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1. Introducción
El Eucalyptus globulus Labill actualmente está presente en más de 90 países, la mayoría en zonas tropicales y subtropicales: Nueva Zelanda, Chile, Argentina, Brasil, Uruguay, Sudáfrica, la Península Ibérica y Estados Unidos (ENCE, 2009). Existen aproximadamente 5 millones de hectáreas que corresponden a E. globulus Labill (Soto, 2011).
En Ecuador el 34,7 % de la superficie nacional está cubierta por bosques, el 98,5% son bosques naturales, las plantaciones no superan el 1,5 % restante del patrimonio forestal (Grijalva et al., 2012). Durante el período 2007-2010, la madera autorizada para aprovechamiento con el 58,5% que correspondió a plantaciones forestales (Palacios & Quiroz, 2012).
Para el período 2008 - 2009, se autorizó aprovechar 580,2 miles de m3 provenientes de las provincias de Pichincha, Cotopaxi y Chimborazo, la cual ocupa el primer lugar con el 19,43% del volumen total de madera autorizada y aprovechada del país (MAE, 2010).
El eucalipto es una especie de alta capacidad productiva que prospera en terrenos forestales degradados o inutilizados, se desarrolla en condiciones edafoclimáticas diversas (ENCE, 2009). En la región sierra, es priorizada para la reforestación con fines comerciales debido a su adaptabilidad, rápido crecimiento y rentabilidad (MAGAP. 2015). La inadecuada aplicación de técnicas al establecimiento y manejo influye en el incremento medio anual con valores de 10 a 12 m3 ha-1 año-1 el nivel más bajo del crecimiento proyectado, en contraste con los 32 m3 ha-1 año-1, aplicando el manejo en plantaciones de la provincia de Osorno-Chile (Geldres & Schlatter, 2004).
El limitado crecimiento y calidad de los árboles de eucalipto a nivel de sitio y micrositio en el sector de Tunshi, en condiciones adversas, y la ausencia de labores silviculturales, motivó evaluar su crecimiento y productividad, para disponer de su categorización como áreas de protección o producción. Este hecho se justifica por aspectos: tamaño de la propiedad, cuidados silviculturales inexistentes (Diaz Balteiro et al., 2008). En este contexto es fundamental ejecutar la administración, el manejo del bosque, a fin de obtener una óptima y continua productividad del sitio, con las condiciones tecnológicas y socio-económicas prevalecientes (Hernández J. , 2014).
A partir del inventario del bosque plantado, se levantó la información considerando los parámetros edafoclimáticos y dasométricos de la especie (Nájera & Hernández, 2008). El objetivo del presente estudio fue tipificar los suelos y evaluar la productividad de cada rodal. Se comprobó asociaciones significativas entre el volumen total árbol-1 frente a ciertos parámetros del sitio. Con ello se dispone de instrumentos prácticos en la aplicación de técnicas silvícolas, para mejorar su productividad, lo que influye en la rentabilidad final (Sharma et al., 2001).
2. Materiales y Métodos
2.1 Área de estudio
La presente investigación se realizó en la plantación de E. globulus Labill de 35 años de edad, ubicada en la Estación Experimental Tunshi de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Tunshi Grande, parroquia Licto, al suroeste del cantón Riobamba, provincia de Chimborazo-Ecuador, a 12 km de la ciudad capital. Geográficamente la masa forestal se inserta dentro de los puntos de referencia: UTM Zona 17S Datum WGS 84 X1 = 763609; Y1 = 9806880, X2 = 764973; Y2 = 9806791, X3 = 764973; Y3 = 9805248 y X4 = 763606; Y4 = 9805251. Se encuentra ubicada a una altitud que va desde 2755 - 2929 msnm. La precipitación anual es 635,4 mm, la temperatura media es de 14,4°C y hay una humedad relativa media de 85 %. Datos de la Estación Guaslan; serie 1990-2012; MAGAP. La plantación tiene una superficie neta de 37,62 ha, un área sin vegetación de 1,38 has dando un total de 39,00 ha y se categoriza dentro de la formación: Matorral Húmedo Montano de los Andes del Norte y Centro (Sierra et al., 1999).
El área de plantación presentó las siguientes características fisiográficas (Tabla 1).
No pedregosos = < 5 %; Moderadamente pedregoso 5-20 %; Drenaje moderadamente lento = 0,51 - 2,00 cm hr-1; Drenaje moderado = 2,00 - 6,30 cm hr-1
2.2 Métodos
Los muestreos de los componentes: edáfico y arbóreo tuvieon lugar en el último semestre del 2014.
2.3 Características edáficas
En el levantamiento de las propiedades edáficas, se aplicó el muestreo estratificado con la excavación de 3 calicatas (1 m largo x 1 m ancho y 1 m de profundidad) por rodal, con el objeto de recopilar una muestra de suelo profundidad-1, entre 0-30 y de 30-100 cm, además se identificó la profundidad efectiva del suelo (m) al comprobarlo con una cinta métrica. La cobertura herbácea (%), se determinó con el método del cuadrante (1m2) con tres repeticiones, ubicadas en sus cuatro puntos cardinales, identificando las especies existentes; se estimó el área ocupada y a la vez el grado de erosión por apreciación (Kaplán et al., 2011).
La caracterización física y química de los suelos: color en seco y en húmedo (Munsell) , textura (hidrómetro), estructura (estabilidad de los agregados) , la densidad aparente en g cm3 -1 (cilindro graduado), % materia orgánica (ignición), potencial de hidrógeno (potenciométrico), el nitrógeno (NH4; mg L-1), fósforo (P; mg L-1), potasio (K; Meq 100g-1), con solución extractora de Olsen, la capacidad de intercambio catiónico en Meq 100g-1 (Bouyoucos modificado y materia orgánica), realizados en el laboratorio de suelos de la Facultad de Recursos Naturales-ESPOCH y el boro ppm (curcumina) en el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP, 2014).
2.4 Cobertura forestal
Se instalaron parcelas circulares con un radio de 12,62 m y separadas entre ellas a 75 y 100 m, con el diseño de muestreo sistemático no alineado (FAO, 2011); al considerar la topografía y exposición de cada rodal, se aplicó una intensidad de muestreo del 5-6 % ha-1.
En las parcelas se observaron los árboles: brinzales, latizales y se contaron los árboles fustales (Ø > a 10 cm), se midió su diámetro (forcípula Haglof Mantax) y altura total (HT; m) con el clinómetro Suunto PM-5/1520PC. El cálculo del área basal con la fórmula (Ecuador forestal, 2010)
Donde: AB = área basal; D = DAP[Diámetro a la altura del pecho (1.30 m)], 𝝅 = 3.1416 (constante)
La ecuación utilizada de volumen total del árbol en pie (Ecuador forestal, 2010).
Donde: V = volumen total del árbol (m3), DAP = Diámetro del árbol a la altura del pecho (m); h = Altura comercial o total del árbol (m), ff = factor de forma = 0.7
La densidad de cobertura (D) mediante la ecuación (Alvarado, 2013).
Donde: D = Densidad de cobertura en %, AB = Área basal (m2ha-1), HT = Altura total promedio de los árboles del rodal (m).
2.5 Análisis estadístico
Mediante el cálculo de estimadores estadísticos al procesar los parámetros: físico-químicos del suelo, variables dasométricas. Formación de conglomerados y la prueba de Spearman Roms. En los análisis se utilizó la hoja de cálculo de Excel y los softwares: SPSS Statistics 18 e Infostat.
3. Resultados
3.1 Variables edáficas
En la mayoría de los suelos en estudio, la profundidad efectiva del suelo es delgada (25-50 cm) a excepción del rodal 7 que presentó una profundidad moderada (75-100 cm), con una cobertura herbácea variable desde 31,67-75 % en los rodales 1 y 6 respectivamente. Presenta una erosión moderada en la superficie de los rodales 5, 6 y 7 hasta severa en las áreas de los rodales 1, 2, 3, 4.
A las dos profundidades de 0-30 cm y 30-100 cm se aprecia similar condición textural franca arenosa en los suelos de la mayoría de rodales, a excepción del rodal 4, donde se detectó una textura arena franca con una estructura masiva (tabla 2).
En la Tabla 2, a las profundidades de 0-30 y 30-100 cm, el color en seco y húmedo va desde 10YR 4/2 gris muy oscuro en el suelo del rodal 3 hasta 10YR 6/3 pardo pálido en el caso del rodal 4 en seco y un color 10YR 5/2 pardo grisáceo en los rodales 4 y 5 en húmedo.
La densidad aparente de los suelos a una profundidad de 0-30 cm es de 1,60 g cm3-1 en los rodales 3, 6 a menor en el rodal 4 con 1,52 g cm3-1 y de 30-100 cm el suelo del rodal 2 presentó una mayor densidad con 1,62 g cm3-1 y la menor densidad aparente con 1,53 g cm3-1 corresponde al suelo del rodal 6 (Tabla 2).
A profundidades de 0-30 y 30-100 cm, al determinar las propiedades químicas para el contenido de materia orgánica cuyos valores oscilan entre 1,10 a 2,77 % ubicándose en un nivel bajo (<3 %). La capacidad de intercambio catiónico con un nivel bajo (< 12 Meq 100g-1) (tablas 3 y 4).
Al determinar las propiedades químicas del suelo de 0-30 y 30-100 cm se encontró que el potencial de hidrógeno (pH) fluctúa entre ligeramente alcalino hasta alcalino; los contenidos nutricionales: el nitrógeno bajo (< 30.00 mg L-1); el fósforo alto (> 30,00 mg L-1); el potasio alto (> 0,64 Meq100g-1), para el boro bajo (< 0.90 ppm) (tablas 3 y 4).
Tabla 2 Principales características físicas de 0-30 y de 30-100 cm de profundidad en el área de estudio.
Delgada = 25-50 cm, Ligeramente profundo =50-75 cm; Moderadamente profundo =75-100 cm; 10YR 4/2 (Gris muy oscuro); 10YR 3/2 (Pardo grisáceo muy oscuro); 10YR 5/2 (Pardo grisáceo); 10YR 6/2 (Pardo grisáceo claro); 10YR 3/3 (Pardo oscuro); 10YR 6/1 (Pardo); 10YR 6/3(Pardo pálido); Fa= Franca arenosa; aF=arena franca
Tabla 3 Aplicación de estimadores estadísticos a los parámetros físicos y químicos de 0-30 cm de profundidad.
Codificación utilizada para las tablas 3 y 4. Materia orgánica (MO), Potencial de hidrógeno (pH), Nitrógeno (NH4), Fósforo (F), Potasio (K), Capacidad de intercambio catiónico (CIC) y Boro (B).
3.2 Prácticas empleadas en el establecimiento y manejo de la plantación
No se realizaron fertilización, coronamiento y otras actividades de manejo: raleos, manejo de rebrotes, solo existe un reporte del monitoreo parcial de la plantación para aprovechar los árboles en los perímetros de los rodales 1, 5, 6, y 7. Se identificaron también brinzales y latizales defectuosos como efectos de las intervenciones antrópicas de pobladores del sector.
3.3 Variables dasométricas
El inventario demuestra que la masa arbórea está formada por una sola especie en diferentes etapas de desarrollo: los brinzales y latizales resultantes del efecto de actividades antrópicas.
Diámetro a la altura del pecho (DAP), Altura total (HT), Área basal promedio árbol-1(ABP),
Número de árboles fustales (N), Área basal ha-1 (AB ha-1), Densidad de cobertura (D),
Volumen total promedio árbol-1 (VTPárbol-1).
En estado fustal con un DAP > a 10 cm se contabilizaron 441,13 árboles ha-1; estos tienen un DAP promedio de 23,17 cm, con una altura total de 21,23 m.
Como se muestra en la Tabla 5, la media aritmética del área basal de los siete rodales para el E. globulus Labill es de 0,54 m2 árbol-1, con 441,13 árboles, se estima 22,21 m2 ha-1 de área basal y una densidad de cobertura del 96,47 % de área basal con un volumen total de 472,09 m3 ha-1.
3.4 Agrupamiento de subáreas de manejo para la conservación y aprovechamiento.
Con base en las variables dasométricas; área basal ha-1, la densidad de cobertura en % de los 7 rodales y el Volumen total promedio árbol-1, utilizando el análisis de conglomerados, se construyó un dendrograma que muestra la asociación entre rodales, con dos grupos claramente identificados, el primero conformado por los rodales 1, 2, 3 y 4 y el segundo por los rodales 5, 6 y 7 (Figura 1).
3.5 Análisis de la varianza multivariado
El MANOVA basado en las variables de cada grupo y la prueba de Roy, mostraron diferencias altamente significativas (p<0,0082, Tabla 6).
Este resultado (Tabla 6) nos permite valorar dos estrategias de manejo forestal con base a los estudios dasométricos, una para cada conglomerado (áreas de conservación y aprovechamiento).
3.6 Asociación entre las variables volumen total árbol y del sitio
Al aplicar el método de Spearman Roms entre el volumen total del árbol-1 y las variables independientes: altitud, contenido de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico entre 0-30 cm y para el boro desde 30-100 cm de profundidad, muestra cuatro correlaciones negativas y significativas (p<0,05), en la Tabla 7.
*La correlación es significativa al nivel 0,05 (bilateral)
4. Discusión
4.1 Parámetros físicos del suelo
La profundidad efectiva del suelo en Tunshi es delgada a excepción de un lote que es moderadamente profundo, esta limitante influye en la capacidad de anclaje y tienen mayor susceptibilidad de caer los árboles (Trujillo E. , 2013).
La cobertura herbácea del suelo se sitúa entre abierta y cerrada formada por Stipa ichu, Pennisetum clandestinum, Cortaderia jubata, Baccharis latifolia, esporádicamente Niphidium albopinctattissimum y Dodonea viscosa, plantas tolerantes a una poca profundidad del suelo (Aguirre & Aguirre, 2010). Complementándose con la hojarasca en proceso de descomposición.
El eucalipto requiere un suelo bien drenado para su óptimo desarrollo (Trujillo E., 2013); la investigación revela un drenaje moderadamente lento a moderado con deficiente drenaje; los colores grises indican mal drenaje (Jaramillo, 2002), coincidiendo los resultados en estado seco y húmedo, varían de pardo grisáceo a gris oscuro a nivel superior y subyacente. Requiere suelos de textura franca arcillosa, franca arenosa o arenosa (Trujillo E., 2013); lo cual concuerda con la textura observada en nuestra área de estudio.
Los suelos con estructura masiva tienen normalmente una consistencia más fuerte y compacta en cuanto a ruptura (FAO, 2009); similar a la estructura masiva identificada en los suelos del área en estudio limitando el desarrollo del sistema radicular, que contrasta con las estructuras: bloque subangulares a 18 cm, tipo columnar entre 18 - 50 cm reportada en plantaciones E. globulus Labill, provincia de Pichincha (Ramírez, 2012). La densidad aparente de los suelos de textura franca arenosa, varía: 1,53-1,62 g cm3-1 a excepción del suelo del rodal 3 a nivel superficial de textura arena franca con valores iguales y menores a 1,60 g cm3-1, insertándose en el criterio ideal para el crecimiento radicular (Bravo C. , 2014), valores superiores al 1,39 g cm3-1, reportado en suelos de laderas reforestadas (Hernández et al., 2008).
Comparativamente los valores determinados de contenido de materia orgánica son bajos frente 15,09 % obtenido en suelos de Asturias (Afif et al., 2014) y similares a los reportados para el horizonte superficial, en el E. globulus que entre 1 y 3%; en los suelos más pobres es menor (Díaz Hernández & Sánchez Marañón, 1988-b).
4.2 Parámetros químicos del suelo
Los suelos de la localidad de Tunshi tiene un pH alcalino, influenciado por el nivel de precipitación en la zona (INPOFOS, 1997); resultado que no concuerda con los niveles de acidez valorado a 10 cm de profundidad, en rodales de eucalipto en el SO español (Domingo-Santos et al., 2009).
El contenido de nitrógeno es 54,5 veces menor al valor de 200 mg L-1 reportado en plantaciones de E. globulus en la Cuenca Media del Río Paute (Mejía & Moscoso, 2010); 779,94 veces menor al reporte de 2800 mg L-1 en suelos de Asturias (Afif et al., 2014), el nivel bajo de este elemento, es por la conformación del sistema: brinzales, latizales, fustales y plantas herbáceas que extraen para su crecimiento (Acosta, 2008), al considerar a (Gerding & Grez, 1996), es un elemento móvil y el requerimiento máximo de la especie en su etapa de mayor desarrollo foliar, absorben anualmente, de 30-55 kg de N frente a su aporte de 40 kg ha-1 año-1 (Molinero, 2000).
Los valores de fósforo en los suelos franco arenosos y arena franca de la masa forestal en estudio fueron superiores a los reportados en suelos franco limosos de plantaciones en Cochabamba con valores: 5,6 mg L-1 a nivel del suelo y de 3,5 mg L- 1 en el subsuelo (Flores, 2009). Los contenidos de fósforo son altos, particularidad que no se presenta en otros suelos, sumándose el ciclaje de nutrientes, en la etapa juvenil al requerir de 4-12 kg para el desarrollo de raíces (Gerding & Grez, 1996) frente a su aporte por el desfronde con 1,4 kg ha-1 año-1 (Molinero, 2000).
Flores (2009), al evaluar suelos de plantaciones de eucalipto con textura franco limosa encontró a nivel superficial 0,66 meq 100 L-1 y en subsuelo 0,45 meq 100 L-1 de potasio. Los resultados en el presente estudio muestran una mayor concentración, a medida que aumenta la profundidad del suelo. Sin embargo, una de las limitantes, es la compactación, la cual restringe su crecimiento, al absorber entre 6 y 30 kg año-1 de este elemento, cuyo aporte puede variar según el ciclaje de nutrientes (Gerding & Grez, 1996).
Es bajo el contenido de boro en sitios con suelos de pH alcalino (Bell & Dell, 2008), ocasiona pérdidas en el crecimiento y calidad de E. globulus (MAGAP, 2015) y (Lehto et al., 2010) al ser una de las especies más exigentes en B (Andrade et al., 1995), lo cual coincide con el valor obtenido en el suelo del área de estudio, asociado a suelos arenosos, bajo contenido de materia orgánica, sujetos a déficit hídricos, al requerir de este elemento para su rendimiento constituye una limitante (FAO, 2006).
Los valores de CIC en el área de estudio son bajos, lo cual es una limitante para retener una gran cantidad de cationes de los nutrientes Casanova et al., 2004) en concordancia con los resultados de textura franco arenosa que registra un valor de 3,2 Meq 100g-1 en suelos reforestados con Eucalyptus robusta (Hernández et al., 2008), similar al 4,7 Meq 100g-1 a nivel superficial y menor al valor de 14,9 Meq 100g-1 reportados en suelos de E. grandis en Uruguay (Panario et al., 2007).
4.3 Variables de establecimiento y manejo
La aplicación de un plan de manejo para la plantación de E. globulus Labill; no coincide, con el ordenamiento, protección, conservación, restauración y aprovechamiento a ejecutar (Hernández, 2014); al no realizar un manejo adecuado, los resultados silviculturales son desalentadores como ocurrió en la masa forestal (Nalvarte, 2004).
4.4 Variables dasométricas y estrategias de manejo.
El incremento medio anual estimado en DAP de E. globulus Labill fue 2,55 veces inferior al valor promedio de 1,69 cm año-1 reportado en Biobío-Chile con una precipitación media anual de 1.150 mm a una altitud 320 msnm, con pendiente del terreno de 36,5 % y 9 años de edad (Hubert et al., 2010).
La variable altura total promedio árbol-1 de la plantación en estudio resulto 2,64 veces inferior en relación con los 56 m en un rodal de similar edad (Mejía & Moscoso, 2010). El incremento medio anual estimado menor, en referencia al valor de 1,47 m año-1 sobre un suelo poco apto de entre 13-16 años de edad (Moreno & Igartúa, 2015).
El área basal promedio ha-1 proyectado, reportó un valor de 22,21 m2 ha-1, ligeramente menor frente a 25,2 m2 ha-1 en la región de Biobío (Hubert et al., 2010).
La densidad de cobertura en función del área basal, presentó valores entre 109,96 y 179,72 % lo cual supera al 90 %, e indica aplicar raleo a los rodales 5, 6, y 7 (Alvarado, 2013).
El volumen total promedio árbol-1 del área de investigación es 2,34 veces menor al valor de 2,5 m3 árbol-1 de un rodal de 40 años, cuyo incremento medio anual estimado resultó 1,53 veces menor a los 20,75 m3 ha-1 año-1 en Galicia (García & Ruiz, 2003). Aunque al depender de la calidad de sitio, se han reportado en el Suroeste de España valores de 1,5 a 27 m3 ha-1 año-1 y en Galicia entre 8 a 36 m3 ha-1 año-1 (Bravo & Montero, 2008).
5. Conclusiones y recomendaciones
Los parámetros altitud, profundidad efectiva de raíces, contenido de nitrógeno y boro fueron determinantes en el bajo crecimiento y productividad de la especie E. globulus Labill en la hacienda Tunshi. Las asociaciones significativas de los parámetros que influyen en la productividad de la masa forestal son la altitud, materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico y boro.
Si se toma en cuenta la pendiente estimada de 18 - 58 %, en el área desprovista de vegetación que se sitúa en la zona de conservación, en donde se propone realizar la reforestación, forestación con Acacia melanoxylon, Casuarina equisetifolia o Pinus canariensis y especies nativas en las épocas lluviosas, el diseño de plantación en tresbolillo con una equidistancia entre plantas de 3 metros.
El área de aprovechamiento forestal, rodales 5, 6 y 7 tiene una composición irregular en cuanto al número de árboles, área basal, volumen total, densidad en cobertura > 109 %, parámetros que sugieren realizar raleo a fin de evitar su pérdida por vuelco natural. En los rebrotes que se formarán luego de las cortas se deberá aplicar un manejo de renuevos, si es para madera de aserrío o laminada se dejaría entre 1-2 rebrotes tocón-1 a partir del año, coronamiento y fertilización.
