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INTRODUCCIÓN
Se estima que, durante los años 2001 y 2012, se perdieron anualmente 125 000 km2 de bosques y selvas (Winkler et al., 2021). Este proceso de deforestación se debe principalmente a que la gente suele preferir los beneficios económicos que ofrecen otros usos de la tierra a los que proporcionan los bosques, tales como el almacenamiento de carbono, hábitat de especies, biodiversidad, filtración de agua, productos madereros y no madereros, alimentos y medicinas, y recreación (Busch y Ferretti-Gallon 2017). Dado que los bosques son una pieza clave para mitigar los efectos del cambio climático, las actividades de reforestación están ganando importancia en todo mundo. Sin embargo, debido a los efectos del cambio climático, muchos países están enfrentando un panorama complicado, ya que las sequías se están volviendo más severas y se están modificando los patrones de lluvia, lo que provoca que las plantas se vean expuestas a un mayor estrés hídrico, problemas de crecimiento e incluso la muerte (FAO 2018).
En México, la situación no es simple, ya que se estima que anualmente se pierden 155 000 hectáreas de bosques y selvas (Gao et al., 2016) y los programas de reforestación solo alcanzan un 48 % de supervivencia. Múltiples causas contribuyen a esto: la mala calidad de las plantas, mala elección en las fechas de plantación, malas prácticas en el transporte y la sequía (Burney et al., 2015).
Un producto que podría ayudar a mitigar los efectos de la sequía es el uso de espuma fenólica de célula abierta. Esta es una resina sintética termoestable y capaz de almacenar hasta 40 veces su propio peso en agua y sin deformarse. Debido a su estructura física, las raíces de las plantas pueden atravesarla fácilmente y extraer el agua almacenada dentro de ella (Gardziella, Pilato y Knop 2015). Este tipo de materiales están compuestos a partir de resinas de fenol-formaldehído que han sido expandidas por reacciones exotérmicas provocadas al mezclar ácidos orgánicos y agentes de expansión de alta volatilidad, son un material inerte y seguro para el medio ambiente (Liang et al., 2016; Gardziella, Pilato y Knop 2015)
La espuma fenólica de célula abierta es utilizada principalmente como sustratos hidropónicos en invernaderos y han mostrado ser capaces de incrementar la supervivencia y disminuir drásticamente el consumo de agua de riego en plántulas de Lactuca sativa, Eucalyptus urophylla, Eucalyptus sp. y Mentha x villosa(Paulus et al., 2005; Bezerra Neto et al., 2010; Muller da Silva et al., 2012).
A pesar de los resultados mostrados en condiciones de invernadero, el efecto de este material en la supervivencia y crecimiento en estudios de campo ha sido poco estudiado por la comunidad científica (Palacios et al. 2015). Los pocos estudios realizados indican que este material es capaz de incrementar significativamente la supervivencia de Pinus leiophylla(Palacios Romero et al., 2015) debido al efecto de reservorio de agua cerca de la rizósfera
Por otra parte, Pinus leiophylla es una de las especies de pino con mayor distribución en México capaz de establecerse en suelos pobres y degradados, su madera tiene una alta demanda en las industrias de la construcción y papelera (Palacios-Romero et al., 2017). Pinus teocote es una especie de amplia distribución en el estado de Hidalgo y que puede establecerse en sitios con poca precipitación y posee una madera muy cotizada en la industria forestal (Hernández Ramos et al., 2013).
Debido a que cada vez es más importante aumentar la supervivencia en los programas de reforestación y teniendo en cuenta el efecto que tendrá el cambio climático en los patrones de sequía y precipitación, es necesario encontrar materiales que ayuden a mitigar el estrés hídrico en campo. Por ello, el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de aplicar espuma fenólica de célula abierta hidratada al momento del trasplante en la supervivencia y el crecimiento en altura y diámetro en plantas de Pinus leiophylla y Pinus teocote.
MATERIALES Y MÉTODOS
En el mes de septiembre de 2014, se estableció un ensayo en la comunidad de "El Aserradero" perteneciente al municipio de Cuautepec de Hinojosa, ubicado en el estado de Hidalgo que se ubica en las coordenadas 19°56'57,31" N and 98°20'22,72" O y a una altitud de 2 691 m (Figura 1).
El área de estudio fue de aproximadamente 1 hectárea, sin pendiente (debido a que los pobladores de la comunidad habían realizado trabajos previamente para disminuir la escorrentía que afectaba a las comunidades que estaban en zonas más bajas) y exposición norte. El clima es tipo Cw con una temperatura media anual de 15°C y una temporada de lluvias que va de marzo a octubre y una precipitación media anual entre 600 y 1 100/ mm (INAFED 2010). La vegetación predominante en la región son los bosques de pino (Fonseca-González et al., 2014). El suelo de la zona cuenta con las características mencionadas en Tabla 1. El análisis de suelo fue realizado en el departamento de investigación en ciencias agrícolas (DICA) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Fig. 1. - Localización geográfica del área de estudio. En color amarillo la plantación de Pinus leiophylla y en blanco la de Pinus teocote
Tabla 1. - Resultados del análisis de suelo del área de estudio
| Variable | Unidad | Valor |
| pH | - | 4,9 |
| Materia Orgánica | % | 1,8 |
| Nitrógeno | % | 0.075 |
| Arena | % | 19,4 |
| Limo | % | 40,0 |
| Arcilla | % | 40,6 |
| Textura | - | Arcillosa |
Para el ensayo se emplearon plantas de P. leiophylla y P. teocote, fueron obtenidas del vivero comercial "Vivero y Asesoría Forestal de Hgo" ubicado en el municipio de Acaxochitlán, en el estado de Hidalgo. Fueron producidas en envases de plástico de 170 cm3. El sustrato consistió en una mezcla de peat moss, perlita y vermiculita (3:1:1) y seis gramos de Osmocote plus™ de liberación lenta (15-09-12) por cada litro de mezcla.
Las plantas utilizadas tenían un año (altura 20-25 cm), se seleccionaron plantas que estuvieran libres de enfermedades, con tallo lignificado y fascículos completamente desarrollados (esto fue revisado visualmente). Por último, la espuma fenólica utilizada en este ensayo era de la marca Smithers-Oasis® que es biodegradable.
Al momento del trasplante se aplicaron cinco tratamientos: tratamiento uno (T1) consistió en un bloque de espuma fenólica hidratada de 3,3x7x10 cm; tratamiento dos (T2) consistió en un bloque de espuma fenólica hidratada de 4,4x7x10 cm; el tratamiento tres (T3) consistió en dos bloques de espuma hidratada 3,3x7x10 cm; el tratamiento 4 (T4) consistió en dos bloques de espuma hidratada de 4,4x7x10 cm; el tratamiento cinco (T5) fue el testigo. Todos los tratamientos fueron colocados junto al cepellón de la planta procurando maximizar la superficie de contacto (Tabla 2).
En septiembre de 2014, se estableció el ensayo para P. leiophylla. Se delimitaron cinco bloques (un bloque por cada tratamiento) y en cada bloque fueron plantados 35 arbolitos, con sus respectivos tratamientos. Las plantas fueron colocadas con una separación de 3 x 3 metros entre ellas. Para cada bloque se realizaron tres repeticiones (dando un total de 525 árboles en el ensayo).
Para el caso de P. teocote, se estableció un ensayo en la misma fecha y con las mismas condiciones que en el ensayo con P. leiophylla. Las camas fueron excavadas con unas dimensiones aproximadas de 30 x 30 x 30 cm y fueron hechas en la misma fecha de la plantación. El suelo fue extraído y separado en dos porciones para que cuando la planta fuera colocada, el suelo superficial (con mayor cantidad de nutrientes y materia orgánica) estuviera en la parte más profunda de la cepa. Las rocas fueron retiradas, los grumos fueron pulverizados y se compactó ligeramente el suelo para evitar la presencia de macroporos en el suelo. Ambas plantaciones se realizaron utilizando un sistema de plantación de marco real.
El diseño experimental utilizado fue de bloques al azar y las variables evaluadas fueron la supervivencia y altura y diámetro. La supervivencia fue evaluada de manera visual: si la planta presentaba signos de marchitez, perdida de turgencia o falta de la coloración característica de la especie, se le consideraba muerta.
Tabla 2. - Descripción de los tratamientos de espuma fenólica utilizados y como fueron aplicados
| - | Descripción | Colocación |
|---|---|---|
| T1 | Un bloque de espuma fenólica hidratada de 3,3x7x10 cm. Volumen de agua absorbido: 227,5 ml | A un costado del cepellón de la planta y colocado a 7 cm por debajo de la superficie. |
| T2 | Un bloque de espuma fenólica hidratada de 4,4x7x10 cm. Volumen de agua absorbido: 287 ml. | A un costado del cepellón de la planta y colocado a 7 cm por debajo de la superficie. |
| T3 | Dos bloques de espuma fenólica hidratados de 3,3x7x10 cm. Volumen de agua absorbido: 455,1 ml. | A los costados del cepellón de la planta y colocados a 7 cm por debajo de la superficie. |
| T4 | Dos bloques de espuma fenólica hidratados de 4,4x7x10 cm. Volumen de agua absorbido: 574 ml. | A los costados del cepellón de la planta y colocados a 7 cm por debajo de la superficie. |
| T5 | Testigo (sin bloques de espuma fenólica) | La planta fue trasplantada de la manera tradicional y sin agregar ningún otro elemento |
La altura (medida en cm) y el diámetro (medido en cm) fueron evaluadas a través de imágenes digitales conforme a Pereira Padrón (2014). Para esto, se utilizó una cámara digital Nikon Coolpix S2800 y para el procesamiento de las imágenes se utilizó el programa ImageJ versión 1.48. Las fotografías se tomaron paralelas a las plantas a una distancia de 50 cm y con una regla de un metro como referencia. Se eligió este método para agilizar las mediciones y así optimizar el tiempo en campo. Durante los primeros seis meses después de realizada las plantaciones, se realizaron evaluaciones cada cuatro semanas. Después de este periodo, se realizaron dos mediciones trimestrales, y, por último, dos mediciones semestrales. Dando un total de dos años después de establecida la plantación
Los datos de supervivencia fueron sometidos a un análisis de supervivencia utilizando el estimador Kaplan-Meier y en caso de presentar diferencias significativas, se utilizó la prueba de Log-Rank para determinar el mejor tratamiento. Se empleó un análisis de varianza con las variables altura y diámetro utilizando un modelo lineal generalizado. Para detectar diferencias significativas, se utilizó como prueba post hoc la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Supervivencia
El análisis Kaplan-Meier para P. leiophylla arrojó diferencias significativas entre los tratamientos (P=0,004), mostrando un comportamiento similar con lo reportado para las especies de Eucalyptus urophylla, Eucalyptus resinifera y P. leiophylla(Palacios Romero et al., 2015). En esos estudios, aplicar espuma fenólica hidratada incrementó significativamente la supervivencia de las plantas en condiciones de estrés hídrico. El análisis Log-Rank confirmó que el testigo tenía la menor supervivencia comparada con el resto de los tratamientos. Por otra parte, no hubo diferencias significativas entre los tratamientos en que se empleó la espuma fenólica (Tabla 3).
Aunque estudios previos mostraron que usar grandes volúmenes de espuma fenólica hidratada incrementaba proporcionalmente la supervivencia de las plantas (Palacios Romero et al. 2015), en el presente estudio no fue así. Esto se puede atribuir a la diferencia de condiciones en las cuales los estudios fueron llevados a cabo: Palacios et al. (2015)establecieron su ensayo en otra región con condiciones ambientales y climáticas diferentes a las del presente estudio; ya que mientras en el ensayo de Palacios et al. (2015) se encontraba en una zona a 2200 m de altura y que durante el tiempo que se realizó el ensayo reportó un promedio de 56 mm de precipitación, mientras que en el presente estudio se encontraba a una altura de 2 691 m y con una precipitación promedio de 64,4 mm.
Durante los primeros 150 días después del trasplante, la supervivencia en P. leiophylla para las plantas con espuma fenólica de 287 ml y 455,1 ml (T2 y T3) fue de 78 y 76 %, mientras que en el resto de los tratamientos estaba por debajo de 72 %. Por otro lado, el testigo presentó una alta mortandad después de los 180 días de realizado el trasplante, ya que pasó de tener una supervivencia de 72 % a menos del 50 %. Esta tendencia duró hasta los 540 días después del trasplante, momento en el cual la supervivencia en el testigo se estabilizó y se mantuvo en 35 % (Figura 2).
Tabla 3. - Análisis Log-Rank de plantas de P. leiophylla con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada
| Matriz Log-Rank | |||||
| - | T1-PF 227.5 ml | T2-PF 287 ml | T3-PF 455.1 ml | T4-PF 574 ml | T5-testifo |
| T1-PF 227.5 ml | - | 0,43395 | 0,37985 | 0,84210 | 0,00612 |
| T2-PF 287 ml | 0,43395 | - | 0,99286 | 0,64344 | 0,00023 |
| T3-PF 455.1 ml | 0,37985 | 0,99286 | - | 0,52940 | 0,00025 |
| T4-PF 574 ml | 0,84210 | 0,64344 | 0,52940 | - | 0,00406 |
| T5-Testigo | 0,00612 | 0,00023 | 0,00025 | 0,00406 | - |
* Resultados menores a 0.05 indican diferencias significativas
Las plantas de P. leiophylla con espuma fenólica también tuvieron un decremento en la supervivencia después de los 180 días de realizado el trasplante (aunque esta no fue tan pronunciada como en el testigo). Sin embargo, la mortalidad a lo largo del ensayo fue menos pronunciada y al momento de concluir el experimento la supervivencia para las plantas con espuma fenólica de 227,5 ml y 574 ml era de 58 % (10 % por arriba de lo reportado por Burney et al., 2015) mientras que la supervivencia para las plantas con espuma fenólica de 455,1 ml y 287 ml fue de 65 % (17 % por encima de lo reportado por Burney et al., 2015). El decremento en la supervivencia a los 180 después del trasplante se puede atribuir a que este período de tiempo coincidió con la temporada invernal, en la cual es común la presencia de frentes fríos y heladas que ocasionan la muerte de las plantas.
Al comparar la supervivencia con la precipitación en la región podemos observar que están directamente relacionadas. Es importante notar que en el periodo de mayo a agosto (2015) a pesar de la alta precipitación, la supervivencia continúa disminuyendo; esto se puede atribuir a la canícula que provoca un incremento en la temperatura, evaporación y evapotranspiración, lo que generó un estrés hídrico en las plantas y por ende podría haber afectado a la supervivencia (Hartmann et al., 2022) (Figura 3).
Fig. 2. - Supervivencia de plantas de P. leiophylla con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada
Al comparar los resultados del presente estudio con los obtenidos en otros ensayos que usan otros materiales como reservorios de agua, se observa que la espuma fenólica tiene un excelente desempeño, ya que al aplicarlo se incrementó la supervivencia de las plantas por encima de lo alcanzado en otros ensayos. Se ha reportado que aplicar hidrogel en Pinus halapensis al momento del trasplante en suelos limosos afectaba negativamente su supervivencia (Abdallah 2019). En otro estudio, cuando se aplicó hidrogel a plántulas de Pinus sylvestris la supervivencia disminuyó en 18 %. También se ha observado que aplicar hidrogel a plántulas de Pinus taeda puede incrementar la mortalidad en un 28 %. Además de estos resultados, existen reportes que indican que después de las lluvias el hidrogel tiende a desenterrar a las plántulas del suelo, causándoles con ello la muerte (Chang et al., 2020). Algo importante, a notar, es que, en todos estos estudios, la supervivencia fue menor que la obtenida al aplicar espuma fenólica hidratada al momento del trasplante, lo que refuerza la idea de que es un material viable para usar en los programas de reforestación y así incrementar la supervivencia de las plantas de pino.
Con respecto a P. teocote, el análisis Log-Rank mostró que no hubo diferencias significativas entre los tratamientos (P=0,42). Sin embargo, se puede apreciar una tendencia a una menor supervivencia en el testigo comparado con el resto de los tratamientos utilizados en el ensayo (Figura 4).
Fig. 3. - Supervivencia de plantas de P. leiophylla con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada en relación con la precipitación
Fig. 4. - Supervivencia de plantas de P. teocote con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada
Contrario a lo observado en P. leiophylla el decremento en la supervivencia en P. teocote no fue tan pronunciado en los primeros 180 días después del trasplante, ya que todos ellos mantuvieron una supervivencia de alrededor de 85 % y se mantuvo sin cambios hasta transcurridos 365 días del trasplante momento en el cual la supervivencia disminuyó a 75 % y se mantuvo estable hasta el final del experimento.
El testigo se comportó de manera similar al resto de los tratamientos aplicados en P. teocote, aunque su mortalidad fue ligeramente mayor, alcanzando una supervivencia del 78 % (7 % menos que en el resto de los tratamientos). Además, contrario el patrón observado en los tratamientos de espuma fenólica en el grupo testigo después de 210 días, la supervivencia disminuyó hasta alcanzar el 75 % y una vez transcurridos 365 días después del trasplante la supervivencia había disminuido hasta un 67 %.
Al relacionar la supervivencia en P. teocote con respecto a la precipitación se observa que en los meses con la menor cantidad de lluvia ocurrió la mayor mortandad de plantas (aunque no tan pronunciada como en P. leiophylla) esto se puede observar más fácilmente en el testigo. Esto corrobora el efecto positivo de aplicar la espuma fenólica hidratada (Figura 5). En los meses de mayo a agosto (correspondiente a la temporada de canícula) la supervivencia de plantas P. teocote con espuma fenólica hidratada permaneció sin cambios, mientras que en el testigo disminuyó a 75 %. Aunque se sabe que esta especie posee una resistencia natural a las sequías (Gernandt y Pérez-de la Rosa 2014), este evento afectó negativamente al testigo, mientras que a las plantas con espuma fenólica no fue así. Por lo tanto, la espuma fenólica podría ayudar a mitigar los efectos de la canícula.
Crecimiento en altura y diámetro
En las plantas de P. leiophylla, el análisis de varianza (ANOVA) mostró diferencias significativas en el crecimiento en altura (P=0,04), siendo el testigo el que presentó el menor crecimiento con respecto al resto de los tratamientos (no se observaron diferencias significativas entre los tratamientos de espuma fenólica) (Figura 6). Estos resultados son concordantes con lo obtenido por Palacios Romero et al. (2015), que indican que, aplicar espuma fenólica hidratada en plantas de P. leiophylla. Con respecto al diámetro, no hubo efecto significativo de los tratamientos sobre el diámetro (P=0,68) (Tabla 4).
Con respecto a las plantas de P. teocote, el análisis de varianza indicó que no existen diferencias significativas para ninguna de estas variables (P>0.05) (Tabla 5).
Fig. 5. - Supervivencia de plantas de P. teocote con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada en relación con la precipitación
Tabla 4. - Análisis de varianza para la altura y diámetro de plantas de P. leiophylla con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada
| Análisis de varianza | |||
| Variable | Cuadrados medios | Pr>F | |
| Tratamiento (4)z | Error (521) z | ||
| Altura | 503,9 | 206,8 | 0,046247 |
| Diámetro | 0,5435 | 0,9165 | 0,667818 |
z En paréntesis se presentan los grados de libertad
Tabla 5. - Análisis de varianza para la altura y diámetro de plantas de P. teocote con diferentes tratamientos de espuma fenólica hidratada
| Análisis de varianza | |||
| Variable | Cuadrados medios | Pr>F | |
| Tratamiento (4)z | Error (521)z | ||
| Altura | 137,3 | 153,5 | 0,467138 |
| Diámetro | 3,772 | 7,186 | 0,106403 |
zEn paréntesis se presentan los grados de libertad
CONCLUSIONES
Aplicar espuma fenólica hidratada al momento del trasplante incrementa significativamente la supervivencia y la altura en P. leiophylla.
En P. teocote no se observaron diferencias significativas en supervivencia y crecimiento del diámetro y la altura.
El estudio sugiere que la aplicación de espuma fenólica hidratada al momento del trasplante aumenta la supervivencia.
