4. Absorción de nutrimentos Arias (1994) estudió la variación de la concentración de nutrimentos en hojas y raíces de plántulas de V. guatemalensis provenientes de los viveros de la Estación Experimental Las Cruces, Costa Rica, las cuales no mostraban síntomas de deficiencia; en el Cuadro 2 puede notarse la gran variación en concentración para algunos elementos, con una probable contaminación de la muestra de raíces con suelo (ver valores de Fe). Cuadro 2. Concentración de nutrimentos en hojas y raíces de plántulas de V. guatemalensis procedentes de viveros de la Organización de Estudios Tropicales, Las Cruces, Costa Rica (tomado de Arias 1994) Concentración de nutrimentos Hojas Raíces 1.23-1.63 0.54-0.86 0.12-0.17 0.07-0.51 0.77-1.25 0.21-1.03 0.15-0.21 0.08-0.64 0.80-1.08 0.27-0.68 0.41-1.14 0.24-1.73 245-384 2920-16500 6-10 18-45 24-34 23-85 132-304 39-233

Variable N total (%) P (%) Ca (%) Mg (%) K (%) Al (%) Fe (mg kg-1) Cu (mg kg-1) Zn (mg kg-1) Mn (mg kg-1)

El contenido foliar de nutrimentos en árboles maduros de V. guatemalensis (Byard et al. 1996; González y Fisher 1997; Cornelius y Mesén 1997) es más elevado en Al, Ca y Mg que en muchas especies tropicales que crecen en su mismo medio natural, aunque es menor en N, P y K (Cuadro 3). Cuadro 3. Contenido de nutrimentos en las hojas (% base peso seco) de cuatro especies forestales del trópico húmedo de Costa Rica (tomado de Byard et al. 1996). Especies S. microstachyum C. brasiliense J. copaia V. guatemalensis

N 1.94(0.07)a 1.09(0.03)d 1.70(0.20)b 1.43(0.09)c

P 0.21(0.01)a 0.09(0.01)c 0.18(0.02)ab 0.14(0.01)bc

Ca 0.44(0.05)bc 0.63(0.09)b 0.35(0.03)c 1.39(0.14)a

Mg 0.21(0.01)c 0.15(0.01)d 0.32(0.02)b 0.47(0.05)a

K 0.90(0.08)a 0.74(0.06)a 0.72(0.08)a 0.43(0.11)b

Pérez et al. (1993) encontraron que tanto V. guatemalensis (22.400 mg Al kg-1) como V. ferruginea (11.600 mg Al kg-1), pertenecientes a la familia Vochiseaceae, son especies

358 acumuladoras de Al foliar, hecho común en esta familia botánica (Chenery y Sporne 1976). La acumulación de Al no necesariamente refleja tolerancia del tejido al elemento, sino más bien el hecho de que el Al es absorbido por la rizosfera en forma de quelato (forma no tóxica) y se transloca como tal hasta las hojas, donde se deposita en la epidermis (González y Fisher 1997). Estudios realizados en un suelo infértil de Costa Rica con una cantidad reducida de material genético proveniente de Honduras, Guatemala y Costa Rica (procedencias) y de diferentes regiones en Costa Rica (familias), Cornelius y Mesén (1997) y González y Fisher (1997) encontraron que el material de Costa Rica crece más rápido que el de los otros países, aunque el procedente de Guatemala presentó mejor forma de tallo; a los 58 meses de plantar el material en Costa Rica, Cornelius y Mesén (1997) mencionan que, excepto por la concentración foliar de Ca, que fue significativamente diferente entre procedencias y que correlacionó inversamente con la tasa de crecimiento, ninguno de los demás elementos varió significativamente. Sin embargo, después de 4 años de crecimiento, González y Fisher (1997) encontraron que la única diferencia significativa en el contenido foliar de varios elementos entre procedencias fue la del P, variando entre 0.42 g kg-1 en el material de La Ceiba, Honduras y 0.52 g kg-1 en el material de Siquirres, Costa Rica (Cuadro 4). Cuadro 4. Concentración foliar promedio en procedencias de V. guatemalensis de 58 meses de edad plantadas en la llanura de la costa Atlántica de Costa Rica (tomado de González y Fisher 1997). P

Procedencia Florencia, C.R. Guápiles, C.R. San Miguel, C.R. Siquirres, C.R. La Ceiba, Hon. Río Izabal, Guat. Gran Promedio 1

Ca

Mg g kg-1 9.7 ns 1.41 ns 10.7 ns 1.38 ns 10.6 ns 1.39 ns 13.5 ns 1.80ns 11.1 ns 1.35 ns 10.3 ns 1.40 ns 11.0 1.41

1

0.46 b 0.46 b 0.45 b 0.42 c 0.52 a 0.46 b 0.46

K

Fe

Cu

5.98 ns 6.19 ns 5.40 ns 6.11 ns 6.78 ns 6.52 ns 6.21

77.6 a 76.9 a 87.8 a 84.0 a 38.7 b 82.9 a 74.6

9.4 ns 9.6 ns 10.1 ns 11.3 ns 11.8 ns 10.8 ns 10.5

Zn mg kg-1 41.7 ns 49.4 ns 46.3 ns 40.0 ns 48.6 ns 55.9 ns 47.0

Mn

Al

236 ns 346 ns 342 ns 288 ns 440 ns 330 ns 330

22290 ns 23050 ns 21790 ns 20800 ns 21900 ns 21600 ns 21900

Promedios en la misma columna seguidos por letras diferentes difieren significativamente al nivel de 5%.

Cuando se tomó tejido foliar de árboles de diferentes regiones de Costa Rica (familias), González y Fisher (1997) encontraron que los contenidos de P, Mg, Fe, Cu, Zn y Mn diferían significativamente; además encontraron que a pesar de las altas concentraciones foliares de Ca (12.4 g kg-1) y de Al (20100 mg kg-1), estas no variaron significativamente entre sitios contrastantes en cuanto a sus contenidos de Ca y Al intercambiable en el suelo (Cuadro 5). Cuadro 5. Concentración foliar promedio en árboles maduros de V. guatemalensis del bosque natural en tres sitios de Costa Rica (tomado de González y Fisher 1997). Sitio Florencia, San Carlos San Isidro, Pérez Zeledón San Miguel, Sarapiquí 1

P

Ca

1

0.38 c 0.54 a 0.49 b

Mg g kg-1 12.6 ns 1.05 b 13.0 ns 1.61 a 11.7 ns 1.37 a

K

Fe

Cu

4.37 b 6.30 a 5.12 ab

34.2 b 61.7 a 38.8 b

9.2 b 13.7 a 10.7 b

Zn Mn mg kg-1 85.2 a 265 b 48.8 b 187 b 57.1 b 378 a

Al 19800 ns 20200 ns 20300 ns

Promedios en la misma columna seguidos por letras diferentes difieren significativamente al nivel de 5%.

359

5. Reciclaje de nutrimentos Esta especie es de crecimiento rápido y acumula grandes cantidades de biomasa aérea, con una buena producción de residuos (Cuadro 6) y en este sentido solo es igualada por S. microstachyum (Montagnini 2002). Di Stefano y Fournier (2005) encontraron que, bajo condiciones del Valle Central de Costa Rica, la tasa más alta de caída de material ocurre durante la época seca entre diciembre y abril, con una caída importante de residuos de flores en mayo y otra de frutos y semillas en octubre-noviembre. Varios autores mencionan que la velocidad de adición y descomposición de residuos de V. guatemalensis y de J. copaia es elevada y que estos residuos per se o combinados con residuos de otras especies del trópico húmedo de Costa Rica es más rápida que la de especies como S. microstachyum y C. brasiliense (Ruvinsky 1995, Byard et al. 1996). Se menciona que entre el 87 y el 93% de los residuos desaparecen antes de los 13 meses después de caer al suelo, aunque Di Stefano y Fournier (2005) encontraron que en la zona de vida del premontano muy húmedo después de 15 semanas aún quedaba en promedio el 39% de los residuos en las bolsas de descomposición. Cuadro 6. Promedio de biomasa aérea e incrementos anuales de cuatro especies nativas en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini 2002). Incremento medio anual (t ha-1 año-1)

Biomasa aérea viva (t ha-1)

Especie Tronco

Ramas

Hojas

Stryphnodendron microstachyum 35.2a Vochysia ferruginea 24.8b Vochysia guatemalensis 41.8a Hyeronima alchorneoides 26.2a

15.2a 14.2a 6.5b 12.2a

4.3a 5.9a 7.2a 5.4a

Total

54.8a 44.9b 55.5a 43.8b

Tronco

Total

8.8a 6.2b 10.4a 6.5b

13.7a 11.2b 13.9a 12.0b

Como resultado del reciclaje de nutrimentos bajo este tipo de cobertura, conforme crece la plantación se observa un ligero aumento de la suma de bases, acompañado de una merma de la acidez intercambiable y una importante reducción de la saturación de acidez del suelo (Cuadro 7), lo que se podría considerar como una mejora para la posterior siembra de otras especies tanto forestales como agrícolas (Montagnini y Sancho 1994). Datos sobre lavado de nutrimentos del follaje de V. guatemalensis (Jiménez, Calvo y Arias 2006), indican un lavado preferencias de K (0.14 mg l-1) en relación al Ca (0.001 mg l-1) y al Mg (0.10 mg l-1). Cuadro 7. Variación del pH, la acidez intercambiable, la suma de bases y el contenido de materia orgánica en suelos bajo V. guatemalensis en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini y Sancho 1994). Variable pH Acidez intercambiable (cmol kg-1) Suma de bases (cmol kg-1) Saturación de acidez (%) Materia orgánica (%)

18 5.3 1.9 0.7 73 5.5

Edad de la plantación (meses) 32 43 55 5.2 5.0 4.6 2.0 1.2 0.8 1.1 1.7 2.0 65 41 29 4.3 5.6 4.7

Powers (2001,2004), examinó la disminución de la concentración y del contenido de C total del suelo hasta 30 cm de profundidad, relacionado con diferentes usos de la tierra en el noreste de Costa Rica, incluyendo 12 cambios de bosque primario a plantaciones de banano, 15 de pasto a cultivos anuales y 4 de pasto a V. guatemalensis. Al convertir

360 potreros a plantaciones de V. guatemalensis aparentemente no aumentó el contenido de C del suelo.

6. Niveles de deficiencias foliares Los pocos valores disponibles sobre concentración foliar en plantaciones de V. guatemalensis de siete años de edad provienen de un ensayo plantado en suelos ácidos de La Selva, Costa Rica en 1990. Como el crecimiento de los árboles fue normal, los valores que se consignan en el Cuadro 8 se consideran como adecuados para el crecimiento de la especie, encontrándose además (Cornelius y Mesén 1997, González y Fisher 1997) que las procedencias de La Ceiba, Honduras muestran las mayores concentraciones de Ca y las menores de Al, mientras que las de Costa Rica presentaron los menores valores de Ca y las de Izabal, Guatemala las menores de Al. Cuadro 8. Interpretación de niveles foliares de nutrimentos en plantaciones de V. guatemalensis (adaptado de González y Fisher 1997 y Cornelius y Mesén 1997). Elemento P (%) K (%) Ca (%) Mg (%) Cu (mg/kg) Zn (mg/kg) Mn (mg/kg) Fe (mg/kg) Al (mg/kg)

Adecuado 0.12-0.58 0.54-0.94 0.98-1.63 0.14-0.30 6-14 13-126 236-607 23-129 18300-24700

7. Fertilización en vivero En un estudio realizado por Arias (1994), se evaluó el efecto de cinco sustratos utilizados para la siembra en bolsa en el crecimiento de V. guatemalensis. Las características químicas de los sustratos se presentan en el Cuadro 9. Las evaluaciones se realizaron a los ocho meses edad de las plántulas, estimándose las variables mortalidad, altura y diámetro. Cuadro 9. Características químicas de los sustratos utilizados en viveros de V. guatemalensis (tomado de Arias 1994). Sustrato

pH

Ca

Mg

K

0.7

18.62

0.8

1.98

Arena de río

5.9

15.6

cmol L-1 2.1 0.25

Tierra arcillosa

5.9

0.7

0.3

0.12

Ac.

CICE

P

Cu

Fe

Mn

Zn

MO

N

1.8

mg L-1 4.5 76

5.4

1.0

0.4

0.02

1.0

5.8

2.1

1.1

1.2

0.03

94

%

Tierra franca

5.6

3.0

0.3

0.11

0.8

4.14

TR

3.2

129

5.6

0.4

7.6

0.29

Mezcla 1*

5.4

3.6

0.4

0.13

0.9

5.01

77.0

5.0

243

8.1

1.1

8.6

0.29

Mezcla 2**

6.0

9.9

2.2

0.89

0.3

13.22

70.0

12.0

378

9.3

1.0

6.3

0.26

*Tierra arcillosa + Tierra franca + cachaza, 33 % c/u. ** Tierra arcillosa + Tierra franca + gallinaza, 33 % c/u.

Arias (1994), encontró que los diferentes sustratos afectaron de manera significativa las tres variables de crecimiento evaluadas (Cuadro 10); en el sustrato “Tierra Franca” se

361 produjo la menor mortalidad mientras que las variables altura y diámetro alcanzaron los valores máximos en el sustrato “Mezcla 1”, considerándose este sustrato como el mejor de todos los comparados. Cuadro 10. Efecto de cinco sustratos utilizados para la siembra en bolsa de V. guatemalensis sobre alguna variables de crecimiento (tomado de Arias, 1994)

Variable Mortalidad (%) Altura (cm) Diámetro (mm)

Arena de río

Tierra arcillosa

26.6 23.5 0.41

18.8 15.9 0.31

Sustrato Tierra franca 7.8 35.9 0.52

Mezcla 1

Mezcla 2

10.9 51.6 0.75

59.4 39.3 0.53

8. Fertilización al trasplante En un ensayo de campo en la zona de vida premontano muy húmedo de Tabarcia de Mora, Costa Rica, Di Stéfano y Fournier (1994) compararon la adición de 0 y 50 g triple superfosfato al fondo del hoy por una sola vez con la adición de 0 y 50 g de la fórmula fertilizante 18-5-15-6-2 (NPKMgB) distribuidos a 15 cm de distancia de los arbolitos y cubiertos con suelo, en un arreglo factorial. Cuatro meses después de la aplicación de la fórmula fertilizante se encontró un efecto positivo significativo sobre la altura y el diámetro de los arbolitos, el cual no se manifestó a los 20 meses después de la aplicación. La aplicación de P afectó negativamente la altura y el diámetro de los arbolitos.

362

22. Nutrición y Fertilización de otras Especies Forestales Tropicales Alfredo Alvarado

22.1 Bombacopsis quinata (Jacq.) Dugand 22.1.1. Introducción La especie Bombacopsis quinata (Jacq.) Dugand pertenece a la familia Bombacaceae, la cual cuenta con 26 géneros bien distribuidos en el Neotrópico aunque también se puede encontrar géneros en África y Asia tropical. En esta familia, el género Bombacopsis comprende unas 21 especies, dentro de ellas B. quinata, la cual tiene un sinnúmero de nombres comunes en los países tropicales de América y crece en forma natural desde el sur de Honduras hasta el sur de Colombia (Cordero y Boshier 2003). La madera se utiliza para construcción, acabado de interiores, muebles, contrachapados y pulpa para papel. Su corteza se reconoce fácilmente por la presencia de aguijones (Figura 1).

Figura 1. Detalle de la corteza de B. quinatum (Foto cortesía deVíctor Arce).

22.1.2. Escogencia del sitio Bombacopsis quinata crece de modo natural principalmente en el Bosque Seco Tropical y a veces en los Bosques Húmedo Tropical y Premontano o en el Bosque Muy Seco Tropical. La especie se encuentra principalmente desde el nivel del mar hasta 900 m de altitud, en un rango de temperatura de 20-27º C, un rango de precipitación de 1000-2000 mm anuales y una estación seca de 3-4 meses de duración. El pochote prefiere sitios con

363 pendientes ligeras (menos del 30 %) poco ventosas y recién plantado es semiheliófito, aunque luego se transforma en una especie heliófita y caducifolia. Su sistema radical es moderadamente profundo, con una raíz principal bien definida (pivotante) de forma cónica que puede alcanzar entre 1.0 y 2.5 m de profundidad, aunque en suelos de Venezuela se observó que más del 70 % del sistema radicular en plantaciones de B. quinata se encuentra en los primeros 30 cm de profundidad; en suelos arcillosos es común que la raíz principal se bifurque y que las raíces laterales superficiales alcancen diámetros entre 1 y 11 cm (Cordero y Boshier 2003, Montero et al. 2003). Aunque no es muy exigente en cuanto a fertilidad de suelos, el pochote tiene su mejor desarrollo en suelos poco compactados, profundos, con fertilidad natural alta y en sitios planos bien drenados y sin problemas de inundación. En terrenos con pendientes fuertes, de suelos poco profundos y con estación seca prolongada, la principal limitante para su crecimiento es la falta de humedad. En regiones húmedas, el peor crecimiento de la especie se encuentra en suelos arcillosos en los dos primeros horizontes, con pH ácido y en pendiente elevada. En sitios plano cóncavos, el drenaje interno impedido por períodos prolongados se convierte en el factor limitante para el crecimiento de B. quinata. (Cordero y Boshier 2003, Montero et al. 2003). En su ámbito natural de crecimiento, se encuentra pochote sobre Entisoles arenosos (playones de río y de costa) y poco profundos de origen calcáreo, Inceptisoles, Mollisoles, Alfisoles y Vertisoles y en menor grado sobre Ultisoles y Andisoles. El pochote es una especie que crece bien en condiciones tropicales húmedo-secas y por ende en suelos de fertilidad natural alta, en un amplio rango de texturas (desde arena a arcilla pura). La especie B. quinatum requiere de una buena distribución de lluvias durante el año (su crecimiento disminuye cuando el número de meses secos, < 30 mm/mes aumenta.), vientos moderados y pendientes suaves para su buen desarrollo. La especie prospera mejor conforme aumentan los contenidos de Ca (entre 2 y 32 cmol(+) L-1) y Mg (entre 2 y 12 cmol(+) L-1) (Navarro 1987, Vásquez y Ugalde 1994, Vallejos 1996)). Estudios realizados por Vallejos (1996) y Montero (1999), demuestran que su crecimiento es mejor cuando se siembra en pendientes suaves y en suelos con contenidos de Ca intercambiable superiores a los 18 cmol(+) L-1, evitándose la plantación de B. quinatum en depresiones arcillosas (Vertisoles), o en áreas de suelos poco profundos en posiciones altas del relieve (Entisoles). Desde el punto de vista comercial, en el Cuadro 1 se presentan las diferentes clases de sitio de acuerdo al crecimiento de la especie, notándose que su crecimiento es inferior al que presentan otras especies como teca y melina, que prosperan en el mismo tipo de ambiente. Cuadro 1. Clases de sitios para B. quinatum de acuerdo al índice de sitio y a las variables de crecimiento (tomado de Vallejos 1996). Clase de productividad Marginal Bajo Medio Alto Excelente

IS10 m =7.79 7.80-10.91 10.92-13.00 13.01-15.77 =15.78

IMA DAP cm año-1 =1.16 1.17-1.69 1.70-2.17 2.18-3.05 =3.06

IMA HTOT m año-1 =0.77 0.78-1.09 1.10-1.30 1.31-1.57 =1.58

IMA AB m2 ha-1 año-1 =0.16 0.17-0.49 0.50-1.20 1.21-2.21 =2.22

IMA Vol m2 ha-1 año-1 =4.13 4.14-11.95 11.96-17.80 17.81-25.50 =25.51

364 Vallejos (1996), encontró una correlación significativa entre el contenido de K en el suelo y su contenido foliar, cuando el complejo de cambio estaba dominado por el Ca y el Mg; bajo estas condiciones de Bosque tropical Seco, se encontró que el índice de sitio correlaciona con la velocidad del viento (Vi) y el contenido de magnesio intercambiable (Mg), de acuerdo a la siguiente ecuación: S10 = 14.8 – 2.4 Vi + 0.36 Mg

22.1.3 Preparación del terreno de la plantación Una vez seleccionado el sitio de acuerdo a los criterios anteriormente establecidos, se recomienda realizar una preparación intensiva del suelo, eliminando la maleza en forma manual, mecanizada o química. En terrenos compactados es imperativo arar, rastrillar y a veces subsolar, si las condiciones topográficas lo permiten. Al plantar los árboles, debe hacerse un hoyo de 30 x 30 x 40 cm, de manera que el sistema radical quede colocado de forma apropiada (Montero et al. 2003). Cuando los suelos están sujetos a inundación, se recomienda sembrar la especie sobre camellones (Ladrach 1984).

22.1.4. Reciclaje de nutrimentos Como especie semidesidua, tiende a perder follaje principalmente durante los períodos secos del año, residuos que se mineralizan rápidamente en cuanto se inicia la estación de lluvias. En la zona de Barú, cerca de Dominical, Costa Rica, se observa que la caída del follaje y la foliación de los árboles de pochote, depende de la disponibilidad de humedad, al comparar las diferencias que ocurren entre los árboles en valles y en sitios inclinados. En sitios con pendientes de 20 a 40%, en setiembre se detiene el crecimiento y las hojas caen en noviembre, para vestirse nuevamente en mayo. Sin embargo en los valles, el follaje se mantiene hasta diciembre y se visten nuevamente en abril. La diferencia en el período de crecimiento anual de los árboles, debido a la disponibilidad de humedad y de nutrimentos, hacen que los valles tengan rendimientos muy superiores a los sitios inclinados. Debido a la caída de las hojas del pochote, durante la época lluviosa, las malezas son abundantes, lo cual aumenta la cantidad de nutrimentos que se reciclan, lo que permite una recuperación del suelo por la acumulación materia orgánica en las áreas plantadas con pochote (Antonio Rodríguez, comunicación personal, 2006).

22.1.5. Fertilización en vivero Resumiendo resultados obtenidos en Colombia, Montero et al. (2003) mencionan que el terreno de viveros de pochote debe ser preparado con arado y rastrillo, construyendo bancales y desagües; se recomienda aplicar 117 kg N ha-1 como sulfato de amonio, distribuido en 5 aplicaciones durante los primeros dos meses de crecimiento y una aplicación de 5 kg ha-1 de sulfato de cobre durante el mismo período

22.1.6. Fertilización de mantenimiento de la plantación Para el pochote, Chinchilla et al. (1997) mencionan que la aplicación de fertilizante químico cuando la calidad del sitio es alta, no permite mejorar los parámetros de crecimiento. Sin embargo, esta apreciación se obtuvo cuando aplicaron fertilizante una sola vez a plantaciones de dos años de edad y compararon las variables de crecimiento a los 48 meses después de la aplicación del producto (Cuadro 2).

365

Cuadro 2. Efecto de la aplicación de fertilizante a plantaciones de dos años de B. quinatum en Guanacaste, Costa Rica sobre las variables de crecimiento, estimado dos años después de la aplicación (adaptado de Chinchilla et al. 1997). Tratamiento 0-0-0 0-50-40 50-50-40 150-100-40

Altura (m) prom. dom. 7.19 7.87 7.08 7.86 7.34 7.81 7.41 8.22

Dap (cm) 12.74 12.81 13.28 13.54

No Árboles ha parcela 1400 14 1500 15 1233 12 1466 15

Área basal (m2) ha parcela 0.19 18.58 0.20 20.50 0.18 17.68 0.22 22.44

.

22.2. Stryphnodendron microstachyum Poep. et Ende. 22.2.1. Introducción Esta especie pertenece a la familia Leguminosae (Mimosa) y su copa forma parte del nivel superior de bosques tropicales maduros de tierras bajas (0-700 msnm), desde Nicaragua hasta Panamá (Byard et al. 1996, Flores 1992). El buen tamaño de la copa y su gran capacidad de fijar N, hacen que esta especie se considere como adecuada para agroforestería, aunque no produce mucha biomasa foliar; la especie es de rápido crecimiento, aunque su incremento diamétrico disminuye a partir del tercer año (Tilki y Fisher 1998). La especie también se conoce como Vainillo y , S. excelsum

22.2. 2. Reciclaje de nutrimentos La cantidad de residuos que produce S. microstachyum es proporcional a su biomasa, la cual es muy similar a la producida por otras especies del trópico húmedo costarricense, tal cual se observa en el Cuadro 3 (Montagnini 2002). La velocidad de mineralización de estos residuos en motocultivo es muy rápida, hecho atribuible al elevado contenido foliar de N, P y K de la especie (Cuadro 4) y a que sus hojas son suaves y pequeñas (Montagnini et al. 1993, Byard et al. 1996). Cuadro 3. Promedio de biomasa aérea e incrementos anuales de cuatro especies nativas en La Selva, Costa Rica (tomado de Montagnini 2002).

Especie S. microstachyum V. ferruginea V. guatemalensis H. alchorneoides

Biomasa aérea viva (t ha-1) Tronco 35.2a 24.8b 41.8a 26.2a

Ramas 15.2a 14.2a 6.5b 12.2a

Hojas 4.3a 5.9a 7.2a 5.4a

Total 54.8a 44.9b 55.5a 43.8b

Incremento medio anual (t ha-1 año-1) Tronco Total 8.8a 13.7a 6.2b 11.2b 10.4a 13.9a 6.5b 12.0b

Cuadro 4. Contenido de nutrimentos en las hojas (%, p/p) de cuatro especies forestales del trópico húmedo de Costa Rica (tomado de Byard et al. 1996). Especies S. microstachyum C. brasiliense J. copaia V. guatemalensis

N 1.94(0.07)a 1.09(0.03)d 1.70(0.20)b 1.43(0.09)c

P 0.21(0.01)a 0.09(0.01)c 0.18(0.02)ab 0.14(0.01)bc

Ca 0.44(0.05)bc 0.63(0.09)b 0.35(0.03)c 1.39(0.14)a

Mg 0.21(0.01)c 0.15(0.01)d 0.32(0.02)b 0.47(0.05)a

K 0.90(0.08)a 0.74(0.06)a 0.72(0.08)a 0.43(0.11)b

366

22.3. Casuarina equisetifolia 22.3.1. Introducción Esta especie se utiliza principalmente como barrera rompe vientos y en menor grado para madera de construcción

22.3.2. Escogencia del sitio En un estudio para seleccionar especies que se adaptaran a condiciones edafoclimáticas adversas para el desarrollo de prácticas silvo-agropecuarias en San Ramón, Costa Rica (Picado 1990), se encontró que de 11 especies comparadas, solamente Casuarina equisetifolia, Casuarina cunninghamiana y Cupressus lusitanica mostraron sobrevivencia y crecimientos promisorios. En el caso de las casuarinas, como los árboles alcanzan alturas de hasta 40 m y diámetros mayores de un metro, estas se utilizan mucho en barreras de protección contra el viento, como ornamento en ciudades y parra producción de leña.

22.3.3. Niveles de deficiencia foliar Para realizar el análisis foliar de esta especie, se recomienda tomar ramillas completamente desarrolladas en los brotes nuevos ubicadas en el tercio superior de la copa de los árboles que no estén en fructificación (Brunck 1987).

22.3.4. Fertilización en vivero Los trabajos de Rangaswamy et al. (1990, 1991) muestran que la adición de pequeñas dosis de fertilizante en vivero, favorecen el crecimiento de C. equisetifolia, tanto en altura como en producción de materia seca (Cuadro 5). Cuadro 5. Variación de la altura, el peso seco y las concentraciones de N, P y K en plántulas provenientes de semilla de casuarina con diferentes dosis y frecuencia de aplicación de fertilizante (tomado de Rangaswamy et al. 1990, 1991). Fert. Agreg., g Tratamiento Testigo 1 2 3 4

DAP

KCl

0 1.0 0.5 1.0 0.5

0 0.25 0.125 0.25 0.125

Frecuencia Aplicación días

Alt. cm

0 15 15 30 30

62.0 78.6 83.2 87.7 74.7

Variables de crecimiento Concentración en plántula Mat. Seca % peso seco estufa g N P K 10.0 0.98 0.25 1.28 17.4 1.40 1.07 1.20 16.5 0.96 0.96 0.22 17.5 1.61 0.91 1.05 13.0 1.19 0.71 0.75

367

22.3.5. Fertilización al trasplante En un ensayo en suelos con pH entre 4.7-5.4 y un contenido de Mg entre 0.3-0.7 cmol (+) 100 ml-1, Picado (1990) comparó el efecto de adicionar al trasplante 60 g por árbol de 10-30-10, y en otros tratamiento el mismo fertilizante más 200 g de CaCO3 por árbol, 77 g por árbol de MgSO4, o los dos elementos juntos; el autor encontró que con la adición de (NPK + Mg) o de (NPK+ Ca + Mg) se logró obtener los mayores incrementos en diámetro y altura, sin aumentar significativamente los costos de plantación, dado que los productores de todas maneras ya adicionan NPK (Cuadro 6). Cuadro 6. Respuesta de las variables de crecimiento de C. cunnighamiana evaluadas a los 41 meses después de aplicar fertilizante en San Ramón, Costa Rica (tomado de Picado 1990). Tratamiento NPK + Ca NPK + Ca + Mg NPK + Mg NPK Testigo

Población 2266 2227 2070 2109 2109

Dap (cm) 4.61 4.73 4.82 4.27 4.15

H total (m) 4.69 4.81 5.02 4.51 1.49

IMA-H (m) 1.37 1.41 1.47 1.32 1.31

H máx. (m) 5.50 5.85 6.30 5.80 5.62

368

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