Libro Fertilidad y Nutrición Forestal

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NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN FORESTAL EN

REGIONES TROPICALES

Editado por:

Alfredo Alvarado

y

Jaime Raigosa

Mayo 2007

Centro de Investigaciones Agronómicas

Universidad de Costa Rica

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AGRADECIMIENTOS

Los editores deseamos agradecer a amigos, colegas y casas editoras la colaboración prestada durante la realización del presente trabajo. Muchos son los que han proporcionado información pertinente al tema, o han contribuido con su aprobación para incluir material publicado con anterioridad.

En el esfuerzo por completar la información disponible sobre la temática del documento, se consultó un gran número de personas de instituciones de la Universidad de Costa Rica, la Universidad Nacional, el Instituto Tecnológico de Costa Rica, el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza y la Organización de Estudios Tropicales. En particular, colaboraron con la preparación del documento Dagoberto Arias, José F. Di Stefano, Luis D. Gómez, Bernal Herrera, Florencia Montagnini, Marcelino Montero, Fernando Mora, Amelia Paniagua, Antonio Rodríguez y Luis Ugalde. De la empresa privada, también colaboraron con ideas y fotos Juan L. Fallas, Ronald Guerrero, Pablo Camacho, Víctor Arce, Juan José Jiménez, Alvaro Castillo y Gonzalo de las Salas.

El trabajo se basa principalmente en búsquedas en bases de datos como SIDALC, BINABITROP y CABI, consultando un gran número de publicaciones en bibliotecas públicas y privadas nacionales e internacionales. Mucha de la información utilizada fue generada por empresas o instituciones como SMURFIT- Cartón de Colombia, las Universidades de Viçosa y São Paulo en Brasil, y el Centro Internacional de Investigación Agrícola de Australia (ACIAR). En este esfuerzo, merece reconocimiento las siguientes personas: Lisseth Brenes, Gilbert Fuentes, Rigoberto Aguilar, Susana Aguilar, Jack Ewell y Jean Mark Verjans, quienes compartieron gran cantidad de información y Ana Beatriz Azofeifa en la revisión de la bibliografía del documento.

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Tabla de Contenido

1. INTRODUCCIÓN... 8

2. CARACTERIZACIÓN DE LAS TIERRAS PARA USO FORESTAL ... 11

1. INTRODUCCIÓN... 11

2. PAPEL DE LOS BOSQUES Y PLANTACIONES FORESTALES EN EL ORDENAMIENTO DEL TERRITORIO12 3. EL ÍNDICE DE SITIO COMO HERRAMIENTA PARA LA ESCOGENCIA DE TIERRAS EN FORESTERÍA.... 14

3.1 Importancia de la determinación de la calidad de sitio en el manejo forestal... 14

3.2 Métodos de evaluación de la calidad de sitio en rodales coetáneos... 15

3.2.1 Métodos directos ... 15

3.2.2 Métodos indirectos ... 18

4. ALGUNOS RESULTADOS DE ESTUDIOS SOBRE RELACIONES ENTRE EL ÍNDICE DE SITIO Y LAS VARIABLES AMBIENTALES... 20

5. DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE SITIO... 25

6. OTROS FACTORES RELACIONADOS CON EL ÍNDICE DE SITIO... 26

7. CARACTERIZACIÓN GENERAL DE SUELOS Y TIERRAS... 28

8. TAXONOMÍA DE SUELOS... 29

9. CLASIFICACIÓN DE TIERRAS... 34

10. ADAPTACIÓN DE ESPECIES FORESTALES A SITIOS (SUELOS) ESPECIALES... 37

11. MODIFICACIONES DEL SITO INDUCIDAS POR ESPECIES ARBÓREAS... 38

3. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES TROPICALES ... 42

2. EL CICLO DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS... 43

2.1. Producción de biomasa... 44

2.2. Nutrimentos asociados a la biomasa aérea ... 47

3. LOS RESIDUOS Y SU EFECTO SOBRE EL RECICLAJE DE NUTRIMENTOS... 53

3.1. Deposición de residuos ... 53

3.2. Acumulación de residuos sobre el suelo... 56

3.3. Descomposición de los residuos ... 57

3.4. Nutrimentos en los residuos liberados al suelo ... 60

3.5. Inmovilización de nutrimentos liberados de la descomposición de residuos ... 61

4. LA QUEMA DE LA VEGETACIÓN Y LOS RESIDUOS Y LA LIBERACIÓN RÁPIDA DE NUTRIMENTOS... 61

5. EFECTOS EN EL SUELO CAUSADOS POR EL RECICLAJE DE RESIDUOS... 66

5.1. Cambios en el contenido de materia orgánica... 67

5.2. Cambios en la fertilidad de los suelos de plantaciones forestales ... 73

6. BALANCE DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES Y BOSQUES... 80

4. DIAGNÓSTICO DE LA NUTRICIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES ... 83

1. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE LOS ÁRBOLES... 83

2. ESTADO NUTRICIONAL DE LOS BOSQUES O PLANTACIONES FORESTALES... 86

2.1 Variables edáficas asociadas a la absorción de nutrimentos ... 86

2.2 Variables de manejo silvicultural... 87

3. DEFICIENCIAS NUTRICIONALES... 88

4. MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO NUTRICIONAL... 93

4.1. Análisis foliares ... 93

4.2. Curvas de absorción ... 112

4.3. Análisis de suelos... 114

5. REQUERIMIENTO Y MANEJO DE NUTRIMENTOS EN PLANTACIONES FORESTALES ... 116

1. EXPERIMENTOS DE FERTILIZACIÓN... 116

2. EFECTO DE LA FERTILIZACIÓN EN PLANTACIONES FORESTALES... 116

3. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN... 118

4. FERTILIZACIÓN EN LA ETAPA DE VIVERO... 119

5. FERTILIZACIÓN AL TRASPLANTE... 123

6. FERTILIZACIÓN EN LA ETAPA DE PLANTACIÓN... 126

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8. ALTERNATIVAS AL USO DE FERTILIZANTE... 131

6. CARACTERÍSTICAS Y MANEJO DE LOS FERTILIZANTES ... 132

2. FERTILIZANTES CON N, P Y K ... 134

2.1 Nitrógeno... 135

2.2 Manejo de fertilizantes nitrogenados ... 136

2.3 Fósforo... 138

2.4 Manejo de fertilizantes con P... 140

2.5 Potasio... 140

3. FERTILIZANTES CON CA, MG Y S ... 142

3.1 Calcio y Magnesio ... 142

3.2 Azufre ... 144

4. FERTILIZANTES CON MICRONUTRIMENTOS... 144

4.1 Fuentes inorgánicas ... 145

4.2 Quelatos... 145

4.3 Complejos orgánicos naturales ... 145

5. FERTILIZANTES DE LIBERACIÓN CONTROLADA... 146

5.1 Tipos de fertilizantes de liberación controlada ... 147

6. FÓRMULAS DE FERTILIZANTE COMPLETAS... 148

6.1 Uso de fórmulas completas en especies forestales ... 149

7. FERTILIZANTES FOLIARES... 150

7.1 Fertilizantes foliares a base de sales minerales inorgánicas... 151

7.2 Fertilizantes foliares a base de quelatos... 152

7.3 Uso de fertilizantes foliares en especies forestales... 153

8. ABONOS ORGÁNICOS... 154

8.1 Fuentes de abonos orgánicos... 155

8.2 Calidad del abono orgánico ... 157

8.3 Uso de abonos orgánicos en especies forestales ... 158

7. MANEJO DE LA ACIDEZ Y EL ENCALADO DEL SUELO ... 159

2. LA ACIDEZ DEL SUELO... 160

3. RAZONES DE BAJA FERTILIDAD DE LOS SUELOS ÁCIDOS... 164

4. CRITERIOS PARA DIAGNOSTICAR PROBLEMAS DE ACIDEZ... 165

5. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ DEL SUELO... 166

6. RESPUESTA DE LAS PLANTACIONES FORESTALES AL ENCALADO... 175

7. SOBREENCALADO... 177

8. USO DE YESO... 177

8. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE ACACIA MANGIUM WILLD. ... 180

2. ESCOGENCIA DEL SITIO... 181

3. PREPARACIÓN DEL TERRENO DE LA PLANTACIÓN... 181

4. ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS... 181

5. RECICLAJE DE NUTRIMENTOS... 182

6. NIVELES DE DEFICIENCIA FOLIAR... 183

7. FERTILIZACIÓN EN VIVERO... 184

8. FERTILIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA PLANTACIÓN... 185

9. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR EROSIÓN, LAVADO Y QUEMAS... 186

9. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE ALNUS ACUMINATA (H.B.K.) O. KUNTZE ... 188

4. FIJACIÓN BIOLÓGICA DE NITRÓGENO... 190

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8. FERTILIZACIÓN AL ESTABLECIMIENTO DE LA PLANTACIÓN... 200

9. CORRECCIÓN DE ACIDEZ DEL SUELO... 203

10. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CALOPHYLLUM BRASILIENSE CAMBESS... 206

7. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ... 210

11. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CEDRELA ODORATA L... 211

3. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES... 212

5. SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA FOLIAR... 213

12. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CONÍFERAS: PINUS SPP., CUPRESSUS SPP. ... 219

A. ASPECTOS GENERALES... 219

1. Introducción... 219

2. Escogencia del sitio ... 220

3. Requerimientos nutricionales ... 221

4. Absorción de nutrimentos ... 221

5. Reciclaje de nutrimentos... 222

6. Niveles de deficiencia foliar... 223

7. Síntomas de deficiencia foliar... 224

8. Fertilización en vivero ... 228

9. Fertilización de mantenimiento de la plantación ... 228

10. Acidificación y encalado del suelo en plantaciones de coníferas... 228

11. Nutrición, fertilización y asociaciones micorrízicas ... 229

12. Pérdida de nutrimentos por erosión del suelo ... 230

13. Efecto del abono sobre la calidad de la madera ... 230

B. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN POR ESPECIE... 230

1. Pinus caribaea... 230 2. Pinus oocarpa... 236 3. Pinus patula ... 239 5. Pinus elliottii ... 243 6. Pinus taeda... 246 7. Cupressus lusitanica... 248

13. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE CORDIA ALLIODORA (RUIZ Y PAVÓN) OKEN .... 253

1.INTRODUCCIÓN... 254

2.ESCOGENCIA DEL SITIO... 254

14. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DEL EUCALIPTO (EUCALYPTUS SPP.) ... 266

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4. REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES Y ABSORCIÓN DE NUTRIMENTOS... 268

11. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. GRANDIS... 284

12. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. DEGLUPTA... 287

13. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. SALIGNA... 287

14. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. CAMALDULENSIS... 288

15. RESPUESTA A LA FERTILIZACIÓN DE PLANTACIONES DE E. GLOBULUS... 288

16. TOLERANCIA DEL EUCALIPTO A LA ACIDEZ DEL SUELO... 290

17. RESPUESTA AL ENCALADO... 290

18. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR LA EROSIÓN DEL SUELO... 291

19. EFECTO DE LAS PLANTACIONES DE EUCALIPTO SOBRE LAS PROPIEDADES DEL SUELO... 292

15. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE GMELINA ARBOREA ROXB... 294

16. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE HYERONIMA ALCHORNEOIDES FR. ALLEMAO. 308 1. INTRODUCCIÓN... 308

10. CORRECCIÓN DE LA ACIDEZ... 316

17. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE SWIETENIA MACROPHYLLA KING ... 318

1 INTRODUCCIÓN... 318

2 ESCOGENCIA DEL SITIO... 319

18. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE TECTONA GRANDIS LINN. F... 328

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9.1. Fertilización en vivero ... 339

9.2. Fertilización al transplante ... 342

9.3. Fertilización de mantenimiento de la plantación ... 342

11. PÉRDIDA DE NUTRIMENTOS POR LA EROSIÓN DEL SUELO... 347

19. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE TERMINALIA AMAZONIA (J.F. GMEL.) EXELL ... 349

20. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE VOCHYSIA FERRUGINEA MART... 353

21. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE VOCHYSIA GUATEMALENSIS J. D. SMITH BOT. GAZ. ... 356

6. NIVELES DE DEFICIENCIAS FOLIARES... 360

22. NUTRICIÓN Y FERTILIZACIÓN DE OTRAS ESPECIES FORESTALES TROPICALES. 362 22.1BOMBACOPSIS QUINATA (JACQ.)DUGAND... 362

22.1.1. Introducción ... 362

22.1.2. Escogencia del sitio... 362

22.1.3 Preparación del terreno de la plantación ... 364

22.1.4. Reciclaje de nutrimentos ... 364

22.1.5. Fertilización en vivero... 364

22.1.6. Fertilización de mantenimiento de la plantación... 364

22.2. STRYPHNODENDRON MICROSTACHYUM POEP. ET ENDE. ... 365

22.2.1. Introducción ... 365

22.2. 2. Reciclaje de nutrimentos ... 365

22.3.CASUARINA EQUISETIFOLIA... 366

22.3.1. Introducción ... 366

22.3.2. Escogencia del sitio... 366

22.3.3. Niveles de deficiencia foliar ... 366

22.3.4. Fertilización en vivero... 366

22.3.5. Fertilización al trasplante ... 367

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1. INTRODUCCIÓN

Durante los últimos 60 años se ha generado mucha información relacionada con la cantidad y los compartimentos de nutrimentos en el bosque tropical, sobre reciclaje de los nutrimentos y las propiedades que le son peculiares a este tipo de bosques y sus suelos. En contraste, se conoce extremadamente poco acerca del grado de limitación que representa para el bosque tropical la falta de nutrimentos o cómo su adición puede afectar a cada especie y tipo de suelo particular en el que desarrolla (Grubb 1995). Hace algunas décadas, mencionar el tema de fertilización forestal se consideraba un sin sentido, pues los árboles debían “crecer solos” y de acuerdo a la usanza de entonces, “en suelos de vocación forestal”, es decir, aquellos en los que no se podía realizar actividades agrícolas. La idea de que los árboles forestales debían ocupar suelos pobres para darle espacio a los sembradíos agrícolas en los mejores terrenos, parecía ser aceptada por los especialistas forestales, sin considerar las necesidades nutricionales de los árboles (Nwoboshi 1975), tendencia que aún perdura. Hasta 1960, Stoeckeler y Arneman mencionan que en los Estados Unidos la fertilización de plantaciones forestales era tan reciente, que para hacer recomendaciones de este tipo, debían basarse en experimentos realizados en Europa, donde la experiencia forestal era más antigua. Hoy en día, no se duda de que los árboles puedan crecer de esa manera y en esos sitios; sin embargo, se trata de maximizar su rendimiento, sea a través de buscar especies adaptadas a condiciones específicas, o de mejorar el medio en el que los árboles deben crecer a través de la aplicación de enmiendas. Surgen así dos corrientes de pensamiento distintas desde el punto de nutrición forestal: 1) El reciclaje de nutrimentos en bosques primarios y secundarios y 2) La fertilización de plantaciones forestales. Estos dos aspectos serán analizados en el presente trabajo.

Algunos textos importantes sobre suelos forestales incluyen los escritos por Wilde (1958), Zöttl y Tschinkel (1971), Armson (1977), Cannon (1983), Jordan (1985), Prichett (1986), Binkley (1986), Salas (1987), Evans (1992), Fisher y Binkley (2000) y Hartemink (2003), los cuales abarcan más de cincuenta años de experiencias sobre el tema, principalmente en regiones templadas. El conocimiento de la fertilización forestal en regiones tropicales se desarrolla alrededor de la segunda mitad del siglo XX, tal cual mencionan Mustanoja y Leaf (1965) cuando de 1.215 citas bibliográficas consultadas, tan solo el 3% se referían a los trópicos; debe recordarse que en los trópicos la expansión de plantaciones forestales se inicia alrededor de 1950 (Evans 1992).

En Centro América. la evolución del conocimiento tanto de la ciencia forestal como de la edafológica es relativamente reciente y ocurre solo en los últimos años del siglo XX (Alvarado, Campos y Herrera 1997); la relación entre la calidad del sitio, equivalente a capacidad de uso de la tierra en el área agrícola, y los factores ambientales que afectan el crecimiento de una especie de interés ecológico y forestal es igualmente reciente (Herrera y Alvarado 1998, Alvarado y Herrera 1998), y han servido para demostrar que, al contrario de lo que se pensaba en años anteriores, los suelos degradados, infértiles, poco profundos y mal drenados, no son en general, aptos para la producción forestal de alto rendimiento.

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El aumento en el uso de fertilizantes en el sector forestal ocurre al cambiar el concepto de bosque como “cultivo extensivo” o reserva de materias primas, al concepto de “cultivos intensivos”, principalmente al incrementarse el área de plantaciones. Este cambio a su vez obedece, entre otras cosas a: 1) la necesidad de producir madera y pulpa bajo el concepto empresarial que obliga a obtener ganancias a corto y mediano plazo (Hallsworth1982; Camino 1998), 2) la necesidad de cubrir las áreas de vocación forestal (uso correcto del suelo) con árboles, preferiblemente a través de programas de secuestración de carbono que permitan rehabilitar el suelo, rejuvenecer la biodiversidad y protección las cuencas hidrográficas (Hartemink 2003) y 3) estimar el efecto que la contaminación ambiental tiene sobre el comportamiento de los suelos y las especies forestales, en particular de aquellas especies en peligro de extinción (Vanmechelen et al 1997). En este contexto la interacción agronomía/forestería adquiere una relevancia especial pues ambas disciplinas pueden beneficiarse mutuamente del conocimiento que por muchos años se desarrolló en forma separada, en particular sobre nutrición de especies perennes en agricultura y de crecimiento y adaptación de especies en el sector forestal. Como disciplinas emergentes, aparecen la agroforestería y la agroecología, todo dentro de un mundo cada vez más integrado en conocimiento y con una enorme producción de “literatura gris”, de difícil acceso.

Durante los años en que no se presentó una demanda elevada de madera, su oferta y su producción, extraída del bosque natural, fue suficiente para llenar las necesidades de la población creciente. Hoy en día, la madera debe obtenerse de plantaciones y en períodos de tala más cortos que los naturales, por lo que cualquier técnica que permita reducir la permanencia del árbol en el campo es bienvenida, no solo para llenar la demanda por el producto, sino también para reducir la presión que pesa sobre el bosque natural que aún subsiste en parques nacionales y áreas privadas.

La necesidad de contar con un trabajo que documente para diferentes tipos de especialistas la información disponible en aspectos agronómico, forestal, agroforestal, ecológico y de otras disciplinas, es cada vez más apremiante, debido principalmente al hecho de que los productores de madera (en cualquier tipo de sistema) deben maximizar los volúmenes de producción, reducir los turnos de corta y minimizar el deterioro ambiental. Además, se considera que la falta de dominio por un buen número de técnicos de los principios asociados a la práctica del manejo nutricional en ambos sectores, está retardando el empleo del uso de nutrimentos en plantaciones forestales, por lo que urge que se resuman las experiencias más significativas sobre el tema.

En el presente documento, se trata de resumir la información disponible sobre nutrición y fertilización de especies forestales tropicales, con énfasis en la América Tropical. El tema se aborda entendiendo por nutrición mineral las necesidades y usos por las plantas de los elementos químicos básicos y por fertilización, el suministro de estos materiales a las plantas como fuentes de nutrimentos. Se asume que la mayoría de los lectores son profesionales en forestería, biología o agronomía y que por lo tanto ya han llevado cursos básicos sobre edafología y fertilidad de suelos. Por esta razón, no se mencionan aspectos específicos sobre estas materias, los cuales pueden consultarse en libros disponibles en varios idiomas. De la misma manera, tampoco se abordan principios de botánica sistemática ni de ecología general, pues se entiende que el lector maneja los conceptos de estas disciplinas, al menos en lo referente a nombres científicos, manejo forestal y etapas de sucesión.

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

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2. CARACTERIZACIÓN DE LAS TIERRAS PARA USO FORESTAL

Alfredo Alvarado y Bernal Herrera

Resumen

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

1. Introducción

Quizás el aspecto más importante que debe considerarse antes de realizar una inversión a largo plazo, caso del sector forestal, es escoger el sitio en el que se van a llevar a cabo las inversiones y la especie o procedencia apropiada. La escogencia de un buen terreno para establecer la plantación equivale a la escogencia de pareja de un ser humano para convivir por toda la vida (o una buena parte de ella), decisión crucial si se desea llegar a un final feliz. En términos de plantaciones forestales, la mala escogencia de la finca para la especie (o viceversa) que se desea aprovechar, conduce a costos de producción elevados y en muchos casos a cancelar la operación por malos resultados económicos debidos al pobre crecimiento de los árboles. No se debe olvidar que existe una relación estrecha entre las características bióticas de la especie forestal y las características bióticas y abióticas del sitio y que todas ellas deben analizarse con cuidado.

Hasta hace pocos años (Laban 1981), el conocimiento de las técnicas para evaluar el potencial de las tierras para uso forestal era muy limitado, situación que ha cambiado para la mayoría de las especies forestales de mayor relevancia comercial, aunque no para las especies nativas. Al presente, el sistema más utilizado, y desarrollado por especialistas en forestería, para escoger las tierras más adecuadas para llevar a cabo una plantación es determinar el Índice de Sitio, basado en el crecimiento que tiene cada especie a diferentes edades y en varios lugares, unos mejores que otros. Otros métodos de clasificación empleados en ciencias agronómicas, también permiten identificar áreas con características similares que pueden utilizarse para fines específicos, tales como plantar una especie forestal con requerimientos ambientales específicos (Taxonomía de Suelos) o de estimar la posibilidad de que esta explotación tenga una mayor probabilidad de ser rentable o no (Clasificación de Tierras). A continuación se describen las tres metodologías de evaluación de “sitios o tierras”, a fin de que los posibles usuarios se familiaricen y puedan sacar ventaja de los conceptos principales de ellas.

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2. Papel de los bosques y plantaciones forestales en el ordenamiento del

territorio

Una de las principales acciones que deben tomarse en planes de desarrollo, consiste en delinear las características ambientales más relevantes del territorio, de manera que cada unidad de tierra se dedique al uso más apropiado y con ello disminuir su deterioro para lograr la sostenibilidad en el tiempo o viceversa. Así, se entiende que el sujeto de la planificación del uso de la tierra es el medio ambiente, definido como el conjunto de elementos naturales, los organismos vivos y la materia inerte que existen en la litosfera, hidrosfera y atmósfera terrestre, así como las interacciones que se dan entre los organismos y con la materia circundante (Lücke 1999). En él se pueden definir áreas silvestres (áreas de suelo y agua apenas tocados por el ser humano o que han sido abandonados y han vuelto a su estado natural), áreas protegidas (áreas silvestres a las que se les ha asignado alguna categoría de manejo tales como parques nacionales, reservas biológicas, zonas protectoras, reservas forestales, refugios de vida silvestre, áreas de recarga acuífera, entre otras y que cuentan con algún tipo de estatus legal de protección), áreas de conservación (agrupaciones geográficas administrativas de diferentes categorías de manejo incluyendo las zonas de amortiguamiento circundantes), así como áreas intervenidas por el hombre (entre ellas agrícolas, urbanas, forestales, etc.).

Ordenamiento territorial significa disponer con orden o en orden los elementos constitutivos de un territorio, lo que implica orientar voluntariamente (de preferencia con criterio ecológico) la localización de las actividades económicas, en contraposición a su distribución espontánea o de acuerdo a las leyes de mercado. Su objetivo es el de organizar armónicamente el espacio terrestre con base en los recursos naturales, los usuarios y el espacio (Zinck 1996). El ordenamiento territorial es una política de Estado y un instrumento de planificación del desarrollo desde una perspectiva holística, prospectiva, democrática y participativa que permite la organización política-administrativa de una nación y la proyección espacial de las políticas sociales, económicas, ambientales y culturales de la sociedad (Lücke 1999).

Planificar, hacer un plan o un proyecto de una acción, adquiere un sentido especial cuando se trata del recurso tierra, definido como un área de la superficie del planeta cuyas características abarcan aquellos atributos estables o predeciblemente cíclicos de la biosfera, verticalmente por encima y por debajo de esta área, incluidos los de la atmósfera, el suelo y la geología subyacente, población vegetal y animal, y los resultados de la actividad humana pasada y presente, en la medida en que estos atributos ejercen una influencia significativa sobre los usos presentes y futuros de la tierra por parte del hombre (Richters 1995). El concepto tierra comprende el ambiente físico (clima, relieve, suelo, hidrología, vegetación, etc.), así como las actividades humanas pasadas y actuales (relación ambiente físico y las actividades humanas). Aunque a menudo se confunden el concepto tierra con el de suelo, debe recordarse que el concepto suelo es mucho más restringido en acepción y se define como la capa más externa de la corteza terrestre (comúnmente no más de dos metros de espesor), considerada como un cuerpo natural, vivo, dinámico, compuesto de partículas minerales, materia orgánica y numerosas especies de microorganismos, sintetizado en un perfil con varios horizontes de diagnóstico.

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La planificación del uso de la tierra (PLUT) es un instrumento cuya función es la de orientar a planificadores, autoridades políticas y facilitadores de procesos de desarrollo en su afán por lograr la utilización sostenible y la conservación de los recursos naturales (Müller 1999). Entendida como proceso, la PLUT tiende a ordenar objetivos y acciones en el tiempo y debe llevar al establecimiento de políticas y regulaciones (principalmente de tierras del Estado o baldías), basadas en la preocupación de mantener una base de recursos para el futuro. El término se ve restringido en superficie, cuando se delimita su utilización a los confines de una cuenca.

La PLUT para una cuenca hidrográfica, se refiere a la planificación que se plantee para una cuenca definida como un área natural en la que el agua proveniente de la precipitación forma un curso principal, a menudo llamado río. La cuenca hidrográfica es la unidad fisiográfica conformada por el conjunto de los sistemas de cursos de agua definidos por el relieve. Los límites de la cuenca o “divisoria de aguas” se definen naturalmente y corresponden a las partes más altas del área que encierra a un río. El área así definida, constituye una unidad para el desarrollo y conservación de los recursos de agua, suelo, bosque y fauna y la gestión que realiza el hombre a nivel de cuenca, para el aprovechamiento, protección y conservación óptima y racional de los recursos naturales que ésta le ofrece, se conoce como manejo de la cuenca (Ramakrishna 1997).

Con el fin de efectuar una PLUT congruente con las definiciones y postulados anteriormente mencionados, es necesario referirse al término capacidad de uso de la tierra, sinónimo de “capacidad de uso mayor de la tierra” (sensu Tosi 1985), el cual se refiere al uso más intensivo que una unidad de tierra puede soportar sin deterioro de su capacidad productiva y sin excluir usos de menor intensidad (Lücke 1999). Por uso potencial de la tierra, se entiende la combinación de la capacidad de uso de la tierra, cuando en adición se consideran factores económicos, sociales, culturales, institucionales, tecnológicos políticos y otros, los que pueden aumentar o disminuir su potencial (Lücke 1999). De cierta manera esta definición se asemeja a la de potencial ambiental o capacidad de los sistemas ambientales y su potencial para contribuir al desarrollo socioeconómico sin afectar el ambiente, evitando los efectos negativos sobre la sostenibilidad ecológica (Ramakrishna 1997).

El impacto de la utilización de la tierra se usa para describir los cambios producidos por los sistemas socioeconómicos sobre el potencial ambiental, o sea, el grado de afectación de la sostenibilidad ecológica por las actividades de producción y/o consumo (Ramakrishna 1997). La sobre posición de los mapas (capas) de uso actual de la tierra y los de su capacidad de uso permite diferenciar las área de uso correcto (coincidencia entre el uso que se le da a la tierra y su capacidad de uso), así como las áreas subutilizadas (cuando el uso actual está por debajo de su capacidad como ocurre cuando se siembran árboles en zonas con potencial para cultivos) y sobreutilizadas (en Centroamérica principalmente cultivo de pastos en áreas para bosque o cultivos limpios desarrollados en áreas montañosas) (Vargas 1992). Al final de cuentas, se trata de “desarrollar sin destruir”, o sea lograr el “desarrollo sostenible”, empleando los recursos disponibles con cierto orden y criterios preferiblemente de consenso.

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3. El índice de sitio como herramienta para la escogencia de tierras en

forestería

3.1 Importancia de la determinación de la calidad de sitio en el manejo forestal

La Sociedad de Forestales Americanos (Society of American Foresters 1958), define “sitio” como: "un área considerada en términos de sus factores, con referencia a su capacidad de producir bosques u otra vegetación; lo que es la combinación de las condiciones bióticas, climáticas y edáficas de un área". El término "calidad de sitio", se utiliza para denotar la productividad relativa de un sitio para una especie forestal particular (FAO 1985), lo cual permite realizar clasificaciones según la calidad del terreno. Este concepto puede comprenderse aún mejor si se toma como ejemplo el sector agrícola, donde se clasifica el terreno según la productividad en términos del promedio anual obtenido por cultivo. En igual forma el silvicultor desea clasificar la producción de los rodales en términos del volumen de madera por unidad de superficie y en un período de tiempo determinado (Vincent 1980). La calidad de sitio, y por ende todas las implicaciones que conlleva respecto al manejo, tiene significado solamente con respecto a la especie o especies que puedan ser consideradas para el manejo de una determinada área; un sitio puede tener una excelente calidad de sitio para una especie (potencial productivo alto) pero muy pobre para otra (Clutter et al 1983).

La relevancia de la determinación de la calidad de sitio en el contexto del manejo forestal radica en que el aumento de la población hace inaplazable la necesidad de estudiar y clasificar la calidad de las tierras para diferentes usos (Salas 1974). Desde el punto de vista del manejo forestal es importante realizar dichas actividades para lograr el objetivo de alcanzar la producción sostenida del bosque (Jadán 1972). Según se desprende de las definiciones de sitio y calidad de sitio, la calidad del terreno y el potencial productivo del sitio están determinados por variables ambientales. A estas variables se les denomina factores de sitio (Donoso 1981) o factores efectivos de sitio (Heiberg y White 1956). Dentro de este contexto, se pueden señalar los objetivos de la evaluación de la calidad de sitio (Vincent 1980): estimación del rendimiento global de las plantaciones forestales; planificación y ejecución de trabajos de investigación (ensayos de regímenes de aclareos y poda; estudios de costos de las faenas, etc.); programación y ejecución de trabajos de mantenimiento (limpias, aclareos, podas, etc.) de las plantaciones existentes; extrapolación o extensión de la clasificación de calidad de sitio a áreas aún sin plantar y selección de los mejores genotipos (especies y procedencias) para uno o más sitios en particular.

Las prácticas de manejo tienen que estar estrechamente relacionadas al sitio (Davis 1966; Loetsch et al. 1973), debido a que la calidad de sitio tiene un significativo efecto sobre el "vuelo" propiamente (volumen producido, valor y clase de madera), así como en la planificación y ejecución de las actividades silviculturales (Tschinkel 1972). Existen ventajas en concentrar el manejo forestal intensivo en los sitios de mayor producción, las cuales según Carmean (1975) son:

? Sitios de alto rendimiento producen una mayor cantidad y una mejor calidad de los productos (Carmean y Boyce 1974; citados por Carmean 1975).

? estos mismos sitios producen más rápidamente árboles de tamaño comercial, acortando las rotaciones y ayudando a minimizar el interés compuesto de la inversión.

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? las especies de mayor valor comercial con frecuencia requieren buenos sitios para su desarrollo.

? los sitios de alto rendimiento pueden responder mejor a las prácticas silviculturales intensivas, como pueden ser la fertilización, raleos y sistemas de drenaje.

Bajo condiciones económicas dadas, los sitios buenos responden y justifican un manejo más intensivo para la producción de madera que los sitios de baja producción, y por el contrario, sitios pobres pueden justificar solamente un manejo extensivo (Davis 1966; Auten 1945; citado por Ortega 1986).

3.2 Métodos de evaluación de la calidad de sitio en rodales coetáneos

Existen diferentes formas de clasificar los métodos de evaluación de la calidad de sitio, de acuerdo al criterio que se utilice para su estimación. En general, la tendencia entre los investigadores es seguir: criterios ecológicos, dasométricos y aspectos florísticos (Herrera 1993). Los criterios ecológicos incluyen elementos del clima, la topografía y del suelo, especialmente los correlacionados con el crecimiento de los árboles. Los criterios dasométricos, involucran el estudio de la producción de masas forestales, relacionando con éstas últimas el desarrollo y evolución de las características métricas estrechamente ligadas con el volumen maderable. El aspecto florístico, tiene como punto de partida el estudio fitosociológico del medio donde se estableció el rodal (Herrera 1993). A partir de estos criterios es posible entonces clasificar los métodos para la estimación de la calidad de sitio en métodos directos y métodos indirectos (Rennie 1963; Carmean 1975; Clutter et al 1983) (Figura 1).

3.2.1 Métodos directos

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

? Estimación a partir de registros históricos del rendimiento.

? Estimación con base en datos del volumen del rodal.

? Estimación a partir de datos de la altura del rodal.

3.2.1.1 Estimación de la calidad de sitio a partir de datos históricos del rendimiento:

Este método parte del mismo principio de evaluación de la calidad de las tierras utilizado en la agricultura, y que se basa en el promedio de los rendimientos previos a la cosecha obtenidos en un campo determinado (por ejemplo toneladas de maíz por hectárea/unidad de tiempo) (Clutter et al 1983). Existen pocas áreas en el mundo donde tales estimaciones pueden ser aplicadas con éxito hoy en día, ya que los bosques se aprovechan intensamente y en consecuencia sus rendimientos son más afectados por las variaciones del rodal y el manejo, y la composición de especies, que por las diferencias en la calidad de sitio.

3.2.1.2 Estimación de la calidad de sitio con base en datos del volumen del rodal:

Cuando se trata de rodales coetáneos, es posible obtener información de la calidad de las tierras a partir de la relación volumen - edad. Así, la medida de la calidad se expresa como el volumen (por unidad de superficie) a una edad particular (Mader 1973; citado por Vincent 1980; Clutter et al 1983). En bosques donde se aplique un manejo silvicultural

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consistente, es posible usar la información del volumen como indicador de la calidad de sitio.

Los dos métodos señalados, están supeditados a los datos del volumen para la estimación de la calidad de sitio, el cual presenta contrariedades importantes, al verse afectado por los siguientes factores (Vincent 1980; Clutter et al 1983; Davis 1966): densidad, edad y turno, prácticas culturales (raleos y rendimientos parciales), composición de especies (en el caso de bosques naturales), aspectos patológicos y factores genéticos (variedades, razas, ecotipos, etc.).

Tales factores, limitan la aplicación de estos métodos (aunque los dos últimos afectan cualquier método), a pesar de que son considerados los más indicados y precisos (Clutter et al 1983). Además debe agregarse que el cálculo del volumen del vuelo de una masa forestal, es una operación de campo laboriosa, compleja, costosa y que demanda mucho tiempo (Davis 1966; Carpenter 1964; citado por Pulido 1971).

3.2.1.3 Estimación a partir de datos de la altura del rodal: De todas las mediciones que

han sido evaluadas en rodales coetáneos, la altura de los árboles se identifica como el indicador más práctico, útil y consistente de la calidad de sitio (Davis 1966). Lo anterior se debe a que el crecimiento en altura es menos influenciado por la densidad del rodal que, por ejemplo, el crecimiento diamétrico, el cual está fuertemente correlacionado con la densidad del rodal y los tratamientos silviculturales (Davis 1966; Donoso 1981). Además, el crecimiento en altura está muy correlacionado con el crecimiento en volumen, cuando las variaciones en altura y en volumen obedecen a cambios de los factores de sitio (Davis 1966; Vincent 1975; Donoso 1981; Clutter et al 1983).

Uno de los índices más citados en la literatura es el denominado índice de sitio, que se define como el promedio de la altura de los árboles dominantes o los dominantes y los codominantes de un rodal coetáneo a una edad específica, comúnmente llamada edad base o edad índice (Hägglund 1981). En su revisión sobre el tema, este último autor, señala que el índice de sitio es la expresión más comúnmente utilizada a nivel mundial para determinar la capacidad productiva de un sitio forestal. La mayoría de los métodos de estimación de la calidad de sitio basados en la altura involucran el uso de las curvas de índice de sitio. Estas son simplemente una familia de patrones gráficos de desarrollo en altura, con números asociados para propósitos de clasificación (Clutter et al 1983). Ortega y Montero (1988) señalan que dichas curvas han sido y son ampliamente utilizadas tanto por su fácil interpretación y alta significancia productiva; así como por su utilidad práctica. Los criterios para la elección de los árboles en los que se medirá la altura son variables y han evolucionado desde los primeros trabajos realizados (Ortega y Montero 1988). En general, las alturas que han sido más frecuentemente utilizadas en los estudios de calidad de sitio mediante índices son: altura media de todos los árboles, altura dominante y altura media de árboles dominantes y codominantes

Altura media de todos los árboles: La altura media de los árboles, corresponde al promedio

de la altura del total de individuos que componen la muestra. Las ventajas de utilizar la altura media son las siguientes (Ortega y Montero 1988): es de fácil medición y la transformación de la altura media a altura dominante es relativamente simple, pues ambas están muy correlacionadas. Sus principales desventajas, según los mismos autores son: en rodales muy densos la altura media se ve más afectada que la dominante (Baker 1950; Daniel et al 1979; Ortega y Montero 1988); es sensible a los raleos por lo bajo, los cuales

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

Directos Indirectos

E xis tencia actual o pas ada de la (s ) es pecie (s ) de inter és

No r eq u ier en la pres encia o de r egis tros de la (s ) es pecie (s ) de

inter és Registros históricos del rodal Datos volumen del rodal Datos de altura del rodal Relaciones entre especies del dosel superior Características vegetación (plantas indicadoras) Factores ambientales Altura dominante Índice de sitio

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

Altura dominante: La altura dominante corresponde al promedio de la altura de los árboles

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

Altura media de árboles dominantes y codominantes: Según Vincent (1980), es la altura

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

3.2.2 Métodos indirectos

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

? Estimación a partir de relaciones entre especies del dosel superior.

? Estimación a partir de las características de la vegetación menor.

? Estimación a partir de factores edáficos, topográficos y climáticos.

Dado que la estimación de la productividad ha sido de mucha más utilidad práctica en nuestro medio, este será desarrollado con mayor detalle.

3.2.2.1 Estimación a partir de relaciones entre especies del dosel superior: Este

método, se aplicó inicialmente en Carolina del Norte (EEUU) en el año 1948, para evaluar la calidad de un sitio en ausencia de la especie de interés (Carmean 1975; Clutter et al 1983). En estos casos, donde se encuentren árboles dominantes y codominantes de otra especie, pueden ejecutarse algunas medidas sobre esta vegetación para evaluar la calidad de sitio de la especie de interés. Estas comparaciones son útiles cuando se presentan áreas donde el suelo y el sitio son muy heterogéneos (Carmean 1975). El uso de esta técnica depende del conocimiento de la relación entre el patrón de crecimiento de la especie de interés y el patrón de crecimiento de las especies presentes en el área y con las cuales se va a trabajar (Clutter et al 1983). Este método se emplea comúnmente para relacionar los índices de sitio de dos especies, aunque ha sido aplicado para obtener relaciones entre varias especies (Olson y DellaBianca 1959; citados por Clutter et al 1983).

3.2.2.2 Estimación a partir de las características de la vegetación menor: La calidad de

sitio puede ser determinada mediante las diversas especies que se pueden encontrar en el bosque, quienes por su presencia, abundancia y tamaño relativo, reflejan la naturaleza del ecosistema del cual forman parte (Spurr 1964). Tanto las especies arbóreas como las del sotobosque sirven para este propósito. Dentro de las ventajas que presentan los árboles para la determinación de la calidad de sitio se citan: tienen vida prolongada, son de fácil identificación en todas las estaciones del año y algunas especies tienen una amplitud ecológica tan estrecha que su presencia es indicativa de un sitio particular (Ortega y Montero 1988). Estos autores señalan, que las especies del sotobosque, por su parte, a pesar de que son más propensas a estar influidas por la densidad, la historia pasada y la composición del bosque -en mayor grado que las especies arbóreas-, en muchos casos, tienen una tolerancia ecológica más restringida y pueden ser más útiles como indicadores vegetales.

3.2.2.3 Estimación de la calidad de sitio a partir de factores climáticos, topográficos y edáficos: Existen algunas situaciones en que la vegetación no puede ser usada como

indicador de la calidad de sitio o de la productividad forestal, como es el caso de áreas deforestadas, intervenidas por faenas agrícolas, forestales o ganaderas u otro tipo (Spurr 1964). En estos casos se puede efectuar un análisis de los factores del medio ambiente

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físico que influyen en el área (Donoso 1981), para luego relacionar el crecimiento del árbol con dichos factores del medio y así predecir la calidad de sitio en forma indirecta (Clutter et al 1988).

Cualquier factor del medio ambiente, simple o combinado, de cualesquiera de todos los factores climáticos y edáficos (también topográficos), puede ser usado como un índice de la calidad de sitio, siempre y cuando sea útil, su medición sencilla y económica y además estar altamente correlacionado con la productividad del bosque (Spurr y Barnes 1980). Los factores ambientales más útiles para los propósitos de los índices de sitio, según el concepto de la ley del mínimo, son aquellos que están poco disponibles para satisfacer la demanda de los árboles del bosque, de tal forma que pequeños cambios en el suministro del factor, resulta en cambios que posibles de medir en el crecimiento de los árboles (Spurr y Barnes 1980).

Dada la diversidad de los factores ambientales que interactúan con el bosque, y el diferente efecto que cada uno puede ejercer sobre el "sitio" y su calidad, se consideran dos grupos generales -y sus combinaciones- a través de los cuales se puede realizar las valoraciones de la calidad de sitio: evaluación a partir del clima y evaluación a partir de factores topográficos y edáficos. Es importante señalar que las evaluaciones mencionadas anteriormente, tienen como objetivo la estimación del índice de sitio, relacionando la altura dominante a una edad dada (u otro índice dasométrico) y los factores ambientales; lo cual permite estimar el índice de sitio en ausencia de la población.

3.2.2.4 Evaluación de la calidad del sitio a partir del clima: El crecimiento de los

árboles está fuertemente relacionado con los factores climáticos que conforman su medio ambiente, hecho poco utilizado como indicadores de la calidad de sitio (Donoso 1981). A pesar de que el clima puede variar localmente en forma significativa de un lugar a otro, ha sido difícil obtener correlaciones aceptables entre el clima y el crecimiento de los árboles (Pulido 1971). Según Vanclay (1994) la mayor parte de los estudios que emplean sólo factores climáticos para determinar la calidad de sitio a través de índices, han sido desarrollados a nivel regional o mundial y como lo señala Myssonen (1971; citado por Donoso 1981), un índice basado sólo en factores climáticos, no es lo suficientemente preciso como para determinar la calidad de los sitios en áreas relativamente pequeñas. Probablemente debido a las razones anteriores, es común encontrar en algunos estudios, la integración de las variables climáticas en los modelos de predicción junto con factores edáficos y topográficos (e.g. Navarro 1987; Campos 1990). En Costa Rica, Navarro (1987) ajustó un modelo de predicción del índice de sitio para la especie Bombacopsis quinatum, donde el crecimiento de la misma se asocia con la precipitación media anual (r = 0,46) y el número de meses secos (r = 0,51); mientras que el número de meses muy secos (i.e. precipitación < 30 mm) afecta negativamente el crecimiento de la misma (r = -0,48) al igual que el porcentaje de pendiente (r = -0,56).

3.2.2.5 Evaluación de la calidad del sitio a partir de factores topográficos y edáficos:

La razón de las técnicas de evaluación del sitio a través de las características del suelo fue dada por Coile (1952a, citado por Rodríguez 1976) en términos de que "si todos los terrenos forestales estuvieran cubiertos por vuelos de densidad normal, de edad suficiente, como para que todo el suelo y la parte superior del substrato hubieran afectado su crecimiento, habría poca necesidad de estudiar la relación entre las propiedades del suelo y

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el crecimiento, ya que el volumen de madera por unidad de área a una edad dada, sería una medida directa de la productividad".

Como principales ventajas de las evaluaciones del sitio a partir de factores del suelo se consideran que muchos de los factores son fáciles de medir y pueden cuantificarse (Salas 1974) y el hecho de que existe dependencia (al igual que en el caso de variables climáticas) entre las medidas del suelo y el vuelo del rodal (Davis 1966). La determinación indirecta de la calidad de sitio a partir de factores edáficos y topográficos, ha tenido básicamente dos enfoques metodológicos. El primero, se ha desarrollado a partir de factores individuales del suelo (propiedades físicas y químicas; y características del relieve). Este se conoce como estudios factoriales de la productividad del sitio (Duane 1983) y como evaluaciones sitio-suelo (Carmean 1975). El segundo enfoque, consiste en desarrollar modelos de predicción de la calidad de sitio, utilizando series de suelo (Duane 1983) o unidades de suelo (Carmean 1975).

En ambos casos, los modelos de predicción de la calidad de sitio se han desarrollado utilizando como variable dependiente la altura del árbol o el índice de sitio. Este último presenta la ventaja sobre la altura, que descuenta el efecto de la edad. Como variables explicativas ambos enfoques han utilizado la edad y los factores individuales del suelo o las series de suelo, según la metodología de que se trate. Este enfoque es útil en áreas donde se presentan las siguientes condiciones (Carmean 1975): La calidad de sitio, el suelo y las condiciones del rodal son extremadamente variables y los rodales no presentan las características necesarias para identificar la calidad de sitio por los métodos directos tradicionales. Los rodales pueden ser discetáneos, muy jóvenes o fuertemente intervenidos; además pueden presentar pocos árboles para las medidas requeridas de altura y edad. La precisión de estos estudios, está en función de los siguientes elementos (Carmean 1975): áreas con un tamaño adecuado, de tal forma que las condiciones de suelo, topografía y clima estén bien representadas; las muestras deberán de representar todo el rango (incluyendo las condiciones menos comunes o extremas) de variación en lo que se refiere al índice de sitio, suelo, topografía y clima presentes en el área y selección adecuada de las variables que integrarán el modelo final.

4. Algunos resultados de estudios sobre relaciones entre el índice de sitio y las

variables ambientales

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

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El aspecto y la posición de la parcela en la pendiente están frecuentemente asociados con el índice de sitio; donde los estudios más exitosos logran explicar entre un 65 y un 85 por ciento de la variación de la altura o el índice de sitio (Carmean 1975). En Colombia, Tschinkel (1972), utilizó dos variables: código topográfico y grado de pendiente, para predecir la calidad de sitio en Cupressus lusitanica; obteniendo una bondad de ajuste del 72 por ciento y un error estándar asociado de 1.9 m. En Guanacaste, Costa Rica, Vásquez y Ugalde (1994) encontraron que para la especie Gmelina arborea los factores que determinan la calidad de sitio son la elevación sobre el nivel del mar (r = -0,66), la posición topográfica (r = 0,60), el efecto del viento (-0,52), el contenido de calcio en el primer horizonte (r = 0,49) y el contenido de magnesio en el primer horizonte (r = 0,47). Una vez realizado el análisis de regresión múltiple, se determinó que del total de la variación asociada al sitio, un 48 por ciento de la misma era posible explicarla utilizando la posición topográfica y el efecto del viento.

Estudios sobre los factores edáficos que afectan el crecimiento de Gmelina arborea llevados a cabo en la zona del Atlántico Norte de Costa Rica (Stuhrmann et al 1994), reportan que el grosor del horizonte A, la disponibilidad del potasio, la densidad de partículas y el porcentaje de saturación de aluminio, son las variables que mayor afectan el crecimiento en altura de dicha especie. Las tres primeras variables explican hasta un 91 por ciento de la variación asociada con el incremento en altura. En plantaciones forestales de Gmelina arborea y Cordia alliodora a los 2 años de edad, ubicadas en la Región Huetar Norte de Costa Rica, se encontró que cuanto el grado de pendiente es mayor (en el caso de G. arborea si sobrepasa los 8°), se presenta una importante disminución en el incremento en altura; obteniendo coeficientes de correlación entre la pendiente y el crecimiento de -0,52 para G. arborea y de -0.68 para C. alliodora (Zech 1994).

Este último autor señala que otros factores determinantes en el crecimiento de estas especies son: la compactación superficial (aumento en los valores de la densidad de partículas del suelo), la distancia de la cima, la forma del terreno (en terrenos de forma convexa el crecimiento fue pobre, mientras que en terrenos de forma cóncava y lineal, el crecimiento fue mejor), el grosor del horizonte superficial y la intensidad del uso anterior del sitio reforestado.

Bergmann et al. (1994), en plantaciones de 2,5 años de edad de Cordia alliodora en el Atlántico norte de Costa Rica, encontraron que esta especie demanda cantidades importantes de macronutrimentos. Señalan que los principales factores que determinan el crecimiento de la especie son el grosor del horizonte A, la reserva de potasio a 30 cm de profundidad, la densidad de partículas y las reservas de fósforo disponible. Estos factores explican un 71 por ciento de la variación asociada con el incremento en altura.

Giraldo et al (1980), en un estudio llevado a cabo en Antioquía, Colombia; detectaron en plantaciones de café en asocio con regeneración natural de Cordia alliodora, con edades que oscilan entre los 16 y 46 años, que las únicas propiedades químicas correlacionadas significativamente con el índice de sitio fueron el pH y la capacidad de intercambio catiónico. Ajustando estas variables utilizando como modelo la función gama, lograron explicar cerca de un 75 por ciento de la variabilidad asociada con el índice de sitio.

Otros estudios sobre el tema (Giraldo, del Valle y Escobar 1980, Vásquez y Ugalde 1994, Vallejos 1996, Montero 1999), demuestran que las variables ambientales (p.e. precipitación, temperatura, viento, pendiente, drenaje, fertilidad y profundidad del suelo)

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

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

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

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Comúnmente, la relación entre la altura (H, m) de los árboles dominantes y el recíproco de la edad de la plantación (1/E, años) se aproximan a una línea recta tipo H = a + b (1/E), aunque también es común relacionar la altura dominante con el inverso de la edad, utilizando un modelo logarítmico tipo ln H = a + b (1/E). De esta manera, el índice de sitio (IS) puede calcularse para una edad determinada (por ejemplo 10 años), de la siguiente manera:

ln IS10 = log H – a (1/10 – 1/E)

Si se escoge una edad cualquiera, por ejemplo 10 años, el índice de sitio de base 10 (IS10) puede correlacionarse con otras variables ambientales (X) para determinar los factores que mejor explican, positiva o negativamente, el crecimiento de la especie en un sitio o región, a través de modelos matemáticos como los siguientes (Giraldo, del Valle y Escobar 1980):

Nombre Modelo Modelo linealizado

1. Lineal IS = Bo + B1X IS = Bo + B1X 2. Logarítmico IS = BoXB1 Ln IS = ln Bo + B1 ln X 3. Geométrico IS = BoB1 X Ln IS = ln Bo + X ln B1 4. Cuadrático IS = Bo + B1X + B2X2 Ln IS = ln Bo + ln B1X + lnB2X2 5. Gamma IS = BoX B1 e-B2X Ln IS = ln Bo + B1lnX – B2X ln e

En la Figura 3 se presenta la relación de índice de sitio para el pochote (Bombacopsis quinatum) y la teca (Tectona grandis) definiéndose los sitios marginales, bajos, medios, altos y excelentes, según el crecimiento normal de las especies, todo en función de la altura de los árboles dominantes o codominantes (Montero 1999).

En Costa Rica, se han utilizado modelos de regresión múltiple del tipo IS = Bo + B1X1 + B2X2 … + BnXn para correlacionar variables edáficas con el índice de sitio, de la siguiente manera:

IS10 melina = 41 – 3.1 Da + 2.5 UA + 0.3Epi + 3 Dic

IS10 laurel = 7.1 – 9.2 Da + 0.43 UA + 0.4 Epi +0.47 Dic + 0.11 Pen IS10 teca = 2.2 + 0.01 PPT + 0.18 Ca

IS10 teca = 109.416 – 1.709 DEFHID + 1.095 PPT – 3.211 TMA IS10 pochote = 14.8 – 2.4 Vi + 0.36 Mg

En donde Da = densidad aparente, UA = años de uso anterior del terreno, Epi = grosor del epipedón (capa superior del suelo), Dic = distancia de la cima, Pen = pendiente del terreno, Vi = velocidad del viento. PPT = precipitación, Ca = contenido de calcio

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intercambiable y Mg = contenido de magnesio intercambiable, DEFHID = número de meses secos, TMA = temperatura media anual en °C.

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

Alto Bajo Medio Marginal Excelente A l t o B a j o M e d i o M a r g i n a l E x c e l e n t e

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

B. quinata

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5. Determinación del índice de sitio

La calidad de un sitio para plantar una especie determinada también puede calcularse en forma manual, utilizando tablas apropiadas (Zech 1994 y Vásquez y Ugalde 1994). En primer lugar, debe estimarse los requerimientos ambientales de cada especie (Cuadro 2), de manera que puedan codificarse estos valores (Cuadro 3) para luego emplear los valores del Cuadro 4 y tomar la decisión de que especie plantar.

Cuadro 2. Requerimientos ambientales del pochote (Bombacopsis quinatum), la teca (Tectona grandis), la melina (Gmelina arborea) y el pino (Pinus caribaea) bajo condiciones de Guanacaste, Costa Rica (tomado de Vásquez y Ugalde 1994).

Factor ambiental Pochote Teca Melina Pino

Precipitación >1500 >1800 >2000 >2000

Viento Moderado Moderado Poco Moderado

Meses secos (<100 mm) <5 <5 Meses muy secos (<30 mm) <3

Profundidad suelo (cm) >75 >90 >75 >60 Ca (cmol (+) 100 ml-1) >15 >8 >10

Mg (cmol (+) 100 ml-1) >9 >6

Altitud (msnm) <500 <700 >500

Pendiente (%) <25 <25 <40 <40

Posición en ladera Inferior o fondo plano

Plantas indicadoras de sitio malo No hay No hay Coyol Cualquiera Uso anterior en pastura (años que tolera) <15 <15 <30

Cuadro 3. Codificación de valores reales de los parámetros que afectan el crecimiento de las especies forestales (adaptado de Vásquez y Ugalde 1994).

Puntos de codificación a asignar Factor ambiental

1 2 3

Pendiente (%) >40 25-40 0-20

Profundidad del suelo (cm) 60-75 75-90 >90

Suma de bases (cmol (+) L-1) <5 5-15 >15 Posición del sitio en la ladera Cima o parte superior Parte media Parte inferior o plano

Viento Muy fuerte Moderado Poco a nulo

Indicadores de calidad de sitio Jícaro, chumico, coyol, nance Malezas hoja ancha

Precipitación (mm) <1500 >2000

Años de uso anterior >30 16-30 0-15

Altitud (msnm) >700 500-700 <500

Cuadro 4. Puntaje ambiental requerido para la plantación de diferentes especies forestales en Costa Rica (adaptado de Vásquez y Ugalde 1994).

Puntaje Especies1

9-12 Pino, amarillón y mangium 13-16 Gavilán, ron ron y cocobolo

17-19 Deglupta

19-21 Melina

22-24 Pochote, gallinazo y teca

>24 Teca

1

Pino = Pinus caribaea var hondurensis, Amarillón = Terminalia amazonia, Gavilán = Albizia

guachepele, Cocobolo = Diphysa rubinoides, Melina = Gmelina arborea, Gallinazo = Schizolobium parahybum, Mangium = Acacia mangium, Deglupta = Eucalyptus deglupta, Pochote = Bombacopsis quinatum, Teca = Tectona grandis