Se realizaron varios experimentos con brinzales de roble albar y melojo procedentes de bellotas recogidas en el Hayedo de Montejo. Por un lado, brinzales cultivados en condiciones de riego y fertilización idóneas en un invernadero se sometieron a la variación experimental de la intensidad de luz (sección 3.1.). Por otro, se realizaron cuatro plantaciones a lo largo de varios años (2000 a 2005) en claros y pinares de pino silvestre adultos sometidos a claras de distinto peso (0, 25, 33 y 50 % de la densidad original), cercanos al Hayedo de Montejo (sección 3.2.).
3.1. Experimento en invernadero (anexos I y II)
3.1.1. Material vegetal y diseño experimental
En otoño de 2003 se recogieron bellotas de varios árboles de roble albar y melojo. Se conservaron en cámaras frigoríficas a 3 ºC de temperatura y 55 % de humedad relativa hasta la primavera del año siguiente. En este momento, bellotas de tamaño similar se sembraron en envases Super-Leach de 400 cm3 y 35 cm de profundidad que contenían una mezcla de turba y arena (3:1, v/v) enriquecida con abono de liberación lenta (5 g l-
1). Las plántulas se cultivaron en un invernadero bajo dos niveles de luz (5,3 % de plena
luz, debido a una doble capa de malla negra y 70 % de plena luz, debido a la opacidad de los paneles de PVC del invernadero). Al final del primer año, se transplantaron 80 brinzales de tamaño similar a envases de 3000 cm3 y 40 cm de profundidad, añadiendo de nuevo abono de liberación lenta. Veinte individuos de cada especie se mantuvieron en sombra (tratamiento de baja irradiancia, 5,3 %, SH), distribuidos en dos bancadas del invernadero bajo cuatro estructuras metálicas; 10 individuos de cada especie se mantuvieron entre medias (tratamiento de alta irradiancia, 70 %, HL), repartidos en las dos bancadas del invernadero y suficientemente alejadas de la malla de sombreo. Antes de que se produjera la brotación de las hojas (primera semana de marzo en todas las plantas), seis individuos por especie se sacaron fuera de las estructuras de sombreo junto con las del tratamiento de 70 % de luz (tratamiento T1). Unos noventa días después de la brotación se movieron otras seis plantas por especie de sombra junto con las plantas HL y T1 (tratamiento T2); aunque no se examinó la evolución de la
Material y métodos
expansión foliar, cabe esperar que las hojas estuvieran completamente expandidas en el momento de la transferencia.
Los valores medios de luz fotosintéticamente activa (PAR) en un día despejado a mediodía fueron 80 ± 7 μmol m-2 s-1 para SH y 1050 ± 28 μmol m-2 s-1 para el resto de tratamientos (LICOR Li-185B; sensor cuántico: Li-190SB). La temperatura a mediodía fue algo menor bajo la malla de sombreo (31,6 ± 0,2 ºC vs 33,7 ± 0,3 ºC). Todas las plantas se regaron adecuadamente durante el transcurso del experimento. La temperatura y la humedad relativa del aire dentro del invernadero fluctuaron entre 15 y 39 ºC y 50 – 90 %, respectivamente.
Fotografía 3.1. Disposición de las plantas en el
invernadero antes de sacar la segunda tanda de plantas de las estructuras de sombreo.
Se midieron diversos parámetros relacionados con la fisiología y la morfología de las hojas, así como con el crecimiento y la distribución de biomasa. Las medidas se realizaron en plantas de dos savias, en hojas de la primera brotación completamente expandidas y poco sombreadas por el resto de hojas de la planta.
3.1.2. Intercambio gaseoso foliar
Las medidas se realizaron con un equipo portátil de análisis de gases por infrarrojos (IRGA, LCPro Analytical Development Corporation, UK).
Se examinó la evolución de las tasas de fotosíntesis (Asat) y conductancia
estomática (gsat) a saturación por luz (1000 μmol m-2 s-1 en HL y 700 μmol m-2 s-1 en
SH y T2) y CO2 ambiental (370 ppm) durante las seis semanas siguientes a la
transferencia de plantas T2, repitiendo las medidas sobre la misma hoja cuando fue posible. Antes de su medición, las plantas de sombra se expusieron a luz de alta
Material y métodos intensidad durante 10 – 15 min para inducir la apertura de estomas. Se utilizó un diodo emisor de luz roja – azul como fuente de iluminación de las hojas. La temperatura en el interior de la cámara se mantuvo entre 23,5 y 26,6 ºC, lo que produjo que la temperatura foliar oscilara en el momento de la medición entre 23,8 y 28,5 ºC. Las medidas se prolongaron desde las 8:00 a.m. hasta las 11:00 a.m.
Por otro lado se realizaron curvas de respuesta de la fotosíntesis a la concentración de CO2 en 4 – 5 plantas por especie y tratamiento (HL, SH, T1 y T2), aproximadamente
un mes después de la segunda transferencia. Las curvas se realizaron a luz constante (1000 μmol m-2 s-1 en HL y 700 μmol m-2 s-1 en SH, T1 y T2) y temperatura constante (25,8 ± 0,1 ºC). Después de exponer la hoja durante 30 min a 380 ppm, se redujo la concentración de CO2 en el flujo de aire de entrada en cuatro pasos (250, 200, 100 y 50
ppm), y a continuación, se incrementó en otros siete hasta 1800 ppm (380, 450, 700, 950, 1200, 1500 y 1800 ppm). Se estimó la capacidad fotosintética de cada planta (Aa
max) como el valor medio de las tres medidas realizadas a 1800 ppm. Se estimaron
también la tasa máxima de carboxilación (Va
cmax) y la tasa máxima de transporte
electrónico (Jamax) ajustando las ecuaciones de Harley et al. (1992) a las fracciones de la
curva donde la tasa de fotosíntesis está limitada por la cantidad y grado de activación de la enzima Rubisco (concentración intercelular de CO2 < 220 - 230 ppm; Ac) y por la
regeneración de la Ribulosa 1,5-bis fosfato (Aj):
) K / O ( K C C V A o c i * i max c c + ⋅ + Γ − = 1 , ⋅ + τ ⋅ Γ − = ) / ( 4 * O C C J A i i j .
Se estableció una concentración de oxígeno en el estroma (O) de 20 KPa. Los coeficientes de afinidad de la Rubisco por el CO2 (Kc) y el oxigeno (Ko), ambos
dependientes de la temperatura, se calcularon para la temperatura de cada hoja de acuerdo a las ecuaciones de Bernacchi et al. (2001); el valor del factor de especificidad de la Rubisco (τ) se ajustó a la temperatura de cada hoja siguiendo la ecuación de Harley et al. (1992). El punto de compensación de CO2 en condiciones de iluminación
Material y métodos 2 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅α + ⋅ α = max a sat sat J PPFD PPFD J ,
utilizándose un valor constante de 0,24 mol e- (mol quanta-1) como valor de la eficiencia de las hojas en la conversión de luz (α).
Los valores de Vacmax y Jamax se ajustaron a una temperatura de referencia de 25 ºC
a partir de las ecuaciones de Dreyer et al. (2001). Las tasas máximas de carboxilación (Vmcmax) y transporte electrónico (Jmmax) por unidad de masa foliar, y la capacidad
fotosintética por unidad de masa foliar (Ammax), se estimaron a partir de los valores de
superficie foliar específica (SLA).
Ci(Pa) An ( μ mo l m -2 s -1 ) 0 30 60 90 120 150 0 10 20 30 40 50 Ac Aj
Figura 3.1.Ejemplo de una curva de respuesta de la
fotosíntesis (An) a la concentración intercelular de C (C
O2