Introducción
Resolver diferentes problemas ecológicos y sociales, producto de ganadería extensiva, deforestación y sobreexplotación de recursos naturales, se encuentran en el foco de la comunidad académico-científica del mundo (Altieri & Nicholls, 2020); investigadores del sector agropecuario, han identificado en agroforestería, una alternativa asequible (Burgess et al., 2022), para contribuir en el compromiso planteado en La Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático COP26: Juntos por el Planeta (Naciones Unidas, 2022), donde 137 países se comprometieron a detener y revertir la pérdida de bosques y degradación de tierras hasta el año 2030.
Sobre el particular, las interacciones silvopastoriles en ganadería, tienen efectos adaptativos y de mitigación en relación al cambio climático y degradación de recursos naturales (Palma-García et al., 2020), debido a que incorporar especies leñosas aumenta la tasa de captura de carbono al incrementar en dos o más estratos verticales la vegetación (Soriano-Robles et al., 2018), atenúa emisiones de metano a través del balance de raciones para alimentación bovina (Thomas et al., 2021), regula el régimen hídrico con incremento de coberturas forestales (Jullian et al., 2018),y disminuye la incorporación excesiva de fertilizantes nitrogenados por fijación de este elemento y aportes de biomasa (Cadena-Zamudio et al., 2022).
Del mismo modo, el componente forestal en sistemas silvopastoriles (SSP), cumple un papel dinámico en el agroecosistema, causado por interacciones positivas que se propician en la oferta ambiental y agropecuaria (Oliva et al., 2018), como microclima adecuado para desarrollo de pasturas (Muñoz et al., 2018), reducción del estrés calórico en animales (Viñoles et al., 2022), fijación de nitrógeno por asociaciones con hongos y actinomicetos (Silva et al., 2017), bombeo de soluciones nutritivas desde horizontes edáficos profundos (Romero Delgado et al., 2020), recuperación de suelos a través de incorporación de hojarasca y raíces (Heguy et al., 2022), islas fértiles por reciclaje de nutrientes, descomposición lenta de biológicos y mantenimiento de humedad (Cristina Moncayo-Riascos & Gálvez-Cerón, 2018), beneficios que mejoran productividad y rendimiento de la explotación ganadera (Arciniegas-Torres & Flórez-Delgado, 2018) y que permiten migrar hacia una ganadería sostenible, sinérgicamente paliativa y adaptativa, ante los efectos negativos del cambio climático (Solorio et al., 2017).
Las relaciones competitivas (antagónicas) y complementarias (sinérgicas) del componente forestal con compartimentos herbáceo y pecuario en agroforestería, y sus efectos sobre recursos naturales, están relacionadas con condiciones de suelo y clima (Soler & Chillo, 2018), con el desarrollo arbóreo y sus variables dasométricas altura total y diámetro de tronco; parámetros de copa como longitud y cobertura y su incidencia en disponibilidad de luz, humedad y generación de un microclima regulado, de la misma manera por interacciones del sistema radical y sus asociaciones con otros organismos (Bahamonde et al., 2018; Peri & Navall, 2022).
En ese orden de ideas, en agroforestería altoandina la especie forestal nativa A. acuminata (Kunth), tiene un gran potencial de implementación en sistemas de producción pecuaria, introducida comúnmente en cercas vivas, linderos, setos perimetrales y árboles dispersos en praderas (Muñoz et al., 2018). Para A. acuminata se reportan estudios recientes en aplicación de modelos matemáticos para estimación de crecimiento en SPP de Roncesvalles-Tolima (Vilma Amparo Holguín, Indira Isis García, 2018), en Ecuador: cuantificación de emisiones (B. Mendoza et al., 2019), optimización de raleo y aprovechamiento (Valle-Carrión et al., 2021), evaluación de tratamientos pregerminativos (Ramos-Montaño et al., 2020), efecto del SPP en el valor agronómico y nutricional de Cenchrus clandestinum en Perú (Tafur Sanchez, 2021), potencial de captura de carbono en Rwanda (Cyamweshi et al., 2021), efecto de SSP sobre factores ambientales en ganadería peruana (Saucedo et al., 2020), indicadores morfológicos de calidad de planta en vivero (Bernaola Paucar et al., 2022), efecto en propiedades bioquímicas del suelo en Rwanda (Mberwa et al., 2022) y determinación del coeficiente de cultivo en etapa de vivero (Tenecela-Buestan et al., 2022). No obstante, en dasometría, morfología, opacidad de dosel, e intensidad lumínica bajo dosel, los reportes son escasos y/o nulos.
En función de lo anterior, En el Centro de investigación (CI) Obonuco de AGROSAVIA, se desarrolló el proyecto «Mejoramiento de la oferta forrajera, optimización de sistemas de alimentación y aseguramiento de la calidad e inocuidad de leche en el Trópico Alto del departamento de Nariño», en el cual se recopiló información relacionada con A. acuminata en cuanto a desarrollo dasométrico, arquitectura de la planta, índice de área foliar, opacidad de dosel, e intensidad lumínica bajo copa, y en consecuencia, contribuir a explorar campos de investigación que promuevan un manejo eficiente de sistemas de producción agroforestal (Vargas et al., 2018).
Materiales y Métodos
Área de estudio
La evaluación se realizó entre septiembre de 2021 y marzo de 2022, en un SSP del CI Obonuco de AGROSAVIA, municipio de Pasto, Nariño, (Colombia). El CI se ubica en zona de vida bosque seco montano bajo (bs-MB) a 2760 msnm, en coordenadas 1° 11´ 52” N - 77° 18´ 13” W. sus suelos son volcánicos.
El registro climático, se efectuó con datos abiertos de la estación Agrometeorológica Obonuco (IDEAM, 2022). Durante el estudio, se determinó una temperatura media de 13,2 °C. brillo solar entre 3,8 y 4,3 horas diarias. Se contabilizó 646,5 mm de lluvia en seis meses, el mes de mayor pluviosidad fue diciembre con 172 mm y el menor septiembre con 21,3 mm.
Especie vegetal
Se seleccionaron 26 individuos de A. acuminata de 22 años, establecidos como un arreglo de árboles dispersos, con una densidad de siembra de 200 individuos por ha-1; distanciados de tres a cinco metros entre plantas y de cinco a siete metros para surcos. Los materiales evaluados hacen parte de las colecciones de trabajo de AGROSAVIA.
Variables evaluadas
Dasometría
En la especie forestal se evaluó altura total (HT) diámetro a la altura del pecho (DAP) y área basal (AB). En copa se determinó altura (HC), tamaño (TC) y diámetro (DC); a partir de la media de TC, se estimó área (AC) (Pérez et al., 2017).
Descriptores morfológicos de planta
Se evaluó la arquitectura de A. acuminata a través de descriptores morfológicos: forma del árbol, hábito de crecimiento, forma y rectitud del fuste, ramificación, altura de ramificación y de bifurcación, dominancia del eje principal, ángulo de inserción de ramas, forma de copa en su perfil horizontal y vertical, densidad de copa, tipo de corteza y hábito de fructificación (Castañeda-Garzón et al., 2021).
Índice de Área Foliar y Opacidad de dosel
En el punto medio del dosel y a 1,5 m del suelo, se tomaron fotografías hemisféricas orientadas hacia la copa de A. acuminata (Garrido Velarde et al., 2017), con una periodicidad quincenal durante seis meses (septiembre 2021 - marzo 2022). Los registros obtenidos se analizaron con el software de uso libre GAP Analiyzer, con el cual se obtuvo porcentaje de opacidad e índice de área foliar (IAF); los resultados se promediaron para cada muestreo.
Intensidad lumínica
Se tomó entre septiembre 2021 y marzo 2022 cada 15 días, se evaluó a Libre exposición solar (LES) y en el punto medio bajo copa (BC) de A. acuminata, empleando un luxómetro ubicado a 1,5 m del suelo, con el cual se tomaron registros a las 10:00 y 15:00 horas. Con los resultados se obtuvo un promedio de grados lux del día de muestreo a y bajo copa (BC).
Análisis de información estadística
La información dasométrica se analizó con estadística descriptiva; para rasgos morfológicos forestales se realizó un análisis de correspondencias múltiples y componentes principales; para intensidad lumínica, se hizo una prueba T con poblaciones homogéneas de observaciones repetidas en el tiempo.
Resultados
Dasometría
En los árboles de A. acuminata del SSP, se registró promedio en HT de 11,74 ± 2,83 m y en DAP de 19,17 ± 4,43 cm; valores medios en HC de 2,30 ± 0,5 m, TC de 9,50 ± 2,98 m, DC de 7,61 m ± 1,39 m y AC de 46,69 ± 23,24 m2. Se observó correlación muy alta y significativa entre las variables DAP y AB, HT y TC, DAP y AC, AB y AC, DC y AC (Tabla 1).
Descriptores morfológicos
Los árboles de A. acuminata del SSP del CI Obonuco, en su arquitectura, son principalmente de forma semicircular, crecimiento erecto con fuste cilíndrico que registra algunas curvaturas, ramificación erecta, sin ramificaciones o bifurcaciones (Tabla 2).
Descriptor | Categoría predominante |
---|---|
Forma del árbol | Semi-circular (65,38%) |
Hábito de crecimiento del árbol | Erecto (65,38%) |
Forma del fuste | Cilíndrico (96,15%) |
Rectitud del fuste | Algunas curvaturas en más de un plano (57,69%) |
Ramificación | Erecta (84,62%) |
Altura de ramificación | No ramificado (100%) |
Altura de bifurcación | No bifurcado (96,15%) |
Dominancia del eje apical | Dominancia completa en el eje inicial (88,46%) |
Ángulo de inserción de ramas | 31°- 60° (61,64%) |
Forma de la copa vertical | Ovoide invertida (73,08%) |
Forma de la copa horizontal | Pocas ramas (38,46%) |
Densidad de copa | Intermedia (76,92%) |
Tipo de corteza | Exfoliada papelosa (76,92%) |
Hábito de fructificación | Medio de la copa (61,64%) |
Se presentó una misma tendencia del IAF respecto al porcentaje de porosidad obtenido en los árboles de A. acuminata. En los resultados de registros, se estableció un máximo IAF de 4,09 con opacidad de 85,95 %; el menor IAF fue 0,72 con opacidad de 58,56 % (Figura 1). al aumentar densidad del dosel, se incrementó el IAF de la especie.
El registro medio de dosel en cada una de las evaluaciones estuvo por encima del 61 % para opacidad y 1,5 en IAF. En los dos primeros muestreos se registraron los menores valores de opacidad e IAF con 62,7 y 61,4 %, 1,51 y 1,59; los mayores registros se presentaron en muestreo once y doce con 74,25 y 73,17 % en opacidad y 2,38 y 2,10 de IAF.
Intensidad lumínica
A LES se presentó mayor luminosidad con respecto a BC (Figura 2); el valor diario promedio más alto registrado a LES fue 40750 grados lux, el menor 23850; BC se registró un valor medio diario máximo de 22250 y mínimo de 12525 grados lux.
Entre los dos tratamientos se registraron diferencias significativas (P>0,05) por lo cual el dosel es un factor determinante para disponibilidad de luz bajo su incidencia. De la misma manera al comparar los valores medios entre tratamientos se estableció una diferencia porcentual desde un 39 hasta un 65 % de mayor luminosidad cuando se tomó la información a cielo abierto.
Discusión
Dasometría
Los resultados inferiores de variables dasométricas de esta investigación en contraste con otros trabajos, probablemente sean por el efecto negativo de altitud sobre el desarrollo de A. acuminata, debido a que el SSP se encuentra establecido a 2760 msnm, lo que puede incidir en HT y DAP. Acerca del gradiente altitudinal, Omahn et al. (2020) mencionan que es uno de los factores de mayor relevancia en el crecimiento vegetal, al considerar que influye en parámetros de temperatura, humedad edáfica y ambiente, que en plantas se expresan como reducción de incrementos medios anuales típicos de cada especie y disminución del vigor de la vegetación.
Escobar et al. (2019) mencionaron que en evaluación de componentes arbóreos en la región altoandina, se encontró que la altura influyó en datos dasométricos. Otros autores indican que tasas de crecimiento de plantaciones forestales posiblemente disminuyen debido a limitación de nutrientes por poca actividad microbiana, luz solar, transpiración reducida y fuertes vientos (Sandoya et al., 2021), además de temperaturas frías en ambiente y suelo por estar en regiones de mayor altitud; Cyamweshi et al. (2021) obtuvieron resultados acordes a esta premisa en Rwanda, donde el progreso de A acuminata, fue superior en bajas altitudes e inferior en cotas elevadas.
Los valores alcanzados en este trabajo fueron inferiores a los obtenidos en otros estudios; diferentes autores reportan resultados superiores en variables dasométricas. En ese sentido, en investigaciones realizadas en otras zonas con A. acuminata; Ospina et al. (2005) indicaron que en Colombia a los cinco años, en departamentos de Huila, Risaralda y Tolima, presentó una HT de 13,67, 13,3 y 11,87 m y un DAP de 12,7, 13,4 y 12,37 cm en cada localidad. De igual forma, Aulestia et al., (2018) escribieron que a los 11 años la especie en Ecuador registró una HT de 15,9 m y un DAP de 31 cm año-1. Cyamweshi et al. (2021) en Rwanda en regiones de Kabumba, Mutovu y Rusiza en plantaciones con siete, cinco y 4,5 años, reportaron HT de 9,9, 7,6 y 8,3 m y DAP de 22,2, 18 y 18,5 cm en cada zona.
Finalmente, los árboles y su incidencia en productividad herbácea, está definida por parámetros de copa como altura de inicio, área y longitud, que pueden ser controladas mediante prácticas de mantenimiento, que inciden sobre el aumento o disminución de calidad de luz y porcentaje de sombra emitida (Y. Mendoza, 2018).
Descriptores morfológicos de planta
Las características morfológicas observadas en los árboles de A. acuminata en SPP (Tabla 1), son similares a las reportadas por otros autores, que la describen como especie de gran porte (Paniagua-Zambrana et al., 2020), con copa irregular y angosta, fuste cilíndrico a cónico dependiendo del tipo de arreglo en el que se encuentra establecido (Diaz, 2019).
Entre las características morfológicas y de calidad de planta, las variables altura, bifurcación y rectitud del fuste, han sido evaluadas en etapa juvenil para A. acuminata en un SPP del CI Obonuco (L. D. Escobar et al., 2019), cuyos resultados revelaron individuos de calidad tipo dos, que hace referencia a plantas con algunos aspectos indeseables (daño mecánico, malezas, torceduras y enfermedades). No obstante, con fines maderables y calidad de madera (Escobar-Sandoval et al., 2018), se debe contemplar la evaluación de las variables: número, tamaño y ángulo de inserción de ramas, número de nudos, tasa de crecimiento, forma de fuste y anatomía de la madera, entre otras. En el SPP objeto de estudio, los 26 individuos presentaron HT promedio de 11,74 m, fustes de forma predominantemente cilíndrica, con algunas curvaturas en más de un plano y sin bifurcaciones, con ramas que se insertan en el fuste en un ángulo entre 31°-60° (Tabla 2). El porte estos árboles en función de su HT, HC y DAP lo ubican en el estrato medio, conforme lo reportado para la especie en SSP (L. Escobar et al., 2019).
A. acuminata es una de las especies empleadas en SPP en el trópico alto, con potencial de uso en restauración ecológica y en agroforestería (Calle Díaz & Murgueitio, 2020). En sistemas ganaderos, «los productores rechazan especies con copas densas y toleran árboles de copa amplia siempre y cuando éstos permitan entrada de luz suficiente y producción del pasto» (Calle Díaz & Murgueitio, 2020). Referente a la arquitectura, los 26 individuos presentaron en la copa forma semicircular, hábito erecto, ramificación erecta, forma ovoide invertida y pocas ramas (perfil vertical y horizontal), densidad intermedia, características que benefician el sistema de forma directa (sombra). La disposición del dosel y follaje de A. acuminata, le otorgan utilidad para su establecimiento en ganadería, al manejarlo a través de podas de formación, se optimiza las relaciones existentes en el arreglo y disminuye efectos negativos atribuibles al árbol.
En agroforestería, se recomienda que el componente forestal tenga características deseadas en su arquitectura y requerimientos nutritivos, entre las que destacan que el dosel permita el paso de luz, que sus hojas aporten biomasa al sistema, raíces profundas; su integración a producción agropecuaria debe ser planeada sin generar mayores interacciones negativas.
Índice de Área Foliar y Opacidad de dosel
Se presentó un comportamiento lineal entre IAF y porosidad, con un R2 superior al 84 %; se puede observar que al aumentar IAF disminuye la luz que atraviesa hojas y ramas. El dosel está directamente relacionado con atenuación de luminosidad que llega al suelo de los ecosistemas, de ahí que el IAF en SSP, es un parámetro para tener en cuenta en la productividad de pasturas.
El IAF del dosel al influir en la interceptación de radiación solar y precipitación efectiva, causa efectos directos e indirectos sobre la pastura. En forma directa modifica dos importantes recursos: iluminación y calor (Villarreyna et al., 2020); de manera indirecta produce alteración de humedad en la capa superior del suelo, la cual es valiosa en la pradera y para la descomposición de hojarasca y absorción de nutrimentos (Sousa et al., 2022).
Los valores reportados para A. acuminata de IAF en el SSP, son inferiores a los informados en bosques de Polylepis reticulata, ubicados en páramos ecuatorianos a 3700 msnm, donde autores reportaron índices entre 2,05 y 6,17 (Pinos et al., 2017; Suqui et al., 2021); en plantaciones de pino sobre los 3600 m de altura se registraron IAF entre 0,23 y 5,5 (Jadán et al., 2019), por último en cultivos permanentes de Eucalyptus tereticornis y Eucalyptus saligna, evaluados con fotografía digital hemisférica a diferentes distancias de siembra, se demostró que la distancia de establecimiento influyó significativamente en el IAF (a menor espaciamiento, mayor IAF), con variaciones de 2,11 a 3,96 (Valverde, 2022).
Los resultados superiores encontrados en otras latitudes en bosques y plantaciones forestales, con el mismo método de fotografía hemisférica de dosel, posiblemente sean por la morfología de hojas, disposición del dosel y espesor de la plantación. En una evaluación con Gmelina arborea se determinó que el incremento de IAF se presentó por disminución del espaciamiento, debido a una mayor competencia por luz y nutrientes entre los individuos de la plantación (Tenorio et al., 2020); cuando hay una mayor densidad de siembra, el espacio se reduce, lo que ocasiona que los árboles tiendan a desarrollar copas compactas y a reducir el ángulo de inserción de ramas. Tustin et al. (2022) mencionan que es común en cultivos de alta densidad que el IAF aumente con distanciamientos menores como estrategia de sobrevivencia para aumentar captura de luz en el sitio.
En ese mismo sentido, en un estudio de Valverde (2022) titulado «Efecto del espaciamiento en la estimación indirecta del índice de área foliar en plantaciones dendroenergéticas de Eucalipto» los árboles con más espacio para desarrollarse presentaron un IAF menor, debido a que el área de desarrollo fotosintético tiene mayor amplitud, por lo que el individuo tenía una mayor intercepción de luz, lo que implica una menor eficiencia de uso de radiación; argumento que puede aplicarse en agroforestería, donde la integración de cultivares de estratos bajos, disminuye la población de árboles por ha, con el objetivo de incrementar la productividad de los componentes vegetales del agroecosistema, por lo cual el IAF en especies forestales puede ser menor al estimado en bosques y plantaciones puras.
Los árboles de A. acuminata conservaron gran parte de las hojas de su copa, comportándose como un dosel estático, por presencia continua de su estructura vegetativa, es decir, no tuvo un cambio relevante en el tiempo, lo cual se refleja en opacidad promedio superior al 60 %, estos valores pueden ser considerados altos, cuando en agroforestería algunos autores proponen sombreados con alrededor del 50 % para mantener productividad en gramíneas y leguminosas (Rios et al., 2021).
La aparente inmovilidad del dosel, puede ser por el incremento en precipitación en el periodo de evaluación, al ser un parámetro climático comúnmente correlacionada con fenología de especies vegetales y cantidad de follaje Mejía (1990). Respecto al porcentaje de copa, otra variable forestal que afecta el paso de luz solar a través del dosel, A. acuminata registró un promedio superior al 80 % en relación con HT, este tipo de resultados se presentan en árboles cubiertos por una extensa copa, ubicados en sitios de baja ocupación; se considera un valor alto en comparación de otros estudios, donde se encontraron porcentajes menores; Arias (2005) reportó en Pinus caribaea y Terminalia amazonia porcentajes medios de dosel de 47 y 44 %, consideradas como especies con una proporción de copa alta.
La opacidad de dosel con su proyección de sombra, es la interacción biofísica más valiosa en agroforestería tropical (Andrade et al., 2014), por lo que el éxito de sistemas mixtos como SSP dependen del balance entre interacciones negativas y positivas especialmente, por competencia de luz, agua y nutrientes (Heguy et al., 2022).
Intensidad lumínica
La intensidad lumínica como parámetro no es estable, está condicionada por nubosidad, precipitación y hora del día, que inciden sobre la cantidad de grados lux que llegan a los sistemas productivos, ocasionado una heterogeneidad espacial y temporal en los registros (Mantilla & Ramírez, 2015); además, en agroforestería la presencia de estratos arbóreos afecta la disponibilidad de luz bajo su cubierta y área de influencia (Ramírez et al., 2020). En la fisiología vegetal, tanto el exceso, como el defecto de luminosidad inciden negativamente en el crecimiento de plantas; los diferentes grados de intensidad lumínica, puede disminuir la capacidad de cultivares de convertir energía en biomasa, inhibiendo el desarrollo de estos (Romero, 2008).
En este estudio, la presencia de individuos de A acuminata, de copas ovoide invertida (Tabla 2) con promedios en HC de 2,30 m, TC de 9,50 y DC de 7,61 m, porcentaje de opacidad superior al 60 % e IAF por encima de 1,5, incidieron en los registros de grados lux observados BC. La intensidad lumínica obtenida BC en cada uno de los muestreos fue inferior a los registrada a LES, por lo cual los valores de las variables evaluadas en la copa del árbol incidieron para que el dosel arbóreo sea un condicionante significativo en este SSP.
El requerimiento de grados lux es particular en cada cultivo, hay plantaciones que requieren de sombras permanentes, otros que son susceptibles a ella y requieren una continua exposición al sol; y una tercera categoría que pueden adaptarse a diferentes ambientes lumínicos; por esto, la importancia en SSP de conocer la disponibilidad de luz que se puede presentar en diferentes partes del modelo, y conocer cómo afecta positiva o negativamente sobre producción y calidad del componente herbáceo, permite el establecimiento de agroforestería pecuaria mas productiva.
No existen registros en literatura afín donde se evalúe intensidad lumínica en agroforestería andina, los ensayos agronómicos están orientados hacia intensidad lumínica en viveros e invernaderos, donde se evalúa la incidencia de mallas o cubiertas artificiales sobre adaptación o rendimiento de especies vegetales. Los registros obtenidos en este trabajo se consolidan como referentes para investigaciones de grados lux en SSP, que pueden ser comparados en otras asociaciones y modelos.
Conclusiones
Los individuos de A. acuminata del SSP, presentaron árboles de porte mediano con respecto a altura total, diámetro del tronco y copa, son de forma predominantemente semicircular, crecimiento erecto con fuste cilíndrico que registra algunas curvaturas, ramificación erecta, sin ramificaciones y poca bifurcación.
La arquitectura de los individuos y la forma de la copa de A. acuminata influyen en la interceptación de radiación solar, que, evaluada a través del índice de área foliar, registros de opacidad de copa y de intensidad lumínica bajo el dosel, revelan la incidencia de la especie como sombrío en el sistema silvopastoril evaluado.