Efecto del control de malezas y fertilización sobre el crecimiento inicial de Gmelina arborea Roxb. en el departamento del Tolima, Colombia

Barrios, A., López, A.M., Nieto, V., Burgos, N., Yaya, M., & González, I. (2011). Efecto del control de malezas y fertilización sobre el crecimiento inicial de Gmelina arborea Roxb. en el departamento del Tolima, Colombia. Colombia Forestal, 14(1), 31-40.

EFECTO DEL CONTROL DE MALEZAS Y FERTILIZACIÓN SOBRE EL CRECIMIENTO INICIAL DE Gmelina arborea Roxb. EN EL DEPARTAMENTO DEL TOLIMA, COLOMBIA

Effect of weed control and fertilization on early growth of Gmelina arborea Roxb. at department of Tolima, Colombia

Efeito do controle dos inços e fertilização sobre o crescimento inicial de Gmelina arborea Roxb. no estado de Tolima, Colômbia

Alonso Barrios¹, Ana M. López², Víctor Nieto³, Natalia Burgos⁴, Manuel Yaya⁵ & Iván González⁶

¹Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (CONIF). Bogotá, Colombia. alonsobarrios@conif.org.co. Autor para correspondencia.
²Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (CONIF). Bogotá, Colombia. anamilenalopez@conif.org.co
³Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (CONIF). Bogotá, Colombia. victornieto@conif.org.co
⁴Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (CONIF). Bogotá, Colombia. nataliabmco@gmail.com
⁵Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (CONIF). Bogotá, Colombia. manuelyaya@conif.org.co
⁶Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (CONIF). Bogotá, Colombia. ivangonzalez@conif.org.co

Recepción: Junio 15 de 2010/Aprobación: Septiembre 29 de 2010

RESUMEN

Este estudio se desarrolló para generar conocimiento sobre el manejo silvícola en el establecimiento de plantaciones de Gmelina arborea localizadas en el departamento del Tolima, Colombia. El objetivo fue cuantificar el efecto individual y combinado del control de malezas y fertilización con N-P-K-Mg sobre el crecimiento de los árboles individuales de G. arborea. Para la evaluación, se utilizó análisis de varianza (ANOVA) considerando un diseño en bloques con arreglo en parcelas divididas (split-plot), siendo las variables respuesta: el incremento periódico anual (IPA) en diámetro, altura total, área basal y volumen total sin corteza. El ANOVA permitió inferir que no existen diferencias signicativas entre la aplicación de uno a tres controles de malezas químicos al año. Sin embargo, la ausencia de controles de malezas disminuyó el IPA en diámetro en el 22% y en volumen en el 3%. La fertilización fue el principal factor que presentó la mayor influencia en los IPA en diámetro, altura total, área basal y volumen total sin corteza. Se puede concluir que el mejor tratamiento considera una combinación de dos controles de malezas al año y el uso de una dosis alta de fertilización (N=60 g, P₂O₅=30 g, K₂O=120 g, Mg=68 g). Esta combinación permitió aumentar los incrementos periódicos anuales en un 29% en diámetro, 15% en altura total, 30% en área basal y 15% en volumen total sin corteza comparado con las parcelas testigo.

Palabras clave: control de malezas, fertilización, crecimiento y rendimiento, productividad potencial

ABSTRACT

This study was conducted to generate knowledge about silvicultural management in the establishment of Gmelina arborea plantations located at department of Tolima, Colombia. The objective was to quantify the individual and combined effects of weed control and fertilization with N-PK-Mg on the growth of individual trees of G. arborea. The evaluation used analysis of variance (ANOVA) considering a block design with split plots arrangement, being the response variables: periodic annual increment (PAI) in diameter, total height, basal area and total volume inside the bark. ANOVA allowed to infer that there are no significant response differences among the application of one to three chemical weed control per year. However, the absence of weed control reduced the PAI in diameter by 22% and 3% in total volume inside bark. Fertilization was the main factor influencing the PAI in diameter, total height, basal area and total volume inside bark. To conclude, the best treatment consisted of a combination of two weed controls per year and the use of a high dose of fertilizer (N = 60 g = 30 g P₂O₅, K₂O = 120 g, Mg = 68 g). This combination increased the PAI in diameter by 29%, total height by 15% , area basal by 30% and total volume inside bark by 15% when compared with control plots.

Key words: weed control, fertilization, growth and yield, potential productivity

RESUMO

Este estudo se desenvolveu para gerar conhecimento sobre a manipulação silvícola no estabelecimento de plantações de Gmelina arborea localizadas no estado do Tolima, Colômbia. O objetivo foi quantificar o efeito individual e combinado do controle dos inços e a fertilização com N-P-K-Mg sobre o crescimento das árvores individuais de G. arbórea. Para a avaliação, se utilizou análises de variação (ANOVA) considerando um desenho em blocos arrumados em lotes divididos (split-plot), sendo as variáveis resposta do incremento periódico anual (IPA) em diâmetro, altura total, área basal e o volume total sem casca. O ANOVA permitiu inferir que não existem diferenças significaticas entre a aplicação de um a três controles dos inços químicos ao ano. Sem embargo, a ausência de controles dos inços disminuiu o IPA no diámetro em 22% e o volumen em 3%. A fertilização foi o principal fator que apresentou a maior influencia nos IPA no diâmetro, altura total, área basal e volume total sem casca. Se puede concluir que o melhor tratamento considera uma combinação de dois controles do inço ao ano e o uso de uma dose alta de fertilização (N=60 g, P2O5=30 g, K2O=120 g, Mg=68 g). Esta combinação permitiu aumentar os incrementos periódicos anuais em el 29% no diámetro, 15% na altura total, 30% na área basal e 15% no volume total sem casca comparado com os lotes da testemunha.

Palavras chave: Controle dos inços, fertilização, crescimento e rendimento, produtividade potencial.

INTRODUCCIÓN

Gmelina arborea es una de las especies de mayor interés en la reforestación comercial en Colombia. Se estima que existen aproximadamente 14.000 hectáreas de plantaciones localizadas principalmente en la Costa Atlántica (Obregón 2006). En el departamento del Tolima se han sembrado aproximadamente 450 hectáreas, en especial, en los suelos de los valles interandinos del río Magdalena. La especie es plantada para satisfacer la demanda de materia prima de la industria de los tableros aglomerados y algunos productos sólidos (Obregón, 2006).

La selección de material genético tanto como la aplicación de prácticas adecuadas de establecimiento y manejo constituyen factores determinantes para el éxito de una plantación forestal. Dentro de estas prácticas, el control de malezas y la fertilización ocupan un lugar estratégico, dada su incidencia en el crecimiento de las plantaciones. El control de malezas tiene un efecto importante en la disminución de los dos parámetros de mayor significancia en la reforestación: la supervivencia y el crecimiento inicial de los árboles (Achinelli et al. 2003). Conjuntamente, la fertilización tiene como objetivo lograr mayor desarrollo y homogeneidad de las plantas para que estas ocupen más rápidamente el sitio y mejorar la capacidad nutricional del suelo. Esto se traduce, para una misma edad de rotación, en un aumento de la producción de madera o en una disminución del tiempo de la rotación (Gaitán et al. 2004).

La combinación de prácticas adecuadas de fertilización y control de malezas permiten lograr la productividad potencial, la cual es el máximo rendimiento en volumen de madera que puede tener una especie bajo las condiciones edafoclimáticas del sitio donde fue plantada (Binkley 1993). La cuantificación de los efectos de los tratamientos silvícolas es esencial para desarrollar sistemas silviculturales que sean efectivos en costo y ambientalmente sustentables para plantaciones manejadas intensivamente. Las respuestas de la plantación a los tratamientos silvícolas dependerán de cómo estos afectan la disponibilidad de recursos de un sitio. Según Toro (2004), se pueden identificar dos tipos de respuestas: tipo I, cuando la respuesta inicial a un tratamiento es significativamente superior al control, pero al cabo de un tiempo los incrementos corrientes anuales son similares y las curvas son paralelas, manteniéndose la ganancia obtenida a lo largo de la rotación. tipo II, cuando los tratamientos aplicados promueven incrementos corrientes anuales que son significativamente mayores al testigo, lo que genera curvas divergentes que pueden duplicar o triplicar la productividad.

Los efectos del control de malezas y la fertilización han sido poco documentados en especies tropicales; no obstante, existe bastante información de sus efectos sobre otras especies (Barrera 2006, Soto 2006, Rubilar et al. 2008). Rojas et al. (2004) afirman que G. arborea mejora su desarrollo cuando los niveles de N foliar están por encima del 2,25%. Por su parte, Agus et al. (2004) realizaron una evaluación de plantaciones de G. arborea localizadas en diferentes clases de sitios en Indonesia y encontraron que el N y el P fueron los nutrientes limitantes. Ogbonnaya & Kinako (1993) determinaron qué plántulas de vivero de G. arborea igualmente responden a la fertilización nitrogenada. Recientemente, Cadena & Guauque (2009) evaluaron la respuesta de G. arborea en la Costa Atlántica colombiana a la fertilización con N-P-K; y concluyeron que la especie responde positivamente a la aplicación de dosis altas de N y K, siendo no significativo el uso de fertilizantes fosforados.

La evaluación del efecto de las prácticas silviculturales en diferentes condiciones edafoclimáticas proporcionaría información valiosa para ampliar el conocimiento sobre el manejo silvícola de la especie que permita alcanzar la productividad potencial. El propósito de esta investigación fue comparar el efecto individual y combinado de tres intensidades de control de malezas y tres dosis de fertilización con N-P-K-Mg sobre los incrementos periódicos anuales de árboles individuales, en diámetro, altura total, área basal y volumen total sin corteza de una plantación de G. arborea creciendo en el departamento del Tolima, Colombia. Los objetivos específicos fueron: evaluar y comparar el efecto de la aplicación individual de tratamientos de control de malezas y fertilización; y evaluar y comparar el efecto de la aplicación combinada de tratamientos de control de malezas y fertilización. La información generada permitirá mejorar las prácticas silvícolas de establecimiento aplicadas a plantaciones de G. arborea establecidas en el departamento del Tolima.

METODOLOGÍA

ÁREA DE ESTUDIO

El estudio se realizó en una plantación de G. arborea localizada en el municipio de Coello, en el departamento del Tolima, Colombia (Figura 1). El área de estudio se localiza en las coordenadas geográficas N 4°17’3.80” a 4°16’54.31” y W 74°54’23.31” a 74°54’8.55” y a una altitud de 317 msnm. La zona presenta un promedio de precipitación anual de 1149 mm, distribuidos de manera bimodal con precipitaciones concentradas en los meses de abril amayo y octubre y una temperatura media anual de 28,5°C (Ideam 2005). Los suelos de la región son de origen aluvial, profundos, franco arenosos, el relieve es ondulado, con pendientes menores al 12%. Un análisis realizado a una muestra de suelo tomada en los primeros 30 cm de profundidad permitió detectar deficiencias de nitrógeno (N), potasio (K) y magnesio (Mg), esta última determinada mediante la relación Ca/Mg (Tabla 1). Esta información permitió establecer posteriormente las dosis de fertilizantes por ser aplicadas en el ensayo.

El establecimiento de la plantación de G. arborea se realizó en diciembre del 2007 y se utilizó material vegetal proveniente de la Costa Atlántica colombiana. La preparación de sitio consistió en un subsolado a 40-50 cm de profundidad y una densidad de siembra de 833 árb/ha con un espaciamiento de 4 x 3 m. Un mes después de la siembra se aplicó a cada individuo 50 gr de N-P-K (triple 15). Durante el primer año se hicieron limpias manuales y plateos como práctica de control de malezas.

DISEÑO EXPERIMENTAL

El ensayo silvícola fue instalado 15 meses después de realizada la plantación (febrero del 2009) y se consideró un diseño experimental en bloques completos al azar con arreglo en parcelas divididas. El arreglo de los tratamientos fue factorial con dos factores (control de malezas y fertilización), tres niveles por factor (3 x 3) y tres repeticiones (bloques). Los tratamientos de control de malezas y fertilización se detallan en la tabla 2. Las parcelas primarias correspondieron a los tratamientos de control de malezas, mientras que las subparcelas a los tratamientos de fertilización tuvieron forma rectangular de 500 m²; en su interior, se establecieron parcelas circulares de medición de 154 m² (trece árboles aproximadamente).

El control de malezas consistió en la aplicación manual de tres litros de glifosato por hectárea. De acuerdo con el análisis de suelo, en los tratamientos de fertilización se consideró indispensable la adición de nitrógeno (N), potasio (K), magnesio (Mg) y fósforo (P). Como fuente de N, se utilizó Urea, como fuente de K₂O se uso KCl (cloruro de potasio), como fuente de Mg se utilizó micro-Magnesio y de P₂O₅ se uso DAP (fosfato de diamónico). Todos los fertilizantes fueron incorporados superficialmente al suelo y aplicados en corona alrededor de la base del árbol. Adicionalmente, se instalaron dos parcelas permanentes que no recibieron control de malezas ni fertilización y sirvieron como testigo absoluto para comparaciones.

MEDICIÓN DEL ENSAYO

La información dasométrica utilizada en el análisis corresponde a la medición inicial realizada tras la instalación del ensayo en febrero del 2009 y una cuarta medición realizada en septiembre del 2010 (19 meses después de la instalación del ensayo). En cada medición se registraron las siguientes variables para cada uno de los árboles contenidos dentro de las parcelas de medición: diámetro (d) medido a 1.3 m sobre el suelo con cinta diamétrica a todos los individuos, altura total (h) y altura de inicio de copa verde medidas con hipsómetro láser a una submuestra de cuatro individuos dentro de cada subparcela, posición sociológica (dominante, codominante, intermedio o suprimido), condición del individuo (vivo, muerto) y calidad fustal a nivel de árbol completo (bueno, regular y malo).

Las alturas (h) faltantes fueron estimadas en cada tratamiento para cada medición por medio del ajuste de una función local no-lineal de altura-diámetro (Ecuación 1), donde h es la altura total (m), d es el diámetro a 1.3 m sobre el suelo (cm), β_i son los parámetros por ser estimados, e es la base de los logaritmos neperianos y ε es el error aleatorio.

Para el cálculo del volumen total sin corteza de árboles individuales se utilizó el modelo general de volumen propuesto por Burkhart (1977, Ecuación 2); donde v es el volumen total sin corteza (m³sc/ árbol), d es el diámetro a 1,3 sobre el suelo (cm), h es la altura total (m), β_i son los parámetros a ser estimados y ε es el error aleatorio.

h = 1,3 + β₀.e^(β₁/d) + ε Ec. 1
v = β₀ + β₁.d^β₂.h^β₃ Ec. 2

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

La comparación y evaluación del efecto del control de malezas y fertilización sobre el crecimiento inicial de G. arborea se realizó aplicando técnicas de análisis de varianza (ANOVA), pruebas de hipótesis y comparaciones de medias. Las variables respuestas utilizadas en el análisis correspondieron a incrementos periódicos anuales (IPA) en diámetro (Δd), altura total (Δh), área basal (Δg) y volumen total sin corteza (Δv) de árboles individuales. A estas variables se les practicó una prueba de normalidad, empleando el test de Shapiro-Wilk (Shapiro & Will 1965). La homogeneidad de las unidades experiméntales se confirmó mediante un ANOVA y se utilizaron los datos de la primera medición.

El efecto de los tratamientos de control de malezas y fertilización y su interacción fue evaluado con el modelo para diseños en parcelas divididas considerando submuestreo (Melo et al. 2007, Ecuación 3); donde y_ijk es la variable respuesta (Δd, Δh, Δg y Δv), μ es la media general, α_i es el efecto del i-ésimo nivel del control de malezas (i=1, 2, 3), δ_k es el efecto del k-ésimo bloque (k=1, 2, 3), η_ik es el error aleatorio de las parcelas principales, β_j se asocia al efecto del j-ésimo nivel de la fertilización (j=1, 2, 3), αβ_ij es el efecto de la interacción entre el control de malezas y fertilización, e^ijk es el error aleatorio de las subparcelas y φ_ijkl es el error aleatorio observacional (l=1, 2, 3…,n_k) donde n_k es el número de observaciones en cada subparcela.

y_ijk = μ + α_i + δ_k + η_ik + β_j + αβ_ij + e_ijk + φ_ijkl Ec. 3
i = 1, 2, 3 j = 1, 2, 3 k = 1, 2, 3 l = 1, 2, 3 n_K

Para determinar las diferencias entre tratamientos, se realizaron comparaciones múltiples utilizando el test LSD de Fisher (Kuehl 2001, Montgomery 2010). Los análisis estadísticos fueron realizados utilizando el procedimiento PROC GLM contenido en Statistical Analysis System (SAS) (SAS Institute Inc. 1999). Para los test estadísticos se consideró un nivel de signifi cancia de α=0.05.

RESULTADOS

EFECTO DEL CONTROL DE MALEZAS Y FERTILIZACIÓN

El ANOVA realizado indica que no existe un efecto significativo del control de malezas sobre el incremento periódico anual de todas las variables consideradas en el análisis (Tabla 3). Contrariamente, la fertilización presenta un efecto signifi cativo sobre el incremento periódico anual de las variables evaluadas. El análisis también aporta evidencia para descartar la interacción entre los tratamientos de control de malezas y fertilización (C*F).

Las comparaciones entre niveles de control de malezas indican que no existen diferencias significativas entre ellos para todas las variables respuesta evaluadas, sin embargo, al realizar una comparación de incrementos periódicos anuales con la parcela testigo se observa que se producen ganancias del 22% en Δd y del 3% en Δv al aplicar, por lo menos, un control de malezas al año (Figura 3). La aplicación de dosis medias (Fm) y altas (Fa) de fertilización favorecieron los incrementos periódicos anuales de todas las variables.

Al analizar las medias de los tratamientos aplicados usando como variable respuesta Δd y Δv (Figura 2), se determinó que la mejor dosis de fertilización es la alta (Fa). Si se evaluan las medias de estas variables para los tratamientos de control de malezas, si bien no se encuentran diferencias significativas, se obtuvo que la aplicación de dos controles de malezas al año contribuye a aumentar el Δd y el Δv.

Efecto de los tratamientos combinados

El ANOVA no identificó diferencias significativas entre los tratamientos combinados de control de malezas y fertilización en todas las variables respuestas evaluadas (Tabla 4). Sin embargo, los tratamientos con dosis de fertilización alta (Fa) exhibieron los mejores resultados en incrementos periódicos anuales en las variables evaluadas (Figura 2). Las ganancias en crecimiento después 19 meses desde la instalación del ensayo para los mejores tratamientos comparados con las parcelas testigo fueron 33% en Δd (C1+Fa), 15% en Δh (C2+Fa), 30% en Δg (C1+Fa) y 15% en Δv de (C2+Fa).

DISCUSIÓN

En el análisis, se evaluaron los efectos del control de malezas y fertilización mediante un modelo estadístico para parcelas divididas, que permite separar cada uno de los factores, determinando que el control de malezas no incide significativamente en ninguna de las variables respuestas. Resultados semejantes fueron encontrados por Rubilar et al. (2008) para Pinus radiata durante la segunda temporada de crecimiento. Una posible causa del escaso efecto del control de malezas sobre los IPA de las variables estudiadas se puede atribuir al estado de desarrollo de la plantación cercano al cierre de copas, el cual inhibió la competencia de malezas e indicó que posiblemente el control de malezas tendría un efecto directo en el crecimiento de G. arborea durante el primer año de desarrollo.

La fertilización infl uye significativamente en el incremento periódico anual de todas las variables respuesta. Las dosis altas de fertilización se relacionaron con los mayores IPA de las variables evaluadas. Cadena & Guauque (2009) encontraron que G. arborea responde a dosis de fertilizante más altas que las evaluadas en el presente estudio y sugieren la posibilidad de incrementar aún más las respuestas obtenidas en próximos estudios. La fertilización tuvo un efecto inmediato sobre el crecimiento de los árboles y este se mantuvo durante el periodo evaluado, lo cual evidenció que esta práctica afecta positivamente el crecimiento durante un tiempo prolongado y que coincide con la respuesta tipo II propuesta por Toro (2004).

CONCLUSIONES

Los tratamientos de control de malezas no se diferenciaron significativamente entre sí, sin embargo, la ausencia de controles de malezas, observado en las parcelas testigo, disminuyó el Δd en 22% y elΔv en 3%, demostrándose la importancia de esta práctica silvícola en el desarrollo inicial de plantaciones forestales de G. arborea.

El máximo IPA en volumen total sin corteza se logró mediante la aplicación de dos controles de malezas al año, combinados con la adición de una dosis alta (Fa) de fertilizante (N=60 g, P₂O₅=30 g, K₂O=120 g, Mg=68 g), alcanzándose un aumento del 15% en relación con las parcelas testigo (Figura 2). ). Este tratamiento también contribuyó a lograr aumentos en los incrementos periódicos anuales en diámetro de 29%, 15% en altura total y 30% en área basal.

A partir de los resultados obtenidos se concluye que el manejo silvícola de plantaciones de G. arborea después del primer año de crecimiento debiera ser enfocado al desarrollo de programas de fertilización que permitan acercarse a la productividad potencial de la especie.

AGRADECIMIENTOS

El financiamiento necesario para el desarrollo de este estudio se obtuvo de los proyectos de investigación 2008K7852-3463 y 2008K78523485 ejecutados por la Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal-CONIF en alianza con la Gobernación del Tolima, la Universidad del Tolima, Corcuencas y con la cofi nanciación del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de Colombia (MADR).

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