Características funcionales en relación con el uso del agua y la aclimatación a baja radiación en especies mediterráneas utilizadas en reforestaciones bajo cubierta de pinar

Máster en Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente Título del Trabajo Fin de Máster: CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES EN RELACIÓN CON EL USO DEL AGUA Y LA ACLIMATACIÓN A BAJA RADIACIÓN EN ESPECIES MEDITERRÁNEAS UTILIZADAS EN REFORESTACIONES BAJO CUBIERTA DE PINAR. Intensificación: ORDENACIÓN, RESTURACIÓN Y GESTIÓN DE CUENCAS Autor: GANDÍA NAVALÓN, CRISTINA Director/es: DR. VILAGROSA CARMONA, ALBERTO DR. DEL CAMPO GARCÍA, ANTONIO D. Fecha: SEPTIEMBRE, 2011 Máster en Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente Título del Trabajo Fin de Máster: CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES EN RELACIÓN CON EL USO DEL AGUA Y LA ACLIMATACIÓN A BAJA RADIACIÓN EN ESPECIES MEDITERRÁNEAS UTILIZADAS EN REFORESTACIONES BAJO CUBIERTA DE PINAR. Autor: GANDIA NAVALÓN, CRISTINA Tipo Director Codirector1 Codirector2 Tutor A B ALBERTO VILAGROSA CARMONA ANTONIO D. DEL CAMPO GARCÍA Lugar de Realización Fecha de Lectura VALENCIA SEPT. 2011 Resumen: En la Península Ibérica, y particularmente en la Comunidad Valenciana, predominan las masas monoespecíficas de pino carrasco (Pinus halepensis). Esto lleva consigo una menor resiliencia del medio frente a perturbaciones como sequías o incendios. El objetivo del presente trabajo es analizar las características funcionales en relación con el uso de agua en diferentes condiciones de luz de seis especies rebrotadoras (Acer granatense, Arbutus unedo, Quercus ilex, Quercus faginea, Fraxinus ornus y Rhamnus alaternus). Se pretende que este conocimiento sirva a la hora de restaurar estas masas de modo que se logre una mayor resiliencia de los ecosistemas forestales. El trabajo se llevó a cabo en parcelas experimentales situadas en La Hunde (Ayora) y en condiciones controladas de vivero en la Universidad de Alicante. En campo, las plantas se dispusieron bajo diferentes tratamientos de sombra generadas por las diferentes densidades de pinos. En vivero esto se consiguió con el uso de mallas de sombreo. Se realizaron medidas ecofisiológicas (intercambio de gases y eficiencia fotoquímica), además, en vivero se registraron curvas de luz. Las plantas en vivero fueron sometidas a un ciclo de sequía de siete días, después del cual se volvieron a tomar las medidas de ecofisiología. También se caracterizaron las hojas en vivero (superficie foliar y peso específico foliar). Se calcularon índices de plasticidad para las diferentes variables para conocer la capacidad de cada especie de aclimatarse. Los principales resultados muestran que cada especie tiene un patrón de respuesta en función de sus características ontogenéticas y que la combinación de determinados rasgos funcionales puede favorecer su adaptación a diferentes ambientes. Por otro lado, hay especies que con menor plasticidad tienen características funcionales más adecuadas para ambientes mediterráneos, como una estrategia de conservación de agua mediante valores de intercambio de gases moderados. Además, se ha observado que las parcelas de mayor densidad son, en general, desfavorables por la elevada competencia que se establece. Abstract: In the Iberian Peninsula, and especially in the Valencian Region, the monospecific stand of Aleppo pine (Pinus halepensis) prevails over the rest. This fact entails a lesser environmental resilience towards changes, such as droughts or wildfires. The aim of this research is to analyse the functional traits related to the use of water in different light conditions of six resprouting species (Acer granatense, Arbutus unedo, Quercus ilex, Quercus faginea, Fraxinus ornus and Rhamnus alaternus). This knowledge is thought to be used in the restoration of these stands so that a higher resilience of these forest ecosystems will be achieved. Field work was carried out in experimental plots located in La Hunde (Ayora) and under nursery controlled conditions in the University of Alicante. In field, plants were arranged under different shade treatments originated by the different pines density. In the nursery, this aim was achieved thanks to the use of shadow nets. Different ecophysiological measurements (gas exchange and photochemical efficiency) were taken, apart from the recording of light curves in nursery. Those plants in nursery were subjected to a drought period of seven days, after which new ecophysiological measurements were taken. Leaves of plants in nursery were also morphologically characterised (leaf area and leaf mass per area). Plasticity indexes were calculated for the different variables in order to know the capacity of each species to become acclimatized. The main outcomes show that each species has a response pattern depending on its ontogenetic characteristics and that the combination of some functional traits can help to its adaptation to different environments. Besides, there are species with less plasticity which have functional characteristics that suit better in Mediterranean environments, as a strategy to keep water through moderate values of gas exchange. Furthermore, it has been observed that those plots of higher density are, in general, unfavorable due to the high competence that is established. Palabras clave: Plasticidad; Pinus halepensis; Estrés hídrico; Restauración ecológica; Ecofisiología Las plantas son los únicos seres que dan todo a otros seres, y apenas piden lo que a todos sobra: la luz Martín Cárdenas, 1938 Agradecimientos Muchas son las personas que me han ayudado y apoyado a lo largo de este año, a todos vosotros, gracias. De manera especial, quiero hacer un agradecimiento a mis “compañeros” del CEAM, que desde el primer día hicieron que me sintiera como una más del grupo. María Elena, Alberto, Esteban, muchas gracias por todo. Índice PRINCIPALES ABREVIATURAS ___________________________________________ i 1. INTRODUCCIÓN __________________________________________________ 1 2. ANTECEDENTES __________________________________________________ 3 2.1. La Región Mediterránea ________________________________________________ 3 2.2. Los incendios forestales _________________________________________________ 4 2.3. La regeneración post-incendio ___________________________________________ 7 2.4. Las masas de pinar _____________________________________________________ 8 2.5. Estrés hídrico y plasticidad a la sombra. Interacción entre la luz y el agua ______ 9 2.6. La ecofisiología o ecología funcional de las especies y su aplicación en la restauración ecológica de ecosistemas ________________________________________ 13 3. OBJETIVOS ______________________________________________________ 14 4. MATERIALES Y MÉTODOS ________________________________________ 15 4.1. Material vegetal ______________________________________________________ 15 4.1.1. Origen del Material Forestal de Reproducción (MFR) _____________________________ 15 4.1.2. Caracterización del material vegetal. Ventanas de calidad __________________________ 16 4.2. Selección de parcelas en campo __________________________________________ 17 4.3. Ensayo en vivero ______________________________________________________ 21 4.4. Medida de la radiación (PAR) ___________________________________________ 22 4.5. Determinación de intercambio gaseoso ___________________________________ 23 4.5.1. En campo ________________________________________________________________ 23 4.5.2. En condiciones óptimas en vivero _____________________________________________ 23 4.5.3. Curvas de respuesta a la luz en condiciones óptimas _______________________________ 24 4.6. Fluorescencia de las clorofilas ___________________________________________ 24 4.7. Ciclo de sequía _______________________________________________________ 25 4.8. Morfología foliar _____________________________________________________ 25 4.8.1. Peso específico foliar _______________________________________________________ 25 4.9. Cronograma _________________________________________________________ 25 4.10. Análisis estadístico ___________________________________________________ 26 5. RESULTADOS ____________________________________________________ 27 5.1. Ensayo en vivero en condiciones controladas ______________________________ 27 5.1.1. Evolución de la radiación y riego _____________________________________________ 27 5.1.2. Respuesta morfológica de las especies a los diferentes niveles de luz _________________ 29 5.1.3. Respuesta fisiológica de las especies a cambios en la radiación. Intercambio de gases y eficiencia fotoquímica ___________________________________________________________ 31 5.1.4. Curvas de luz de las especies en función del tratamiento de luz ______________________ 35 5.2. Ensayo en parcelas experimentales ______________________________________ 41 5.2.1. Respuesta fisiológica de las especies a cambios en la radiación. Intercambio de gases y eficiencia fotoquímica. ___________________________________________________________ 41 6. DISCUSIÓN ______________________________________________________ 45 6.1. Respuestas funcionales a las diferentes disponibilidades lumínicas en condiciones controladas de vivero ______________________________________________________ 45 6.1.1 Morfología foliar ___________________________________________________________ 45 6.1.2 Intercambio de gases y ciclo de sequía __________________________________________ 46 6.1.3. Curvas de luz _____________________________________________________________ 47 6.1.4. Índices de plasticidad _______________________________________________________ 48 6.2. Respuesta de las especies en condiciones de campo _________________________ 48 7. CONCLUSIÓN ____________________________________________________ 53 Anexos _____________________________________________________________ 55 ANEXO I. Descripción de especies _________________________________________________ 56 ANEXO II. Ventanas de calidad ___________________________________________________ 59 ANEXO III. Tablas de resultados estadísticos_________________________________________ 62 Bibliografía _________________________________________________________ 65 Índice de figuras Figura 2.1. Evolución superficie afectada por incendios en la Comunidad Valenciana ______________ 5 Figura 2.2. Secuencia de las imágenes obtenidas en la zona del incendio ________________________ 6 Figura 2.3. Evolución de la cobertura vegetal ______________________________________________ 6 Figura 2.4. Estrategias de las plantas frente al estrés hídrico _________________________________ 10 Figura 4.1. Gradiente de especies según tolerancia a la sequía. _______________________________ 15 Figura 4.2. Mapa de isoyetas de la Comunidad Valenciana __________________________________ 17 Figura 4.3. Diagrama ombrotérmico ____________________________________________________ 17 Figura 4.4. Localización de las parcelas experimentales en La Hunde, Ayora ____________________ 18 Figura 4.5. Pedregosidad del suelo ______________________________________________________ 19 Figura 4.6. Distintas coberturas según tratamiento _________________________________________ 20 Figura 4.7. Evolución del PAR en las áreas experimentales __________________________________ 20 Figura 4.8. Retroexcavadora utilizada para la plantación____________________________________ 21 Figura 4.9. Colocación de los individuos en las bandejas ____________________________________ 21 Figura 4.10. Simulación de tres condiciones diferentes de sombreo ____________________________ 22 Figura 5.1. Evolución de la humedad del sustrato __________________________________________ 27 Figura 5.2. Radiación fotosintéticamente activa (PAR) en el vivero de la Universidad de Alicante ___ 28 Figura 5.3. Área foliar media según el tratamiento de luz ____________________________________ 29 Figura 5.4. Imagen de las hojas según tratamiento y especie _________________________________ 30 Figura 5.5. Peso específico foliar según grado de iluminación y especie ________________________ 31 Figura 5.6. Conductancia estomática en condiciones de máxima hidratación ____________________ 32 Figura 5.7. Tasa de fotosíntesis en condiciones de máxima hidratación _________________________ 33 Figura 5.8. Eficiencia instantánea en el uso de agua (WUEi) _________________________________ 33 Figura 5.9. Eficiencia fotoquímica a mediodía _____________________________________________ 34 Figura 5.10. Curvas de luz para las seis especies de estudio __________________________________ 35 Figura 5.11. Variables de intercambio de gases en condiciones de máxima hidratación y de estrés hídrico _____________________________________________________________________________ 38 Figura 5.12. Eficiencia fotoquímica a mediodía en condiciones de estrés hídrico _________________ 39 Figura 5.13. Conductancia estomática en las parcelas experimentales _________________________ 42 Figura 5.14. Tasa de fotosíntesis en las parcelas experimentales ______________________________ 43 Figura 5.15. Eficiencia instantánea de uso de agua (WUEi) para las parcelas experimentales ______ 44 Figura II.1. Ventanas de calidad para la altura (H) y el diámetro del cuello de raíz (DCR) ________ 60 Figura II.2. Ventanas de calidad para peso seco aéreo (PSA) y el peso seco radical (PSR) ________ 61 Índice de tablas Tabla 4.1. Viveros de origen y principales características de cultivo ____________________________ 16 Tabla 4.2. Características de las densidades pre-seleccionadas ________________________________ 19 Tabla 4.3. Cronograma de las tareas realizadas. ___________________________________________ 26 Tabla 5.1. Variables de las curvas de luz según especie y tratamiento __________________________ 36 Tabla 5.2. Valor de plasticidad de las variables estudiadas ___________________________________ 40 Tabla III.1. Resultados del ANOVA de la comparación de los tratamientos de luz en vivero ________ 62 Tabla III.2. Resultados del ANOVA para el área foliar media y el peso específico ________________ 62 Tabla III.3. Resultados del ANOVA en condiciones de máxima hidratación _____________________ 62 Tabla III.4. Resultados del ANOVA para las diferentes variables de las curvas de luz _____________ 63 Tabla III.5. Resultados del ANOVA después del ciclo de sequía _______________________________ 63 Tabla III.6. Resultados del ANOVA en condiciones de campo ________________________________ 64 Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 6 1979 (previa al incendio) 1980 2000 Figura 2.2. Secuencia de las imágenes obtenidas del satélite LANDSAT en la zona del incendio (Fuente: Hernández y Romero, 2008). En 1981 se puso en marcha un plan de restauración. Entre otras acciones, se redactó el Proyecto de Ordenación Agrohidrológica en la Comarca Ayora-Enguera (1981), se llevaron a cabo tratamientos fitosanitarios y actuaciones de prevención y control de incendios forestales, entre los años 1988 y 2000, que abarcaron el 90% de la superficie afectada. En el mismo período se llevó a cabo la repoblación de 2.000 hectáreas, mayoritariamente se trata de repoblaciones monoespecíficas de pino carrasco (Pinus halepensis) realizadas mediante ahoyado manual. En la zona incendiada se han ejecutado tratamientos forestales sobre 33.000 hectáreas y se ha realizado el mantenimiento de una red de cortafuegos de primer orden de más de 352 km. (Hernández y Romero, 2008) Transcurridos casi 30 años, la regeneración de la superficie afectada por el incendio ha sido influida por varios factores: la propia dinámica de la vegetación, los efectos del abandono de zonas de cultivo y las actuaciones de gestión forestal. Según los resultados obtenidos en la monitorización del estado actual llevada a cabo por la Fundación CEAM, el porcentaje de cobertura de la vegetación, pese a presentar una mejoría considerable, no ha alcanzado los niveles anteriores al incendio. La vegetación presenta un mosaico de formaciones arbustivas que incluye matorrales abiertos, aulagares (sobre todo de Ulex parviflorus), romerales (Rosmarinus officinalis), coscojares (Quercus coccifera) y matorrales mixtos con distintas proporciones de estas tres especies. También se encuentran áreas con presencia de cubierta arbórea, principalmente de Pinus Figura 2.3. Evolución de la cobertura vegetal en función del impacto originado por el incendio (Fuente: Hernández y Romero, 2008). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 7 halepensis de regeneración o de repoblación, si bien no excede del 15% del total de la superficie de la zona incendiada. Los principales factores que condicionan las formaciones vegetales encontradas son la recurrencia de incendios, el tipo de suelo y el uso del mismo. Las repoblaciones tuvieron una supervivencia del 50%. (Hernández y Romero, 2008). 2.3. La regeneración post-incendio La regeneración de la cubierta vegetal se produce a partir de las poblaciones de las especies capaces de sobrevivir y volver a crecer después del incendio (especies rebrotadoras), y de las que establecen nuevas poblaciones (especies germinadoras), ya sea a partir de semillas que se mantienen en plantas quemadas, almacenadas en bancos de semillas del suelo o copas, o que llegan desde lugares próximos al incendio (Lloret 2004). Hay quienes consideran la capacidad rebrotadora como una respuesta seleccionada evolutivamente por los incendios forestales. Sin embargo, otros trabajos han propuesto que se trataría de una preadaptación, es decir, que la capacidad rebrotadora se generó como respuesta a perturbaciones en general y no sólo relacionadas con el fuego (López-Soria y Castell, 1992). La estrategia rebrotadora se basa en la existencia de yemas adventicias que son capaces de resistir las altas temperaturas y de diferenciarse tras el paso del fuego, dando lugar a nuevos tallos y hojas que se desarrollan en un periodo relativamente corto de tiempo tras el fuego. A menudo, esta respuesta se ve favorecida por la existencia de algún tipo de aislante del calor que las protege, bien sean estructuras vegetales como el corcho de los alcornoques, la corteza del pino canario y las bases foliares del palmito y de algunas gramíneas, o el propio suelo que protege a rizomas, bulbos, raíces y cepas (Lloret, 2004). Las especies capaces de sobrevivir o ser estimuladas con el paso del fuego suelen formar bancos de semillas en el suelo, mientras que las más sensibles a las temperaturas han de basar su establecimiento en su capacidad de dispersión desde poblaciones circundantes. El banco de semillas no se rellena hasta que las poblaciones establecidas no alcanzan la edad reproductiva, esto hace que un nuevo incendio antes de ese momento pueda eliminar estas especies. Las especies de vida larga y con un largo período pre-reproductivo, como los pinos, pueden ser las más afectadas por una alta recurrencia de incendios (Lloret et al. 2003). Esto hace tan importante la presencia de especies rebrotadoras, las cuales permitirán al monte recuperarse pese a la presencia de incendios recurrentes. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 8 2.4. Las masas de pinar La superficie cubierta por repoblaciones forestales ha aumentado en las últimas décadas. En la actualidad representa aproximadamente 140 millones de hectáreas en todo el mundo (Gómez-Aparicio et al., 2009). De esta superficie sólo el 22% tiene como función principal la protección (conservación de suelos, agua o biodiversidad). Sin embargo, recientemente se ha incrementado la importancia de las plantaciones en la ordenación del paisaje y la restauración, siendo considerada la protección medioambiental como un objetivo legítimo incluso en las plantaciones productivas (Gómez-Aparicio et al., 2009). En España, los bosques de Pinus halepensis ocupan una amplia superficie forestal, superior a 1.045.000 ha de masas puras y 498.000 ha de masas mixtas, siendo la especie con mayor extensión relativa en término de masas puras. En la Comunidad Valencia, así como en las Islas Baleares o Murcia, esta especie ocupa más de un 70% de los bosques. Mientras que en Cataluña o Andalucía oriental el pino carrasco supone uno de los elementos básicos de su vegetación forestal (Rojas et al. 2009). Esta especie está presente, casi en exclusiva, en las zonas bajas y medias de clima mediterráneo sobre sustrato calcáreo. En la restauración de las áreas históricamente deforestadas del sureste español, áreas que durante miles de años fueron deforestadas para la obtención de madera y para su transformación en campos de cultivo, esta especie es absolutamente clave (Rojas et al. 2009). Las especies de pino de crecimiento rápido se consideraron como una etapa intermedia en la sucesión ecológica y por tanto, se asumió que facilitarían la introducción de especies leñosas propias de etapas más maduras (Pausas et al. 2004). Sin embargo, las plantaciones, en su gran mayoría, se abandonaron sin ordenación ninguna y sin ningún tipo de monitorización que comprobara que realmente se estaba produciendo la sucesión ecológica esperada. Gómez-Aparicio et al. (2009) en un estudio realizado en Sierra Nevada, indica que las plantaciones de pino tienen, como media, menos regeneración activa y una diversidad menor que los bosques naturales de frondosas. En el mismo estudio también indican que esta situación varía enormemente dependiendo de las condiciones climáticas locales, de la densidad de la masa, y de la distancia a las fuentes semilleras, así como entre especies con diferentes trayectorias vitales. Hay evidencias de que las plantaciones forestales pueden acelerar la sucesión ecológica en terrenos deforestados o de cultivos abandonados donde pueden haber barreras Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 9 ecológicas que impiden que se produzca dicha sucesión (condiciones climáticas extremas, competencia con herbáceas, etc.) (Gómez-Aparicio et al., 2009). No obstante, las plantaciones también tienen efectos negativos, la disminución de recursos en el sotobosque (como luz, agua y nutrientes) contribuye a una menor diversidad y éxito en la instalación de especies nativas (Gómez-Aparicio et al., 2009). Existe controversia alrededor de las consecuencias ecológicas de las repoblaciones forestales, entre otras razones, por escasez de estudios sobre las condiciones abióticas y características bióticas que influyen en dichas consecuencias. Por ejemplo, algunos estudios muestran que pese a que las plantaciones de pino contribuyen a la regeneración de especies leñosas en áreas Mediterráneas, este beneficio se reduce en años y sitios secos debido a una mayor competencia por el agua (Maestre y Cortina, 2004). También influirá la densidad de plantación en las relaciones de facilitacióncompetencia (Thomas et al. 1999). Por último, un tercer aspecto que influye en el éxito de la regeneración en las plantaciones es la distancia de dispersión de semillas o la presencia de especies rebrotadoras. En áreas como la Cuenca Mediterránea, donde las plantaciones constituyen millones de hectáreas, hay un interés cada vez mayor de naturalizar estas plantaciones, de manera que pasen a ser bosques con una regeneración activa, con niveles más altos de biodiversidad y con alta resiliencia frente a perturbaciones como enfermedades o incendios (Maestre y Cortina, 2004). 2.5. Estrés hídrico y plasticidad a la sombra. Interacción entre la luz y el agua El estrés hídrico, causado por competencia con otras especies y por sequías estivales, es el principal factor que limita el establecimiento de las plántulas (Cuesta et al. 2010). En el clima mediterráneo el desarrollo de las plantas se ve condicionado por dos aspectos relacionados con el agua: la limitación hídrica y la irregularidad de las precipitaciones, adversidad que se verá incrementada por el cambio climático (Valladares et al. 2004). Las predicciones del cambio climático contemplan un aumento de la intensidad y la duración de las sequías, asociadas también con un régimen más irregular de las precipitaciones y con temperaturas más altas (IPCC, 2001). No obstante, las plantas presentan mecanismos para combatir dicho estrés hídrico, ya sea evitándolo o adaptándose al mismo de manera que lo pueda tolerar. Ambas estrategias Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 10 coexisten en los ecosistemas mediterráneos. Las especies evitadoras regulan la transpiración evitando tensiones excesivas en el xilema y manteniendo la hidratación de sus tejidos. Mientras que las tolerantes son aquellas que toleran que el estrés llegue a afectar en sus tejidos, tienen mecanismos que consiguen alcanzar un equilibrio termodinámico con el estrés sin sufrir daños. También se considera otro tipo de estrategia, la estrategia elusiva o de escape de la sequía, que es aquella en la que las plantas completan su ciclo vital antes de la llegada del estrés hídrico y así pasan el período desfavorable en forma de semilla (Valladares et al. 2004). Ésta estrategia es típica de los terófitos, especies de ciclo efímero que completan su ciclo vital antes de la llegada del verano. En la Figura 2.4. se pueden observar gráficamente las distintas estrategias que tienen las plantas para responder frente al estrés hídrico. Como se puede observar en el gráfico, sólo la estrategia de ahorro de agua conlleva una limitación del crecimiento, aunque las estrategias de tolerancia conllevan también una limitación mayor o menor del crecimiento. Según Valladares et al. (2004) las especies que derrochan agua son las más productivas en general y tienen mecanismos que permiten una eficaz extracción de agua y una elevada conductividad hidráulica interna, de manera que abastecen con rapidez toda la parte aérea de la planta. Esto les confiere una gran competitividad siempre y cuando la carencia de agua no sea crónica. Estas estrategias hídricas pueden variar significativamente a lo largo del desarrollo de la planta, especialmente en plantas leñosas longevas. Figura 2.4. Estrategias de las plantas frente al estrés hídrico (Fuente: Valladares et al. 2004). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 11 La sequía disminuye la tasa de captación de carbono atmosférico. Además, en algunos encinares, disminuye la eficiencia en el uso del agua cuando ésta se calcula a nivel de ecosistema (Valladares et al. 2004). Las especies caducifolias son las que tienen mayor eficiencia en el uso de agua (Hasselquist et al. 2010), debido a que son capaces de aprovechar con intensidad los pocos predecibles pulsos de disponibilidad hídrica, sobre todo en primavera (Valladares et al. 2004). Por un lado, las plantas presentan plasticidad frente a las oscilaciones en la disponibilidad de agua mediante cuatro tipos de respuesta: variando la superficie foliar por la que el agua se transpira y se pierde; mediante los estomas, controlando la pérdida de agua por unidad de superficie foliar; modificando la conductividad hidráulica entre las distintas partes de la planta para minimizar las embolias; y por último, adaptando el sistema radicular para mejorar la captación de agua (Valladares et al. 2004). Por otro lado, las plantas también presentan plasticidad frente a la disponibilidad de luz. Las plantas ajustan su morfología y fisiología a la disponibilidad de luz a diferentes niveles, a nivel de distribución de copas (por ejemplo, ratio altura-diámetro), a nivel de la arquitectura de copas (patrón de ramas, disposición de las hojas, área foliar), a nivel de la fenología foliar (por ejemplo, la longevidad y los patrones de emergencia), a nivel del área foliar específica (peso específico), a nivel de las propiedades ópticas de la hoja (absorbancia, transmitancia), y finalmente, a nivel de las propiedades de intercambio de gases (fotosíntesis, respiración) (Valladares, 2003). Con la excepción de especies obligadas (tanto de sol como de sombra), la plasticidad fenotípica permite ampliar el rango de tolerancia de las especies a los diferentes niveles de luz. En el caso de la luz también hay dos estrategias, la tolerante (la clásica visión de adaptación a la sombra) y la evitadora. Algunas especies tienen una combinación intermedia de las dos estrategias. Altos niveles de radiación en la mayoría de los ambientes áridos pueden causar fotoinhibición y el sobrecalentamiento de las superficies fotosintéticas, comprometiendo de este modo la supervivencia de las plantas (Rodríguez-Calcerrada et al. 2008). Por esta razón, la presencia de un dosel arbóreo favorece, aunque no en todos los casos, el establecimiento de las plantas. En algunos casos no es así, pues los árboles del dosel compiten por los recursos con las nuevas plántulas. En algunos trabajos se ha demostrado como la diversidad de especies disminuye conforme aumenta la densidad de la masa (GómezAparicio et al., 2009). Sin embargo, el crecimiento de una planta no se ve limitado por Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 12 deficiencias en un solo recurso, por esta razón, para entender las distintas estrategias de adaptación es necesario comparar las respuestas a múltiples recursos y sus interacciones (Pardos et al. 2005). La luz y la disponibilidad de agua están entre los principales factores que limitan la productividad de especies mediterráneas y, por lo tanto, contribuyen significativamente a la composición final de la masa forestal (Pardos et al. 2005). Existen pocas especies cuya estrategia adaptativa les permita tolerar la sequía y la sombra intensa al mismo tiempo, del mismo modo que la aclimatación del fenotipo a un extremo ambiental parece limitar la posibilidad de aclimatación a otros factores ambientales (Rodríguez-Calcerrada, 2007). Por un lado, la supervivencia de las plantas en la sombra se puede ver comprometida por tener que enfrentarse a una situación de estrés hídrico, que, como ya se dijo, reduce la asimilación de CO2 y altera el balance de carbono (Valladares et al., 2003; Aranda et al. 2004). Existen también evidencias de que la sombra intensa limita la resistencia a la sequía. La falta de luz genera el retraso en el desarrollo de los individuos y la inversión preferencial de biomasa en follaje, esto puede mermar la captación de agua y agravar el estrés hídrico de las plantas con respecto a zonas con más luz donde, en cambio, la evapotranspiración es mayor (Valladares y Pearcy, 2002). Por otro lado, la luz juega también un papel importante en la evitación del estrés hídrico al influir en la regulación estomática y en el flujo de agua. La mayor sensibilidad de los estomas a las variaciones del déficit de presión de vapor o del potencial hídrico del suelo que muestran las plantas que crecen en ambientes de alta iluminación permite un mayor control de las pérdidas de agua por transpiración que las que crecen en situaciones de umbría (Mendes et al. 2001). Además, se ha puesto de manifiesto el aumento de la conductancia hidráulica con la luz en especies de diversa ecología (Barigah et al. 2006). Por último, hay otros autores que apoyan la hipótesis de que los efectos combinados de estrés hídrico y disponibilidad de agua son ortogonales, es decir, que la respuesta a la luz no se ve condicionada por la respuesta a la sequía y a la inversa. (ver Puértolas et al., 2008, y Quero et al., 2006) La interacción intraespecífica entre la luz y el agua varía según las especies de que se trate y según las condiciones climáticas y edáficas del medio, de manera que a medida que el estrés ambiental disminuye la competencia por los recursos adquiere mayor importancia (Holmgren et al. 1997). Según Rodríguez-Calcerrada (2007) el papel protector de la vegetación establecida sobre el regenerado podría ser especialmente beneficioso para el Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 13 establecimiento de las especies más susceptibles al estrés hídrico y a las altas temperaturas estivales. No obstante, este mismo autor (Rodríguez-Calcerrada et al. 2008), en un trabajo con dos especies del género Quercus (Q. petraea y Q. pyrenaica) concluye que las plantas bajo una masa densa y madura de pinos son más susceptibles a la sequía y presentan retraso en el crecimiento respecto a las plantas que crecen en claros del dosel arbóreo. De esta manera, y a modo de síntesis, hay tres posibles patrones de respuesta : bajo cubierta las plantas son más susceptibles a la sequía, bajo cubierta las plantas son menos susceptibles a la sequía y por último, la interacción entre los dos factores es ortogonal. 2.6. La ecofisiología o ecología funcional de las especies y su aplicación en la restauración ecológica de ecosistemas Hasta hace no muchos años los resultados de las reforestaciones se analizaban en términos de supervivencia, y algunas veces también de crecimiento, de las especies introducidas. También en muchos casos se consideraban las características morfológicas de las plantas. El fracaso de muchas plantaciones forzó a que se consideraran como aspectos importantes las especies utilizadas y su calidad para la reforestación. A finales de los años 90 se hizo visible la necesidad de considerar la calidad fisiológica de los plantones (Real Decreto 289/2003). El avance de la técnica ha hecho posible el desarrollo de equipos de fisiología portátiles que permiten incorporar a la evaluación de las reforestaciones el análisis funcional de los plantones. Estos análisis se utilizan también a la hora de seleccionar planta. Entre las variables más frecuentemente utilizadas se encuentran el intercambio de gases, el potencial hídrico tanto de la planta como del suelo, la evaluación fotoquímica de la planta, la arquitectura hidráulica y el flujo de savia (Vallejo et al., 2003; Villar-Salvador et al., 2003; Vilagrosa et al., 2005). Estos parámetros fisiológicos aportan gran cantidad de información sobre los mecanismos de resistencia al estrés, información que permite entender cómo se adaptan las plantas a un ambiente concreto y, por lo tanto, predecir pautas de respuesta frente a los distintos ambientes o condiciones ambientales presentes y futuras. Además, la comprensión de los mecanismos de respuesta puede ser aplicada para mejorar las características de las plantas en la fase de cultivo así como en la selección de variedades que se ajusten a unos requisitos ambientales determinados, o simplemente para mejorar la productividad de una especie (Nilsen y Orcutt, 1996). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 14 3. OBJETIVOS El presente trabajo se ha desarrollado dentro de las actividades realizadas por el grupo de Restauración Forestal de la Fundación CEAM en el marco del Proyecto de Investigación financiado por la Comisión Europea: "Forest fires under climate, social and economic changes in Europe, the Mediterranean and other fire-affected areas of the world" (FUME) y en la que están involucrados diferentes centros de investigación europeos. En concreto, el CEAM está trabajando dentro del WP 3.2: "Managing and restoring landscapes under change and uncertainty". El objetivo genérico es incrementar la diversidad de especies arbóreas y arbustivas rebrotadoras en zonas donde su presencia es baja para incrementar la resiliencia del ecosistema frente a posibles perturbaciones (como por ejemplo incendios forestales) y los efectos del cambio climático. El objetivo específico desarrollado en el presente trabajo Fin de Máster es estudiar las características funcionales de seis especies mediterráneas rebrotadoras asociadas a su establecimiento en repoblaciones bajo diferentes condiciones de cubierta arbórea de pinar. Para esto se hicieron plantaciones con seis especies arbóreas y arbustivas en condiciones de campo en diferentes densidades de pinar y un ensayo en condiciones controladas de vivero donde se simularon diferentes condiciones de sombreo. Se ha evaluado la respuesta funcional de las especies durante los primeros estadios post-plantación y la plasticidad mostrada por cada especie a las diferentes condiciones de sombreo. La hipótesis del trabajo es que las especies con mayor plasticidad para aclimatarse a condiciones variables de radiación tendrán una mejor capacidad de aclimatación a las condiciones generadas por la cobertura arbórea de pinar en las parcelas de campo. Además existirá un compromiso entre la resistencia a la sequía y la plasticidad a la radiación de manera que las especies más resistentes a la sequía soportaran mejor las condiciones generadas en las parcelas de baja densidad de pinar (alta radiación y elevado estrés) mientras que las especies más plásticas a la radiación se verán favorecidas en las parcelas de alta densidad de pinos (baja radiación, menor estrés). Trabajos previos del CEAM desarrollados en el marco de los programas de reforestación han observado que la supervivencia y el crecimiento de las especies en condiciones de campo están relacionados con determinadas características funcionales y con una alta capacidad de aclimatación para adaptarse a diferentes condiciones ambientales. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 15 4. MATERIALES Y MÉTODOS Este trabajo consistió en el estudio de las características morfológicas y funcionales de seis especies arbustivas rebrotadoras seleccionadas previamente según su resistencia a la sequía y requerimientos ecológicos (ver Figura 4.1.). El trabajo se desarrolló tanto en campo (La Hunde, Ayora) como en vivero (vivero de la Universidad de Alicante). 4.1. Material vegetal Las especies seleccionadas cubren un amplio rango de necesidades ecológicas. Todas ellas son relevantes en los ecosistemas mediterráneos e importantes para fines forestales y para los procesos ecológicos de estos ecosistemas. Éstas pertenecen a diferentes grupos funcionales (arbustivo-arbóreo; perennes-caducifolios; baja tolerancia a la sequíaalta tolerancia; ambientes abiertossombra) y son comunes en los ecosistemas estudiados en este proyecto. Las especies seleccionadas fueron: Rhamnus alaternus, Arbutus unedo, Quercus ilex ssp ballota, Q. faginea, Fraxinus ornus, Acer opalus ssp granatense (=A. granatense). Figura 4.1. Marco conceptual de la selección de especies para la plantación bajo diferentes densidades de cubierta. Gradiente de especies según tolerancia a la sequía. 4.1.1. Origen del Material Forestal de Reproducción (MFR) El origen de las semillas fue para todas las especies la Región Valenciana. Los plantones (de una savia) fueron cultivados durante el año anterior a la plantación en diferentes viveros del Servicio Forestal de la Generalitat Valenciana. En la siguiente tabla (Tabla 4.1.) aparece la relación de las especies y los viveros de procedencia. Rhamnus alaternus Arbutus unedo Quercus faginea Quercus ilex Fraxinus ornus Acer granatense + TOLERANCIA A LA SEQUÍA - Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 22 Para simular las tres condiciones de sombreo se colocaron seis bandejas en la era de sol y el resto dentro del umbráculo del vivero. De éstas últimas se colocaron seis bandejas bajo una doble malla (ver Figura 4.10.). Cada nivel de luz se replicó en dos bloques diferentes. Figura 4.10. Simulación de tres condiciones diferentes de sombreo. El régimen de riego se determinó en función de la pérdida de agua de las plantas y fue cada cuatro días en la era de sol y cada seis días para las plantas situadas dentro del umbráculo. La humedad de sustrato se controló mediante la sonda EC-5 y el lector de humedad Pro-Check (Decagon Devices, Pullman,USA). Todas las plantas fueron regadas hasta capacidad de campo el día de antes de las medida de ecofisiología para evitar la influencia de distintos grado de hidratación en el estudio de la plasticidad a la luz. Al final del estudio se dejaron una semana sin regar (después de haber sido regadas hasta capacidad de campo) para estudiar la respuesta a la sequía (considerando en este caso también el efecto de la luz). 4.4. Medida de la radiación (PAR) La radiación fotosintéticamente activa o PAR (Photosynthetic Active Radiation, µmol m -2 s -1 ) fue medida tanto en campo como en el vivero mediante un ceptómetro (Sunfleck ceptometer, Decagon Devices, USA). En campo se llevaron a cabo 10 medidas en cada parcela, 5 medidas en cada diagonal de la parcela y siempre orientadas hacia el mismo punto. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 23 En el vivero se llevaron a cabo 8 medidas sobre el dosel de las plantas para cada tratamiento de sombreo. Estas medidas se orientaron al norte. En ambos casos las medidas se realizaron cada dos horas, desde las 6 horas hasta las 16 horas (hora solar) en el caso de las medidas en el vivero y, aproximadamente, desde las 6 horas hasta las 17 horas (hora solar) para el caso de las medidas tomadas en campo. 4.5. Determinación de intercambio gaseoso 4.5.1. En campo De todos los individuos se seleccionaron aleatoriamente 2 individuos por especie en cada parcela. Para tomar las medidas fue utilizado el analizador de gases por infrarrojos (Li6400, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA) en una de las áreas experimentales (El Mojón) y CIRAS (Ciras-1, PPSystems, UK) para las otras dos áreas experimentales (El Aljibe y El Lobo). Esto fue como consecuencia de la avería y reparación de uno de los dos sistemas. Las condiciones de medida en el interior de la cámara tanto del Li-6400 como del CIRAS fueron similares: flujo de aire de 380, concentración de CO 2 de 390 ppm, temperatura sobre 25ºC y PAR el que había en cada momento. Los parámetros de intercambio de gases obtenidos fueron la tasa de fotosíntesis neta (A), la conductancia estomática (G s ), la transpiración (E) y la concentración interna de CO2 (Ci). La eficiencia instantánea de uso de agua (WUEi) se calculó posteriormente como A/E. 4.5.2. En condiciones óptimas en vivero De todos los individuos se seleccionaron aleatoriamente 6 individuos por especie y tratamiento de sombreo. El aparato empleado para tomar las medidas fue también el Li-6400 (Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA). Las condiciones de medida en el interior de la cámara son las mismas que en las medidas tomadas en campo, la diferencia recae en el valor del PAR introducido. Los valores de PAR (µmol·m -2 ·s -1 ) con los que se tomaron las medidas fueron: 750 y 1250 para las eras de sol, 400 y 800 para las eras de media sombra, y, 60 y 130 para las eras de sombra profunda. Se realizaron tres medidas por especie (en tres individuos diferentes) y tratamiento para cada valor de PAR. Se emplearon dos valores de PAR para cada tratamiento ya que las medidas se realizaron en dos bloques. Los parámetros de intercambio de gases obtenidos fueron la tasa de fotosíntesis neta (A N ), la conductancia estomática (G s ), la transpiración (E) y la concentración de CO2 en el mesófilo (C i ). La Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 24 eficiencia instantánea de uso de agua (WUEi) se calculó posteriormente como A/E. Todas las medidas se realizaron entre las 8:30 y las 12:00 horas. 4.5.3. Curvas de respuesta a la luz en condiciones óptimas Se realizaron únicamente en el ensayo de vivero. La asimilación neta de CO 2 (A) en respuesta a diferentes intensidades de PAR se determinó mediante un analizador de gases por infrarrojos (Li-6400, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA). Todas las medidas se hicieron entre las 9 y las 13 horas en hojas completamente extendidas de 3 individuos diferentes por especie y tratamiento de sombra. Las condiciones en el interior de la cámara fueron de 25ºC, concentración de CO 2 ambiental (Ca) de 390 µmol CO 2 ·mol -1 de aire, humedad relativa mantenida en 45 ± 5% y flujo de aire de 300. El flujo de fotones fue aumentado desde 750 µmoles·m -2 ·s -1 hasta 1500 y después fue disminuyendo hasta 5 (750-1000-1500-1250-750500-250-100-50-30-15-5). Las curvas de luz se realizaron de modo automático, dejando un margen de 3 minutos entre el cambio de intensidad de luz y la medida de modo que el valor de fotosíntesis (A) se estabilizara. Posteriormente a la medida de intercambio de gases se recolectó la hoja y se recortó la superficie de la misma que había caído dentro de la cámara para después medir el área con el software WinRHIZO (Regent Instruments, Inc., Canada). Para representar gráficamente las curvas se utilizó el software Photosyn Assistant (Dundee Scientific, Scotland, UK), programa con el que se obtuvo la siguiente información de las curvas: tasa de respiración oscura (R d ), punto de saturación lumínica (LSE), punto de compensación lumínica (LCP) y la tasa fotosintética máxima (A max ). 4.6. Fluorescencia de las clorofilas Las medidas de la fluorescencia de las clorofilas fueron tomadas de la misma manera tanto en campo como en el vivero. Éstas fueron determinadas con un fluorímetro de pulso modulado PAM-2100 (Portable Chlorophyll Fluorometer, Walz Effeltrich, Germany) en hojas adaptadas a la oscuridad, desde la noche anterior en el caso de las medidas tomadas al alba y desde al menos 30 minutos antes en el caso de las medidas tomadas a mediodía. Los valores que se obtienen en hojas adaptadas son F o (fluorescencia en estado fundamental) y F m (fluorescencia máxima), con estos valores se calcula la eficiencia cuántica del PSII (F v /F m ). Las medidas puntuales se realizaron dos veces por campaña, una al alba y otra al mediodía. La máxima eficiencia cuántica del PSII se calcula como: F v /F m = (F m -F o )/F m Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 25 según Genty et al. (1989). Este valor permite estimar el grado de fotoinhibición de la fotosíntesis, cuando el detrimento de la eficiencia cuántica máxima del PSII va asociado al aumento de F o indica fotoinactivación de la maquinaria fotosintética, pero si el detrimento se produce a la vez que disminuye F o indica que un aumento en la inversión en procesos no fotoquímicos (como la disipación térmica). 4.7. Ciclo de sequía El ciclo de sequía comenzó después de registrar las medidas de fluorescencia de las clorofilas y de intercambio de gases de los apartados anteriores. A partir de este momento, en el que las plantas habían sido regadas a capacidad de campo, las plantas estuvieron sin regarse durante una semana (del 27 de junio al 4 de julio). Este día se volvieron a tomar las medidas en los mismos individuos que la semana anterior (6 individuos por especie y tratamiento de sombreo). Los aparatos empleados y las condiciones de medida fueron las mismas, excepto los valores de PAR (µmol·m -2 ·s -1 ) introducidos en el Li-6400 que fueron: 850 y 1500 para las eras de sol, 400 y 750 para las eras de media sombra, y, 70 y 150 para las eras de sombra profunda. Estos valores de PAR se ajustaron a los valores que había en el momento de tomar las medidas en los distintos tratamientos, ya que también se realizaron las medidas en dos bloques. 4.8. Morfología foliar 4.8.1. Peso específico foliar El peso específico foliar o LMA (Leaf Mass Area) es el cociente entre el peso seco foliar y el área foliar. Con ayuda de un perforador de folios común se recolectaron cinco círculos de 6 individuos por especie y tratamiento de sombreo. Estos círculos, en total 90, se secaron en una estufa a 70ºC durante 27 horas y se pesaron con una balanza de precisión. El peso específico foliar se expresa en g·m -2 . 4.9. Cronograma A continuación se muestra un cronograma (Tabla 4.3.) en la que se organizan en el tiempo todas las actividades realizadas. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 26 Tabla 4.3. Cronograma de las tareas realizadas. 4.10. Análisis estadístico Los análisis estadísticos realizados fueron el análisis de la varianza (ANOVA) de dos o tres factores. En el caso de las medidas de vivero los factores fueron el factor especie y el factor nivel de luz. En el caso de las medidas de campo, los factores fueron densidad de la parcela (alta densidad, AD, media densidad, MD o baja densidad, BD), factor especie y el factor sitio (“El Mojón”, “El Aljibe” y “El Lobo”). Las variables fueron previamente transformadas mediante la transformación logarítmica o exponencial para cumplir las normas de homocedasticidad y normalidad de los datos. Para separar grupos cuando estos fueron superiores a dos se utilizó el test post-hoc de Student-Newman-Keuls (S-N-Z) con un nivel de signifiación P<0.05. La prueba de Student-Newman-Keuls (S-N-K) es una prueba de rango que asignan rangos a medias de grupo y calculan un valor de rango. Estas pruebas post-hoc permiten determinar qué medias entre tratamientos difieren. Tareas: Octubre Nov. Dic. Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio 1. Estudio del estado del arte 2. Selección de parcelas 3. Caracterización morfológica MFR. 4. Plantaciones en campo 5. Transplante plantas a vivero universidad 6. PAR en campo 6. Intercambio gases en campo 7. Eficiencia fotoquímica en campo 8. PAR vivero 9. Intercambio gases en vivero 10. Eficiencia fotoquímica en vivero 11. Características foliares 12. Curvas luz 13. Intercambio gases ciclo sequía 14. Eficiencia fotoquímica ciclo sequía Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 27 5. RESULTADOS 5.1. Ensayo en vivero en condiciones controladas 5.1.1. Evolución de la radiación y riego - Humedad del sustrato El régimen de riego aplicado a las plantas fue el siguiente: las plantas de las eras al sol se regaron cada 4 días y las de media sombra y sombra profunda cada 6 días. En la Figura 5.1. se puede observar la evolución de la humedad desde el primer día de riego (humedad a capacidad de campo) hasta el día anterior al siguiente turno de riego. Los porcentajes de humedad el día anterior al riego (al cuarto día para las eras de sol y al sexto para las eras de media sombra y sombra profunda) fueron similares (P>0.05), siendo estos valores, respectivamente, 13,9%±1,9, 14,0%±2,3 y 11,3%±3,1. Figura 5.1. Evolución de la humedad del sustrato desde el día de riego hasta el día anterior al siguiente riego (n=14 alveolos por tratamiento). En las eras de sol, la humedad del sustrato descendió al cuarto día al 61% de la humedad inicial (a capacidad de campo), mientras que la humedad en las otras eras a los cuatro días del riego descendió hasta 72% y 67% para media sombra y sombra profunda, respectivamente. Al sexto día del riego el porcentaje de humedad en relación al valor máximo a capacidad de campo fue de 58% para la era de media sombra y de 48% para la era de sombra profunda. 5 10 15 20 25 30 1 2 3 4 5 6 % Humedad Sol Media sombra Sombra profunda Días después del riego Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 28 - Radiación fotosintéticamente activa (PAR) La Figura 5.2. recoge los valores de PAR tomados el día 16 de junio sobre el dosel formado por las plantas. Estos valores son por tanto, los valores de PAR que llegan a las plantas un día soleado. Como se puede observar la radiación a primera hora de la mañana (6 hora solar) no difirió para los distintos tratamientos, siendo prácticamente igual para los dos tratamientos de sombra. Sin embargo, conforme avanzó el día la radiación en las eras de sol fue significativamente superior que en las eras de sombra profunda, siendo la radiación en las eras de media sombra intermedia. A las 12 del mediodía (hora solar) se alcanzó el punto máximo de radiación, con valores entorno a los 2.000 µmol·m -2 ·s -1 para sol, 1.000 µmol·m - 2 ·s -1 para media sombra y sólo 200 µmol·m -2 ·s -1 para sombra profunda. Como también se observa, los valores de radiación variaron más en las eras de sol, después en las de media sombra y por último, en las eras de sombra profunda, en la que apenas se produjeron oscilaciones. El hecho de que a las 16 horas (hora solar) la radiación en las eras de sombra profunda aumentase se debe a que al encontrarse el sol más bajo se pierde el efecto de la doble malla, que sólo estaba colocada por encima de las plantas y no por los laterales. Esta es la misma razón por lo que la radiación a primeras horas de la mañana se pareció a la de las otras eras. Los resultados de los analisis estadisticos mostraron que hay un claro efecto del tratamiento sobre la radiación global que reciben las plantas (ver Tabla III.1 en Anexos). Hora solar 6 8 10 12 14 16 PAR (mmol·m -2 ·s -1 ) 0 500 1000 1500 2000 2500 Era sol Era media sombra Era sombra profunda Figura 5.2. Radiación fotosintéticamente activa (PAR) a lo largo de un día despejado sobre las plantas en el vivero de la Universidad de Alicante (n=8 medidas por tratamiento) (16 junio 2011). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 29 5.1.2. Respuesta morfológica de las especies a los diferentes niveles de luz - Características foliares En la Figura 5.3. se muestran los valores de las áreas foliares para las distintas especies y tratamientos (sol, media sombra o sombra profunda). Los análisis estadísticos muestran diferencias significativas entre diferentes niveles de iluminación y entre especies (ver Tabla III.2. en Anexos). Las plantas de sol desarrollaron en general áreas foliares más pequeñas que las de sombra y especies como A. granatense, A. unedo o F. ornus mostraron tamaños foliares mayores que especies como Q. faginea, Q. ilex o R. alaternus. En Figura 5.4. se ilustran estas variaciones en una fotografía. Especie A. granatense A. unedo F. ornus Q. faginea Q. ilex R. alaternus Área foliar (cm 2 ) 0 5 10 15 20 25 30 35 Sol Media sombra Sombra profunda Figura 5.3. Área foliar media según el tratamiento de luz para las seis especies de estudio. (n=6 individuos por especie y tratamiento). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 30 Figura 5.4. Imagen de las hojas según tratamiento (de izquierda a derecha: sol, sombra, sombra profunda) y especie (de arriba a abajo: A. unedo, Q. ilex, A. granatense, R. alaternus, Q. faginea, y F. ornus). El peso específico foliar disminuyó significativamente conforme disminuye la luz que le llega a las hojas (Figura 5.5.; Tabla III.2.). A. unedo es una de las especies en la que más varió el peso específico entre las hojas de sol y de sombra profunda. La especie con las hojas en promedio más esclerófilas fue Q. ilex, seguida de A. unedo. Las especies que mostraron los valores más bajos fueron las caducifolias (A. granatense, F. ornus y Q. faginea). El análisis estadístico mostró una interacción entre los niveles de luz y la especie indicando que todas las especies no respondieron de la misma manera, sino que el cambio en algunas especies fue más importante que en otras. Por ejemplo, Q. ilex y Q. faginea mostraron poca variación entre tratamientos de luz, mientras que otras especies, como R. alaternus o A. unedo, mostraron una variación mayor (ver más adelante en el texto la Tabla 5.2. de plasticidad). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 31 Especie A. granatense A. unedo F. ornus Q. faginea Q. ilex R. alaternus Peso específico (g/cm 2 ) 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 Sol Media sombra Sombra profunda Figura 5.5. Peso específico foliar según grado de iluminación y especie (n=6 individuos por tratamiento y especie). 5.1.3. Respuesta fisiológica de las especies a cambios en la radiación. Intercambio de gases y eficiencia fotoquímica Las mediciones de fisiología realizadas en las diferentes especies y tratamientos mostraron un efecto significativo del tratamiento de luz y también diferencias entre las especies analizadas (Tabla III.3. en Anexos). La conductancia de estomas (Gs) fue significativamente inferior en las plantas de sol que en las de media sombra y sombra profunda, que no mostraron diferencias entre ellas (Figura 5.6.; Tabla III.3.). Entre especies también se observaron diferencias estadísticas, mostrando el análisis post-hoc valores más altos para R. alaternus y Q. ilex, comparado con Q. faginea (valores promedio inferiores), mientras que el resto de especies ocuparon una posición intermedia. No se observó interacción significativa entre el factor luz y el factor especie de forma que todas las especies respondieron con el mismo patrón a la disponibilidad lumínica. La tasa fotosintética (A) mostró una respuesta similar (Figura 5.7.), con valores significativamente más altos para sol y media sombra que para sombra profunda (P<0.05 SNK). Entre especies también se observaron diferencias significativas. La interacción entre el factor especie y el factor radiación fue significativa, indicando que las especies respondieron de forma diferente según la luz recibida (P especies x luz =0,004). Así, se puede observar como en especies como R. alaternus o A. unedo se produce un decrecimiento progresivo en la fotosíntesis con la disminución de luz, mientras que para otras especies (como Q. ilex o A. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 38 En condiciones de máxima hidratación En condiciones de estrés hídrico Conductancia estomática (Gs) Gs (mol·m -2 ·s -1 ) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 Conductancia estomática (Gs) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 Fotosíntesis (A) A (µmol·m -2 ·s -1 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Fotosíntesis (A) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Eficiencia de uso de agua (WUEi) WUE (mmol CO 2 /mmol H 2 O) 0 1 2 3 4 5 Eficiencia de uso de agua (WUEi) 0 1 2 3 4 5 Figura 5.11. Variables de intercambio de gases según especie y tratamiento para las plantas en condiciones de máxima hidratación y de estrés hídrico (n=6 individuos por especie y tratamiento). Ag Au Fo Qf Qi Ra Ag Au Fo Qf Qi Ra Ag Au Fo Qf Qi Ra Ag Au Fo Qf Qi Ra Ag Au Fo Qf Qi Ra Ag Au Fo Qf Qi Ra Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 39 La eficiencia fotoquímica (Figura 5.12.) no presentó diferencias significativas entre las dos condiciones (máxima hidrataciónestrés hídrico). A medio día presentó diferencias significativas entre especies, el test post-hoc diferencia la respuesta de Q. faginea de la del resto de especies. En cuanto a la interacción especie-tratamiento, ésta también presentó diferencias significativas, por ejemplo, en el caso de A. unedo y Q. ilex el mayor valor se obtiene para sombra profunda, mientras que el menor valor es para media sombra, para Q. faginea, el valor más alto se corresponde con la media sombra y el más bajo con sol. Fv/Fm (u. rel.) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Figura 5.12. Eficiencia fotoquímica a mediodía para todas las especies según tratamiento en condiciones de estrés hídrico (n=6 individuos por especie y tratamiento). 5.1.6. Plasticidad de las especies a diferentes condiciones de luz La Tabla 5.2. muestra los índices de plasticidad al tratamiento de luz de las diferentes variables analizadas hasta ahora en el presente trabajo, según Valladares et al. (2000). La especie que mostró una mayor plasticidad global fue R. alaternus, con un valor de 0,58±0,07, seguida de Q. ilex y F. ornus, ambas especies con un índice de 0,50. Mientras que las especies A. granatense, A. unedo y Q. faginea mostraron una plasticidad general muy similar (0,42-0,44). Sol Media sombra Sombra profunda A. granatense A. unedo F. ornus Q. fainea Q. ilex R. alaternus Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 40 Tabla 5.2. Valor de plasticidad de las variables estudiadas según el índice de Valladares et al. (2000). Variable A. granatense A. unedo F. ornus Q. faginea Q. ilex R. alaternus Área foliar 0,41 0,41 0,34 0,57 0,36 0,55 LMA 0,36 0,43 0,36 0,25 0,23 0,39 Gs 0,42 0,26 0,34 0,09 0,36 0,66 A 0,84 0,60 0,66 0,79 0,92 0,98 WUEi 0,83 0,66 0,68 0,69 0,90 0,84 Fv/Fm mediodía 0,11 0,14 0,18 0,26 0,10 0,12 Rd 0,40 0,49 0,66 0,52 0,68 0,57 A max 0,37 0,34 0,59 0,36 0,39 0,55 LSE 0,28 0,31 0,55 0,30 0,46 0,47 LCP 0,19 0,56 0,65 0,56 0,62 0,65 Plasticidad promedio 0,42 ±0,08 0,42 ±0,05 0,50 ±0,06 0,44 ±0,07 0,50 ±0,09 0,58 ±0,07 Por variables analizadas, las especies que mayor plasticidad al área foliar mostraron fueron Q. faginea y R. alaternus, y las que menor plasticidad F. ornus y Q. ilex. En cuanto al peso específico foliar (LMA), la especie que mostró mayor plasticidad fue A. unedo y las que menos Q. ilex y Q. faginea. Atendiendo a las variables relacionadas con el intercambio de gases, R. alaternus presentó una plasticidad alta de conductancia estomática (Gs), siendo para Q. faginea extremadamente baja. Para la fotosíntesis (A) la plasticidad fue alta para todas las especies, con un valor cercano a 1 para R. alaternus. Algo parecido ocurre con la eficiencia instantánea de uso del agua (WUEi) para la que todas las especies tuvieron también valores altos de plasticidad. En cuanto a la plasticidad a las variables de las curvas de luz A. granatense presentó una plasticidad baja para todas las variables, siendo el caso contrario el de F. ornus y R. alaternus. Es destacable señalar la poca plasticidad mostrada por las especies a la eficiencia fotoquímica al mediodía. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 41 5.2. Ensayo en parcelas experimentales 5.2.1. Respuesta fisiológica de las especies a cambios en la radiación. Intercambio de gases y eficiencia fotoquímica. Conductancia estomática La conductancia estomática osciló entre 0,05 y 0,25 mol·m -2 ·s -1 para todas las especies y tratamientos (Figura 5.13.). Los análisis estadísticos mostraron diferencias significativas entre los diferentes tratamientos de luz, las especies y el sitio (Tabla III.6. en Anexos). En cuanto a las diferencias entre especies, F. ornus presentó valores mayores, mientras que los valores más bajos los presentó Q. faginea, el resto de especies presentaron valores intermedios. Además, el análisis post-hoc separó significativamente las parcelas de alta densidad (AD), de las de media (MD) y baja densidad (BD), con valores inferiores en las de AD (0,076±0,012 mol·m -2 ·s -1 ), seguidas por las de MD (0,097±0,016 mol·m -2 ·s -1 ) y con valores más altos en las de BD (0,116±0,016 mol·m -2 ·s -1 ). Entre sitos experimentales, las parcelas de “El Mojón” presentaron valores más altos que las parcelas de los otros dos sitios, que no mostraron diferencias significativas entre ellos, lo que sería indicativo de una mayor disponibilidad hídrica en el primer sitio. Se observó una interacción significativa entre especie y tratamiento lo que indicaría que las especies no respondieron igual a los diferentes tratamientos de luz. Se observaron dos grupos, por un lado las tres especies Q. faginea, Q. ilex y R. alaternus, con valores menores y con leves diferencias entre tratamientos, y por otro, A. granatense, F. ornus y A. unedo, con valores promedio mayores y diferencias entre los diferentes niveles de luz (Figura 5.13.; Tabla III.6.). A. granatense mostró valores similares en AD y en MD, mientras que en BD mostró valores mayores; Arbutus unedo mostró valores menores en MD que en AD; Fraxinus ornus no presentó grandes diferencias entre AD y MD, mostrando menores valores en BD. También se observó una interacción significativa entre especie y sitio, indicando que las especies respondieron de forma diferente según las condiciones de cada sitio (Tabla III.6.). En general las condiciones del sitio están relacionadas con la calidad del suelo de cada zona, la precipitación recibida y la orientación, lo que condiciona la disponibilidad hídrica para las plantas. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 42 Especie-Tratamiento Ag-AD Ag-MD Ag-BD Au-AD Au-MD Au-BD Fo-AD Fo-MD Fo-BD Qf-AD Qf-MD Qf-BD Qi-AD Qi-MD Qi-BD Ra-AD Ra-MD Ra-BD Gs (mol·m -2 ·s -1 ) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Figura 5.13. Conductancia estomática de las diferentes especies y tratamiento de luz en las parcelas experimentales situadas en La Hunde (Ayora) (n=6 individuos por especie y tratamiento). Fotosíntesis Los resultados de la tasa de fotosíntesis fueron similares a los de la conductancia estomática, aunque presentaron algunos matices importantes de destacar (Figura 5.14). Se observó, como en la variable anterior, un efecto significativo del sitio, el tratamiento y la especie. En este caso el análisis post-hoc separó las parcelas de “El Mojón”, con valores mayores, del resto de parcelas (Tabla III.6.). Lo mismo ocurrió entre los diferentes niveles de luz, presentando las parcelas de AD valores menores que las parcelas de MD y BD, que fueron similares entre ellas. En este caso, la interacción entre tratamiento y especie no fue significativa, es decir, todas las especies respondieron de forma similar a la disponibilidad de luz, reduciendo la tasa fotosintética a medida que aumentaba la densidad de la cubierta arbórea (menor cantidad de luz recibida en el sotobosque). No obstante, sí hubo interacción especie-sitio, lo que indica que las especies no respondieron de la misma manera a las condiciones generadas en las parcelas de los tres sitios. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 43 Especie-Tratamiento Ag-AD Ag-MD Ag-BD Au-AD Au-MD Au-BD Fo-AD Fo-MD Fo-BD Qf-AD Qf-MD Qf-BD Qi-AD Qi-MD Qi-BD Ra-AD Ra-MD Ra-BD A (µ µ µ µmol·m -2 ·s -1 ) 0 2 4 6 8 10 12 Figura 5.14. Tasa de fotosíntesis según especies y tratamiento de luz en las parcelas experimentales situadas en La Hunde (Ayora) (n=6 individuos por especie y tratamiento). Eficiencia instantánea en el uso de agua (WUEi) En el caso de la eficiencia instantánea en el uso de agua, los análisis estadísticos únicamente mostraron diferencias significativas entre especies (Figura 5.15.; Tabla III.6.). El análisis post-hoc generó dos grupos de plantas, las que tuvieron globalmente una alta WUEi (A. unedo, F. ornus y A. granatense) y las que tuvieron una baja WUEi (Q. faginea, Q. ilex y R. alaternus). Dentro del primer grupo A. granatense es la especie que presenta una mayor eficiencia de uso de agua (3,90±0,13 µmol CO 2 /mmol H 2 O), siendo A. unedo la que menos (2,97±0,35 µmol CO 2 /mmol H 2 O). Para el segundo grupo, R. alaternus es la especie con mayor eficiencia de uso de agua (1,93±0,25 µmol CO 2 /mmol H 2 O) y Q. faginea (1,32±0,28 µmol CO 2 /mmol H 2 O) la que menos. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 44 Especie-Tratamiento Ag-AD Ag-MD Ag-BD Au-AD Au-MD Au-BD Fo-AD Fo-MD Fo-BD Qf-AD Qf-MD Qf-BD Qi-AD Qi-MD Qi-BD Ra-AD Ra-MD Ra-BD WUE (µ µ µ µmol CO 2 /mmol H 2 O) 0 1 2 3 4 5 Figura 5.15. Eficiencia instantánea de uso de agua (WUEi) para las parcelas experimentales situadas en La Hunde (Ayora) (n=6 individuos por especie y tratamiento). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 45 6. DISCUSIÓN 6.1. Respuestas funcionales a las diferentes disponibilidades lumínicas en condiciones controladas de vivero 6.1.1 Morfología foliar Los resultados mostraron que la disponibilidad de luz modificó las características morfológicas de las hojas en todas las especies. Se observaron cambios en el tamaño de las hojas como respuesta a la luz, aumentando el tamaño de las hojas a medida que la luz fue disminuyendo (ver Figura 5.4.). El peso específico foliar también cambió en función de la luz recibida. Esta variable fue mayor en las hojas desarrolladas a pleno sol y menor en las desarrolladas en sombra profunda. El peso específico está relacionado con la esclerofilia, por lo tanto las plantas de sol desarrollaron hojas más esclerófilas que las de sombra. Incrementar el área foliar y decrecer el grado de esclerofilia es una respuesta de las plantas a ambientes con poca disponibilidad lumínica y que favorece la captación de luz para fotosíntesis, por un lado, porque se aumenta la superficie de intercepción y por otro, porque se minimiza las barreras para que la luz llegue al cloroplasto (Lambers et al., 2008). En ambientes mediterráneos, con fuertes limitaciones hídricas y ambiente desecante durante un largo período del año, las plantas suelen desarrollar hojas pequeñas y esclerófilas que minimizan las pérdidas de agua (Valladares et al., 2004). Las hojas grandes suelen presentar menor eficiencia en la regulación de las pérdidas de agua y cuando las condiciones son secas pueden verse más perjudicadas. Este fenómeno se ha denominado “sombra seca” (Valladares, 2001). En este sentido, atendiendo a las dos variables morfológicas estudiadas los resultados mostraron dos grupos de plantas: las que presentan hojas en general pequeñas como R. alaternus, Q. ilex y Q. faginea; y las que presentan un peso específico alto como R. alaternus, Q. ilex y A. unedo. En este caso, R. alaternus o Q. ilex serían las especies que presentarían las características más adecuadas para ambientes mediterráneos como son hojas de pequeño tamaño y esclerófilas. Los cambios en la morfología foliar observados en cada especie están relacionados con la capacidad de modificar la estructura para adaptarse a un ambiente concreto: la plasticidad fenotípica (Pigliucci, 2001). La plasticidad es un rasgo funcional que presentan las especies y se ha considerado que una elevada plasticidad será beneficiosa ya que aumenta la adaptación de esa especie al ambiente donde se desarrolla. En relación con las características Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 46 morfológicas de las hojas, se observó que todas las especies presentaron un cierto grado de plasticidad tanto en el área foliar como en el peso específico foliar. Globalmente, las especies que presentaron mayor plasticidad para los factores morfológicos fueron R. alaternus, A. granatense y A. unedo, mientras que la especie que presentó menor plasticidad fue Q. ilex. 6.1.2. Intercambio de gases y ciclo de sequía Los resultados del análisis de intercambio de gases mostraron diferencias significativas entre las especies y el tratamiento de luz aplicado. En general, se observó que las plantas en condiciones de sol directo tuvieron un comportamiento más conservador de agua, con tasas de conductancia estomática menores que las plantas de sombra profunda. Las especies que mostraron valores más elevados fueron R. alaternus y Q. ilex, mientras que Q. faginea mostró los valores más bajos y el resto de especies valores intermedios. Se observaron resultados similares para la tasa fotosintética y en este caso se observó un efecto claro de la luz recibida. Las plantas en sombra profunda mostraron menores tasas fotosintéticas que las de media sombra o sol directo que tuvieron los mismos valores promedio. Esto fue consecuencia de los bajos valores de PAR que recibían las plantas de este tratamiento. Como se verá más adelante (6.1.3. Curvas de luz), las plantas de sombra profunda no tuvieron suficiente luz como para saturar sus fotosistemas. Como consecuencia de una mayor regulación de las pérdidas de agua por transpiración y unas tasas de fotosíntesis altas, las plantas de sol mostraron la mayor eficiencia en el uso del agua (WUEi). Se observó una cierta tendencia de las especies de hojas más grandes y caducifolias (A. granatense y F. ornus) a que presentasen mayor WUEi que las de hojas más pequeñas como R. alaternus, Q. ilex o Q. faginea. El ciclo de sequía produjo principalmente una regulación estomática en las diversas especies, que redujeron los valores de conductancia estomática. Esto se observó sobretodo en las plantas de sombra profunda que redujeron drásticamente los valores, como por ejemplo R. alaternus, que pasó de tener valores sobre 0,25 µmol·m -2 ·s -1 a valores inferiores a 0,07 µmol·m -2 ·s -1 . El ciclo de sequía también produjo una disminución de la tasa fotosintética en todas las especies. Los análisis estadísticos pusieron de manifiesto una interacción significativa entre el factor Tiempo x Especie indicando que todas las especies no respondieron de la misma forma a la sequía. Así, se observan especies que fueron más sensibles, como R. alaternus y A. unedo, y especies que fueron poco sensibles a la sequía, como A. granatense y F. ornus. Estos resultados reflejan posiblemente un consumo de agua Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 47 mayor en las dos primeras durante el periodo de sequía mientras que las dos segundas mantuvieron unas tasas más moderadas de pérdida de agua. Al comparar los resultados del primer día y del séptimo día, el decrecimiento en los valores de Gs es mucho mayor en sombra profunda, consecuencia de que la baja radiación promueve un menor estrés en las plantas y un mayor consumo de agua (menor WUEi como se ha comentado anteriormente). Las plantas en este caso consumen más agua lo que hace que en un período de sequía agoten antes las reservas hídricas del suelo. 6.1.3. Curvas de luz Las curvas de luz (Figura 5.10.) nos dan información sobre la respuesta del sistema fotosintético a la luz. Las plantas de sombra profunda reciben menos radiación (Figura 5.2.) que en el resto de tratamientos y, por lo tanto, deben adaptar su sistema fotosintético a estas condiciones. En las curvas de luz se obtuvieron valores de fotosíntesis máxima, A max , por debajo de los valores obtenidos por otros autores (Gulías et al., 2002), con A max entre 26 y 38 µmol·m -2 ·s -1 para especies como R. alaternus y Q. ilex (ver Tabla 5.1.). El punto de saturación lumínica (LSE) también fue notablemente bajo comparándolo con el obtenido por otros autores en diferentes especies mediterráneas. Por ejemplo, Filippou et al. (2007) midieron valores de punto de saturación lumínica en hojas de Olea europea alrededor de 1.682 µmol CO 2 ·m -2 ·s -1 . Los resultados del presente trabajo se aproximaron más a los valores determinados por Gómez-Aparicio (2006) en diferentes especies del monte mediterráneo con una intensidad lumínica media de 1513±69 µmol·m -2 ·s -1 , en Acer granatense, Quercus pirenaica, Quercus ilex y Pinus nigra se obtuvieron valores de LSE de 249±22, 304±16, ±234±60 y 320±40 µmol CO 2 ·m -2 ·s -1 , respectivamente. Los resultados mostraron que el punto de saturación de las plantas de sombra profunda se alcanzó para un PAR parecido al de las plantas de sol. Esto hace que estas plantas no estén funcionando a máximo rendimiento puesto que no alcanza ese valor de fotosíntesis máxima. Esto se puede deber a una falta de aclimatación de las plantas al entorno pero principalmente a que la máxima radiación recibida nunca será suficientemente alta como para saturar el sistema fotosintético, como ocurre en las plantas de media sombra que recibían suficiente radiación. Quizás tres meses (período que discurrió entre que son transplantadas en el vivero de la universidad y que se toman las medidas para las curvas de luz) no sea un margen de tiempo suficiente que permita a las plantas aclimatarse a diferentes condiciones de luz. Teniendo en cuenta este hecho se podría llegar a la conclusión, según los datos obtenidos en este trabajo, de que plantas que van a ser plantadas en campo en condiciones de baja radiación sean cultivadas en vivero en las mismas Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 54 las especies. Para ambientes luminosos y con baja disponibilidad de agua, especies como R. alaternus, Q. ilex o Q. faginea serían adecuados por sus características foliares (hojas pequeñas), elevada plasticidad morfológica y fisiológica a la disponibilidad de luz, consumos de agua moderados que permitirían soportar bien los períodos entre precipitaciones. En ambientes con menos luz y condiciones de mayor humedad o disponibilidad hídrica constante, A. unedo, A. granatense o F. ornus serían más adecuados por su mayor eficiencia en el uso de agua y por las características mostradas en las curvas de luz con un punto de compensación lumínica inferior a las otra especies. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 55 Anexos Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 56 ANEXO I. Descripción de especies (según Ginés López, 2007) - Carrasca (Quercus ilex ssp ballota L.) La encina es un árbol o arbusto de copa amplia y redondeada que puede alcanzar hasta 27 m de altura, aunque raramente sobrepasa los 15 ó 20 metros. Las hojas tienen una forma que varía desde redondeada hasta lanceolada, terminación roma o aguzada y el borde entero o provisto de un número variable de dientes; son gruesas, correosas, de color verde intenso por el haz y cubiertas de un fieltro blanquecino o grisáceo de pelos por el envés. Florece por marzo, abril o mayo, incluso en junio; madura y disemina sus frutos de octubre a noviembre, a veces en diciembre. Se cría en los bosques esclerófilos mediterráneos, en todo tipo de sustratos, tanto en zonas costeras de clima suave como en las interiores de clima extremado y continental, desde el nivel del mar hasta unos 1400 metros. Se trata de una especie adaptada a soportar fuertes sequías estivales y los climas duros continentales. - Quejigo (Quercus faginea Lam.) El quejigo es un árbol de tamaño medio, que no suele pasar de los 20 metros de altura, y muchas veces se le ve reducido al porte arbustivo. Tiene una copa redondeada, ovoide o alargada, más o menos regular, con follaje no muy denso. Las hojas son simples, alternas, con estípulas largas y estrechas. Son hojas semicaducas (marcescentes). La lámina es correosa, con el borde recorrido por dientes o lóbulos poco profundos, casi triangulares, a veces muy rígidos y casi punzantes. Su forma es elíptica, ovada, obovada o más o menos alargada. Por el haz son verdes y por el envés presentan un color ceniciento o verde pálido. Florece por marzo, abril o mayo, casi siempre antes que la encina; las bellotas maduran y se diseminan por septiembre u octubre. Se cría formando bosques en las zonas de clima submediterráneo o mediterráneo continental no muy extremado, en todo tipo de sustratos, tanto en los pobres como en los ricos en cal. Crece entre los 500 y los 1500 metros de altitud. Requiere unas condiciones parecidas a las de la encina, aunque necesita suelos algo más frescos y profundos; se asocia con frecuencia con encinas, melojos, alcornoques, otros quejigos (Q. canariensis) y robles (Q. pubescens). Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 57 - Aladierno (Rhamnus alaternus L.) El aladierno o sanguino es un arbusto o pequeño arbolillo de 1-5 metros de altura, verde todo el año, de corteza grisácea, que en las ramillas jóvenes se tiñe a veces de rojo. Su forma es tremendamente variable. Sus hojas siempre son alternas, lampiñas, muy coriáceas y lustrosas, de color más pálido en el envés, pero de tamaño y forma muy variable. Generalmente dentadas. Florece a finales del invierno o en primavera, los frutos maduran al final del verano o en otoño. Se cría en todo tipo de terrenos, calizos o silíceos, formando parte de los matorrales altos desarrollados en ambientes de encinares, alcornocales y otros bosques esclerófilos. Es una especie poco exigente, aguanta bien los terrenos pedregosos e incluso puede vivir en las grietas de las rocas. - Fresno de flor (Fraxinus ornus L.) El fresno de flor es un árbol de copa amplia y corteza lisa, grisácea, que puede alcanzar una altura de 20 metros, aunque habitualmente no suele pasar de 10 m. Las hojas caen en invierno, están formadas por 5-9 hojuelas de borde finamente serrado y contorno entre ovado y lanceolado, se unen a un eje común por medio de un corto peciolulo, de forma que emparejan todas menos una, situada en la terminación del eje. Florecen en primavera, por abril, mayo o junio, y madura los frutos también al final del verano o en otoño. Se cría en las umbrías de las montañas de clima suave y no muy seco en verano, de 200 a 1500 metros de altitud. Prefiere los terrenos calizos y los suelos frescos, por lo que se sitúa con frecuencia en los barrancos. También crece en los sotos de los ríos. - Arce (Acer opalus ssp. granatense (Boss.) Font Quer & Rothm (En este trabajo se nombrará como A. granatense Boiss.) Arbusto o arbolillo poco elevado, de hasta unos 7 metros de altura, de hojas caducas y ramas abiertas. Hojas de color verde algo lustroso por el haz y mates, con color más pálido, por el envés y vellosas por este lado cuando adultas. Son hojas palmeadas, con cinco lóbulos profundos, de borde irregularmente dentado o serrado. Florece en marzo y abril, al tiempo que echa las hojas o un poco antes, los frutos maduran en otoño. Se cría salpicado en los bosques, cantiles rocosos y roquedos algo umbrosos, principalmente en terrenos calizos, sin formar generalmente masas densas. Se trata de un endemismo del norte de África, isla de Mallorca y mitad meridional de la Península Ibérica. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 58 - Madroño (Arbutus unedo L.) El madroño es un arbusto o arbolillo que puede llegar a medir hasta 8-10 metros de altura, aunque habitualmente no supera los 3-5 metros. Se mantiene verde todo el año, y tiene hojas simples, en disposición alterna, en forma de hierro o lanza, con el margen finamente aserrado o casi entero, de color verde intenso y algo lustrosas por el haz. El madroño florece en el otoño o principios del invierno, al tiempo que maduran los frutos del año anterior. Se cría en encinares, alcornocales, y en los matorrales que resultan de su degradación, sobre todo tipo de terrenos, calcáreos o silíceos, y asciende en las montañas del sur hasta los 1200 metros de altitud. Prefiere suelos algo frescos y profundos y requiere un clima suave, sin fuertes heladas. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 59 ANEXO II. Ventanas de calidad En las figuras que aparecen a continuación (Figura II.1. y Figura II.2.) aparecen las ventanas de calidad obtenidas a partir de datos de altura y diámetro de cada una de las especies. Los datos empleados provienen, por un lado, de la caracterización morfológica llevada a cabo con los individuos empleados en la plantación realizada para el desarrollo del presente trabajo. Por otro lado, también se han utilizado datos proporcionados por el CEAM de plantaciones realizadas en 1992 y 1993 (en las ventanas de calidad se especifica el año y el vivero de procedencia de la planta). Por último, se han empleado datos proporcionados por la Universidad Politécnica de Valencia (Del Campo y Segura, 2009). Estas ventanas de calidad nos permiten comparar los atributos morfológicos de las especies empleadas en el presente trabajo con los de otras plantas empleadas en reforestaciones anteriores. Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 60 Figura II.1. Ventanas de calidad para la altura (H) y el diámetro del cuello de raíz (DCR). 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 H (cm) DCR (mm) Ventana Calidad H-DCR (A. granatense) UPV Plantaciones 2011 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 H (cm) DCR (mm) Ventana Calidad H-DCR (A. unedo) UPV Plantaciones 2011 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 H (cm) DCR (mm) Ventana Calidad H-DCR (F. ornus) UPV Plantaciones 2011 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 H (cm) DCR (mm) Ventana Calidad H-DCR (R. alaternus) Plantaciones 2011 CEAM 93 (Todoli) 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 H (cm) DCR (mm) Ventana Calidad H-DCR (Q. faginea) UPV Plantaciones 2011 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 H (cm) DCR (mm) Ventana Calidad H-DCR (Q. ilex) UPV Plantaciones 2011 CEAM 92 (La Hunde) CEAM 93 (Todoli) Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 61 Figura II.2. Ventanas de calidad para peso seco aéreo (PSA) y el peso seco radical (PSR). 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 PSA (g) PSR (g) Ventana Calidad PSA-PSR (A. granatense) UPV Plantaciones 2011 0 2 4 6 8 10 12 14 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 PSA (g) PSR (g) Ventana Calidad PSA-PSR (A. unedo) UPV Plantaciones 2011 CEAM 93 (Todoli) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 PSA (g) PSR (g) Ventana Calidad PSA-PSR (F. ornus) UPV Plantaciones 2011 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 PSA (g) PSR (g) Ventana Calidad PSA-PSR (R. alaternus) Plantaciones 2011 CEAM 93 (Todoli) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 PSA (g) PSR (g) Ventana Calidad PSA-PSR (Q. faginea) UPV Plantaciones 2011 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 PSA (g) PSR (g) Ventana Calidad PSA-PSR (Q. ilex) UPV Plantaciones 2011 CEAM 92 (La Hunde) CEAM 93 (Todoli) Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 62 ANEXO III. Tablas de resultados estadísticos Tabla III.1. Resultados del ANOVA de la comparación de los tratamientos de luz en vivero (n=8 mediciones por tratamiento). Tratamiento Post-hoc (S-N-K con P<0.05) PAR 0.001 Sol>ms>sp Tabla III.2. Resultados del ANOVA para el área foliar media y el peso específico según especie y distintos niveles de luz (n=6 individuos por especie y tratamiento). Tratamiento Especie Tratamiento x especie Post-hoc (S-N-K con P<0.05) Area foliar 0,000 0,000 0,575 Sol<ms<sp Ra<Qf<Qi<Ag=Au<Fo Peso específico 0,000 0,000 0,010 Sol>ms>sp Ag<Qf=Fo<Fo=Ra<Au<Qi Tabla III.3. Resultados del ANOVA de intercambio de gases y eficiencia fotoquímica en condiciones de máxima hidratación según especie y tratamiento de luz (n=6 individuos por especie y tratamiento). Especie Tratamiento Sp x Trat. Post-hoc (SNK con P<0.05) Gs 0,001 0,001 0,247 Ra=Qi=Au=Fo=Ag>Au=Fo=Ag=Qf Sol<ms, sp A 0,007 0,000 0,004 Qf, Au,Fo,Ag,Ra/Au,Fo, Ag,Ra,Qi Sol>ms/sp E 0,005 0,031 0,679 Ag=Qf=Fo=Au=Qi<Qi=Ra Sol<ms, sp WUEi 0,009 0,000 0,672 Ra= Qf=Au=Qi=Fo<Au=Qi=Fo=Ag Sol>ms>sp F v /F m alba 0,742 0,007 0,195 No grupos especie. Sol=ms<ms=sp F v /F m mediodía 0,121 0,000 0,027 Sol<ms<sp Phi PSII 0,000 0,000 0,194 Qf/Au,Ag,Fo, Ra/Fo,Ra,Qi Sol/ms/sp * [Sp.= Especie; Trat.=Tratamiento] Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 63 Tabla III.4. Resultados del ANOVA para las diferentes variables de las curvas de luz en función del factor luz y del factor especie. (n=3 individuos por especie y tratamiento). Especie Tratamiento Sp. x Trat. Post-hoc (SNK con P<0.05) Rd 0,006 0,001 0,343 Sol>ms=sp Qi=Qf=Au>Qf=Au=Fo=Ra=Ag A max 0,003 0,179 0,145 Fo=Au=Qf=Ag=Ra<Ag=Ra=Qi LCP 0,187 0,575 0,997 --- LSE 0,000 0,080 0,413 Au=Fo=Ag<Fo=Ag=Qf=Ra<Qf=Ra=Qi * [Sp.= Especie; Trat.=Tratamiento] Tabla III.5. Resultados del ANOVA de intercambio de gases y eficiencia fotoquímica después del ciclo de sequía según especie y tratamiento de luz (n=6 individuos por especie y tratamiento). Trat. Tiempo Especie Trat. x tiempo Trat. x especie Tiempo x sp. Trat. x tiempo x sp Post-hoc (SNK a P<0.05 Gs 0,013 0,010 0,000 0,014 0,187 0,055 0,565 Sol=sp<sp=ms Ag=Au=Fo=Qf=Qi<Qi=Ra A 0,000 0,019 0,000 0,513 0,000 0,879 0,639 Sol=ms>sp Qf=Au=Fo=Ag<Fo=Ag=Ra=Qi E 0,010 0,010 0,000 0,006 0,090 0,069 0,494 Sol=sp<ms Au=Ag=Fo=Qf=Qi<Qi=Ra WUEi 0,000 0,000 0,000 0,001 0,160 0,723 0,931 Sol>ms>sp Qf=Ra<Au=Fo=Qi=Ag F v /F m alba 0,000 0,260 0,185 0,999 0,016 0,784 0,686 Sol<ms<sp F v /F m mediodía 0,000 0,629 0,001 0,962 0,001 0,798 0,940 Sol<ms<sp Qf<Fo=Ra=Ag=Au=Qi Phi PSII 0,000 0,509 0,000 0,505 0,182 0,817 0,632 Sol<ms<sp Qf<Au=Ag=Fo=Ra<Ra=Qi * [Sp.= Especie; Trat.=Tratamiento] Cristina Gandía Navalón Trabajo Fin de Máster 70 Valladares, F. (Ed.). 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